Устройство для крепления контейнеров к раме транспортного средства
DEVICE FOR ATTACHMENT OF CONTAINERS TO VEHICLE FRAME

Предлагаемое техническое решение относится к области контейнерных перевозок и оборудования транспортных средств для закрепления на них перевозимых контейнеров и может быть использовано на железнодорожном транспорте в конструкции специализированных платформ для перевозки контейнеров, а также в других видах специализированного транспорта, например, автомобильного, водного и т.д., где требуются средства безопасности при перевозке контейнеров посредством надежной их фиксации на транспортных средствах.
Известно устройство для закрепления на железнодорожной платформе контейнеров и предотвращения их опрокидывания при действии интенсивной ветровой нагрузки, содержащее фитинговый упор с криволинейным (фигурным) профилем (далее по тексту - криволинейный упор) - с отверстием, через которое фитинги дополнительно запираются стержнем, вводимым в окно фитинга и отверстие упора: патент RU 175528, B61D 3/18, B60P 7/13, опубл. 07.02.17, бюл. № 34.
Недостатками такой конструкции являются: необходимость наличия и хранения запирающих стержней на платформе или у обслуживающего персонала; возможность выпадения стержней в пути следования; невозможность закрепления применяемых в контейнерных железнодорожных платформах откидных опорных площадок фитинговых упоров при разгрузке контейнеров с целью предотвращения незапланированного подъема и откидывания в нерабочее положение площадки с фитинговыми криволинейными упорами.
В качестве прототипа принято устройство для крепления контейнеров к раме транспортного средства, содержащее закрепленные на раме фитинговый упор и фиксатор, который включает в себя вал цилиндрической формы, размещенный в раме с возможностью поворота и перемещения вдоль своей оси, кроме того, на рабочей стороне вала перпендикулярно ему жестко закреплен держатель, на конце которого жестко закреплен стопор для фитинга, причем стопор выполнен в виде стержня, параллельного валу и направленного в сторону вала, а на нерабочей стороне вала размещена пружина сжатия, создающая одним концом усилие в сторону концевого упора, размещенного за пружиной на конце нерабочей стороны вала, а противоположным концом создающая усилие в сторону рамы: патент RU 2676201, B60P 7/13, B61D 45/00, B61D 3/20, опубл. 26.12.2018, бюл. № 36.
Недостатком устройства является сложность конструкции и обслуживания. При небольшом диаметре пружины, расположенной во втулке, сложно обеспечить требуемый диапазон усилий для работы фиксатора. При большом усилии первоначальной затяжки пружины, с которым фиксатор прижимается к раме вагона, требуются значительные усилия для отвода фиксатора от закрепленного им фитинга. Для ослабления усилия пружины необходимо, в соответствии с описанием к патенту 2676201, ослабить торцевое крепление пружины. Это требует дополнительных затрат времени на обслуживание платформ при погрузке и разгрузке, может потребовать наличия инструмента для ослабления пружины. При этом особые неудобства создаются для работы с известным фиксатором в зимнее время. Устройство выполняет свои функции при приваривании корпуса-втулки к раме вагона. В результате усложняется ремонт и обслуживание фиксатора, когда требуется замена или ремонт приваренной втулки.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, сборки, ремонта устройства, улучшения условий обслуживания устройства и работы с ним, а также возможность подбора усилий пружины в более широком диапазоне для обеспечения надежного прижима устройства к раме с одновременным обеспечением снижения усилий, требуемых для перевода устройства из нерабочего положения в рабочее и наоборот, что позволяет повысить надежность закрепления контейнеров на раме транспортного средства и улучшить условия эксплуатации устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для крепления контейнеров к раме транспортного средства, содержащем закрепленные на раме фитинговый упор и фиксатор, который включает в себя вал цилиндрической формы, размещенный в раме с возможностью поворота и перемещения вдоль своей оси, кроме того, на рабочей стороне вала перпендикулярно ему жестко закреплен держатель, на конце которого жестко закреплен стопор для фитинга, причем стопор выполнен в виде стержня, параллельного валу и направленного в сторону вала, а на нерабочей стороне вала размещена пружина сжатия, создающая одним концом усилие в сторону концевого упора, размещенного за пружиной на конце нерабочей стороны вала, а противоположным концом создающая усилие в сторону рамы, согласно предлагаемому техническому решению, вал размещен в отверстиях вертикальных пластинчатых элементов рамы, а пружина закреплена в направляющих втулках, размещенных на нерабочей стороне вала и выполненных с опорными и центрирующими поверхностями для концов пружин.
Кроме того:
- по меньшей мере одна из фрикционных поверхностей направляющих втулок снабжена по меньшей мере одной шайбой;
- внутренний диаметр пружины выполнен диаметром большим, чем диаметр вала на величину более 10 мм;
- на рабочей стороне вала жестко закреплена ручка в виде стержня для управления фиксатором.
- на направляющей втулке, расположенной со стороны торца нерабочей стороны вала, размещен защитный стакан.
- концевой упор выполнен в виде цилиндрического штифта, размещенного в отверстии на конце нерабочей стороны вала, перпендикулярном оси вала и взаимодействующего с направляющей втулкой, размещенной с торца нерабочей стороны вала, при этом в штифте перпендикулярно его оси выполнены параллельные отверстия, равноудаленные от концов штифта и на расстоянии, превышающем диаметр вала, а в параллельных отверстиях, ориентированных параллельно поверхности направляющей втулки, расположены стержневые элементы, фиксирующие положение штифта относительно вала, причем в направляющей втулке со стороны штифта выполнена цилиндрическая выемка, в которой размещен штифт, при этом цилиндрическая выемка имеет глубину равную 0,3-2 диаметра штифта, а длина штифта определяется из соотношения:
где L - длина штифта;
D - диаметр цилиндрической выемки;
d - диаметр штифта;
K - коэффициент размера, К = 0,6-1;
- на нерабочем конце вала вдоль его оси на разном расстоянии и под разными углами по отношению друг к другу выполнены дополнительные отверстия под штифт.
На фигурах показаны: на фиг. 1 - общий вид предлагаемого устройства в рабочем положении; на фиг. 2 - нерабочая часть вала с пружиной; на фиг. 3 - закрепление устройством фитинга контейнера; на фиг. 4 - устройство при переключении его положения; на фиг. 5 - вид на концевой упор с креплением штифта шплинтами; на фиг. 6 - вид на концевой упор с креплением штифта проволокой; на фиг. 7 - варианты расположения штифта - стопорного стержня.
Объяснение конструкции и принципа работы устройства дано на примере фиксатора контейнеров железнодорожной платформы.
Фиксатор используется для закрепления на раме платформы, например, на боковой балке 1 фитингового упора 2, смонтированного на опорной плите 3, а также контейнера 4 путем крепления фитинга 5 контейнера 4 - фиг. 1. Опорная плита 3 может быть приварена к раме или поворачиваться, например, относительно оси А по стрелке (против часовой стрелки на фиг. 3) для перевода в нерабочее положение фитингового упора 2. Фитинговый упор 2 может быть прямым или иметь форму, показанную на фиг. 1, 3, 4, т.е., иметь выступы 6 и 7, взаимодействующие с фитингом 5 и препятствующие вертикальному перемещению порожних контейнеров при воздействии на них ветровой нагрузки.
Фиксатор состоит из цилиндрического вала 8 (фиг. 1), на его рабочем конце (стороне) - с наружной стороны элементов боковой балки 1 рамы платформы - жестко закреплен сваркой держатель 9, выполненный из листовой стали - фиг. 1, 3, 4. На держателе 9 так же жестко закреплен стопор 10 фитинга 5 (фиг. 3-4).
Рабочая нижняя поверхность стопора 10, которой он взаимодействуют с фитингом 5 при действии на контейнер поднимающих его вертикальных нагрузок, располагается параллельно поверхности вала 8 (осевой линии) - в пределах технологических допусков на изготовление деталей фиксатора.
Стопор 10 выполняется в виде стержня и может иметь цилиндрическую форму (фиг. 1, 3, 4), шестигранную, повторяющую форму отверстия 11 фитинга 5 или другую, позволяющую ввести его в отверстие 11 (фиг. 1, 3) фитинга 5 с зазором между его вертикальными стенками. Стопор 10 может иметь одинаковое сечение по длине (фиг. 1, 3, 4) или переменное (не показано), а также симметричное либо несимметричное сечение или форму нижней и верхней частей (не показано). Например, нижняя часть стопора 10 может иметь цилиндрическое сечение, а верхняя часть - квадратное, прямоугольное, повторять форму отверстия 11 или другое.
Фиксатор может иметь два стопора 10 на держателях 9, закрепленных на валу 8 под углом от 40° для одновременной фиксации двух фитингов соседних контейнеров на платформе (не показано).
Параметры фиксатора, такие как диаметр вала 8, поперечные размеры и форма стопора 10, держателя 9, расстояние от оси вала 8 до рабочих поверхностей стопора 10 (которой он удерживает фитинг 5), положение стопора в нерабочем положении фиксатора, материал и др. выбираются из условий обеспечения прочности, исходя из конкретных конструкций рам транспортного средства, условий его эксплуатации и действующих нагрузок на перевозимые контейнеры.
Наиболее технологичный вариант исполнения фиксатора показан на фиг. 1, 3, 4, при котором вал 8 и стопор 10 выполнены цилиндрическими, а держатель 9 изготовлен из листовой стали и имеет форму параллелепипеда.
При действии на контейнер 4 ветровых нагрузок, стремящихся сбросить его с платформы, стопор 10 испытывает большие вертикальные нагрузки. Для уменьшения уровня контактных напряжений в концевой части стопора 10 и взаимодействующем с ним фитингом 5, а также повышения надежности удержания на раме платформы контейнера 4 при разном положении фитинга 5, длина L стопора 10 (фиг. 1) выбирается максимально возможной величины, но с учетом предотвращения контактов стопора 10 с фитинговым упором 2 при погрузке контейнера и в эксплуатации.
Длиной L стопора 10 (фиг. 1), является его часть, выступающая за держатель 9 или заходящая за наружный край верхней полки 12 рамы или опорной плиты 3, к которым прижимается держатель 9 в рабочем положении фиксатора. Длина L стопора 10 измеряется в направлении фитингового упора 2 параллельно оси вала 8.
Между выступом 7 криволинейного фитингового упора 2 и ближайшей поверхностью обращенного к нему торца стопора 10 имеется гарантированный зазор Z для предотвращения нежелательного контакта стопора 10 с выступом 7. В зазор Z, кроме расстояния между выступом 7 и ближайшей поверхностью обращенного к нему торца стопора 10, включают (добавляют) суммарные технологические и эксплуатационные зазоры S (на величину которых может увеличиться зазор Z).
В суммарные зазоры S включают (суммируют) максимально возможные значения:
- возможных перемещений в шарнирном креплении опорной плиты 3 на оси A (фиг. 3);
- зазоров С (фиг. 3);
- суммарных величин технологических допусков на изготовление опорной плиты 3, фитингового упора 2 и деталей фиксатора, а также максимальные суммарные величины эксплуатационных допусков (за счет износов) для этих деталей.
Зазоры С - это расстояние между выступами 13 поворотной опорной плиты 3 и взаимодействующими с ними ограничительными упорами 14, приваренными к верхней полке 12 боковой балки 1 (фиг. 3).
В результате, в процессе эксплуатации платформы, между выступом 7 фитингового упора 2 и торцом стопора 10 всегда имеется гарантированный зазор Z, который не позволяет взаимодействовать фитинговому упору 2 со стопором 10.
Зазор Z может иметь и нулевое значение, это не приведет к большому износу стопора 10.
Для управления фиксатором он снабжен ручкой 15 в виде стержня, жестко закрепленного на нерабочей стороне вала 8 (фиг. 1, 3-4).
Ручка 15 может быть приварена к валу 8 и/или к держателю 9 под углом 60-90° к оси вала 8. Ручка 15 может быть прямой, либо с изгибом, как на фиг. 1, 3-4, либо может иметь другую удобную для работы и безопасности форму - в виде кольца, овала, пр. (не показано).
Ручка 15 может быть жестко закреплена вдоль держателя 9. На фиг. 1, 3-4 показаны варианты закрепления ручки 15 на части держателя 9 или по всей длине держателя 9 и торца стопора 10 (поз. 16, фиг. 1). Ручка 15 может быть закреплена под углом по отношению к держателю 9 (не показано).
Приварная ручка 15 или 16 необходимого сечения может быть использована для повышения прочностных характеристик держателя.
Вал 8 закреплен с возможностью свободного осевого перемещения и вращения в отверстиях вертикальных пластинчатых элементов, т.е., выполненных из листового металла, в данном случае - в вертикальной стенке 17 сварной или катаной боковой балки 1 (фиг. 1) или в приваренной к верхней горизонтальной полке 12 боковой балки 1 пластине 18 (фиг. 1).
Зазоры между валом 8 и отверстиями в стенке 17 и в пластине 18 (фиг. 1) могут иметь величину 1-5 мм или другую, в зависимости от технологии изготовления. Для обеспечения соосности отверстий в пластине 18 и стенке 17 и улучшения условия монтажа фиксатора, например, при модернизации транспортного средства для исправления погрешностей изготовления отверстия 19 (фиг. 2) может использоваться корректирующая направляющая пластина 20, привариваемая к стенке 17.
При необходимости, в стенке 17 и/или пластине 18 могут быть закреплены направляющие втулки для вала 8 (не показаны).
В рабочем положении, показанном на фиг. 1, 3 фиксатор, прижимается к внешней стороне боковой балки 1 рамы за счет действия усилий пружинного блока. Пружинный блок расположен с нерабочей (тыльной) стороны (конца) вала 8, расположенного с противоположной стороны от его рабочего конца, на котором закреплен держатель 9.
Пружинный блок (фиг. 2) состоит из пружины сжатия 21, расположенной между двух направляющих центрирующих цилиндрических втулок - внутренней 22 и наружной 23 - с отверстиями, через которые проходит вал 8.
Диаметр отверстия внутренней втулки 22 обеспечивает свободное продольное перемещение и поворот в ней вала 8. Зазор между валом 8 и отверстием во внутренней втулке 22 может иметь величину 1-5 мм. Зазор между отверстием в наружной втулке 23 и валом 8 предпочтительно имеет минимальную (меньшую) величину, например, в диапазоне 0,1-1 мм для обеспечения минимального перекоса наружной втулки 23, которая используется для центровки пружины 21 на валу 8.
Втулки 22 и 23 имеют внутренние опорные (упорные) поверхности 24 и внутренние центрирующие поверхности 25 для фиксации торцов пружины 21 и обеспечения размещения ее витков на равноудаленном расстоянии от поверхности вала 8.
Внутренняя втулка 22 при выполнении в ней буртика под отверстие в стенке 17 может одновременно использоваться как направляющая для вала 8 в стенке 17 (не показано).
Пружина 21 в свободном состоянии имеет длину большую, чем расстояние между опорными (упорными) поверхностями 24 втулок 22 и 23 в собранном положении фиксатора.
На нерабочем конце вала 8 имеется концевой упор, воспринимающий осевое усилие от пружины 21 и ограничивающий ее перемещение. Упор может иметь любую стандартную (распространенную) конструкцию и может быть выполнен, например, в виде крепления: на резьбе конца вала 8 корончатой гайкой и шплинтом; гайкой и отгибной шайбой с лапкой; круглой шлицевой гайкой и стопорной многолапчатой шайбой, самоконтрящей гайкой с полиамидным кольцом. При выполнении в торце вала 8 отверстия с резьбой концевой упор может быть создан концевой шайбой, болтом (винтом) и стопорной планкой либо концевой шайбой, болтом, штифтом и стопорной шайбой с отгибными лапками.
В предлагаемом фиксаторе функцию концевого упора выполняет стопорный стержень (штифт) 26 совместно с наружной втулкой 23 (фиг. 1, 2, 4-7). Для этого на нерабочем конце вала 8 перпендикулярно его оси выполнено отверстие под стопорный стержень (цилиндрический штифт) 26, являющийся концевым упором пружины 21 (пружинного блока). Стопорный стержень 26 предназначен для ограничения перемещения наружной втулки 23 на валу 8 при действии на нее предварительно сжатой пружины 21. В стопорном стержне 26 на равном расстоянии от его концов и перпендикулярно его оси выполнены отверстия 27, 28 (фиг. 5) под крепежные стержневые элементы в виде шплинтов 29, 30 (фиг. 2). Отверстия 27, 28 выполняют на минимальном расстоянии, но превышающем диаметр вала 8, - для расположения концов стопорного стержня 26 на равном расстоянии от поверхности вала 8. Вместо шплинтов 29, 30 для предотвращения осевого перемещения стопорного стержня 26 может быть использована вязальная (увязочная) проволока 31.
Под действием усилия сжатой пружины 21 внутренняя втулка 22 прижимается к стенке 17, а наружная втулка 23 воздействует на стопорный стержень 26 (прижимается к нему), в результате чего фиксатор прижимается к раме.
В наружной втулке 23 (фиг. 2) со стороны нерабочего торца вала 8 (внешней поверхности втулки) выполнена цилиндрическая выемка (углубление) 32. В выемке 32 располагается и удерживается ее боковой поверхностью от выпадения стопорный стержень 26 в собранном состоянии фиксатора.
Цилиндрическая выемка 32 имеет глубину равную от 0,3 до 2-х диаметров стопорного стержня (штифта) 26, а длина штифта определяется из соотношения:
где L - длина штифта;
D - диаметр цилиндрической выемки;
d - диаметр штифта;
K - коэффициент размера, К = 0,6-1.
Оптимальным, преимущественным значением коэффициента размера штифта К является его величина, близкая к единице, но несколько меньшая, а именно, К = 0,95-0,99, особенно, если концы стопорного стержня 26 выполнены с фаской 1-3 мм. В этом случае обеспечивается максимально возможная длина стопорного стержня 26, близкая к диаметру цилиндрической выемки 32 с целью увеличения поверхности взаимодействия стопорного стержня 26 с поверхностью цилиндрической выемки 32 втулки 23 для восприятия максимальных осевых усилий и уменьшения при этом контактных напряжений. При этом также концы стопорного стержня 26 не будут соприкасаться с боковой поверхностью цилиндрической выемки, что необходимо, если стопорный стержень при повороте вала 8 будет проворачиваться относительно цилиндрической выемки 32.
Значения К, близкие к минимальным, т.е., К = 0,6-0,7 могут быть использованы в конструкциях фиксатора, в которых вал 8 не будет испытывать больших осевых нагрузок, а также по конструктивным соображениям - при стесненных габаритах конструкции.
Пружина 21 имеет предпочтительно такой диаметр, чтобы при работе ее витки не соприкасалась с поверхностью вала 8. То есть, внутренний диаметр пружины 21 должен превышать диаметр вала 8 не менее, чем на 10 мм.
Для предотвращения или минимизации образования льда между витками пружины 21 и валом 8 при морозе после дождя, зазор между витками пружины 21 и поверхностью вала 8 целесообразно иметь величиной не менее 5-15 мм. В этом случае капли дождя будут стекать по виткам пружины 21 и скапливаться внизу витков, не попадая на вал 8. Это ухудшит условия образования льда на открытых участках пружины, что позволит уменьшить или устранить дополнительные усилия, необходимые для переключения положений фиксатора.
Во избежание потери продольной устойчивости и выпучивания витков общая высота пружины сжатия не должна превосходить средний диаметр витков пружины более, чем в 2,5-3 раза. Размещение пружины 21 в направляющих втулках с опорными и центрирующими поверхностями дает возможность широкого выбора пружин с таким соотношением, позволяя варьировать такими параметрами, как высота и диаметр пружины, диаметр прутка, количество витков и др. Это обеспечивает возможность подбора требуемых силовых характеристик пружины в широком диапазоне, в частности, жесткости, усилия начальной затяжки (в данном случае - прижима фиксатора к раме), усилия сжатия пружины - для перевода фиксатора из рабочего положения в нерабочее или наоборот, а также возможность подбора необходимых габаритных размеров пружинного блока.
При применении фиксатора необходимо обеспечение его надежного прижима к раме, а, следовательно, и закрепления контейнеров на платформе с одновременным возможным снижением усилия, требуемого для переключения фиксатора. Либо, наоборот, при одном и том же усилии переключения фиксатора желательно иметь бóльшую величину усилия его прижима к раме вагона.
За счет доступности подбора большего количества вариантов параметров пружин имеется возможность повышения усилия прижима фиксатора к раме вагона при снижении усилия на его переключение, либо снижение усилия переключения фиксатора с обеспечением большей величины его прижима к раме вагона по сравнению с прототипом.
В таблице приведены результаты расчета параметров вариантов пружин для фиксатора-прототипа и предлагаемого фиксатора. Из сравнения параметров пружин предлагаемого фиксатора и наиболее приемлемого по усилиям пружин варианта №2 прототипа следует, что использование конструкции пружинного блока предлагаемого фиксатора по сравнению с прототипом позволяет повысить усилие прижима фиксатора к раме вагона (строка 8 таблицы) при том же усилии его переключения либо при одном и том же усилии прижима фиксатора снизить усилие переключения фиксатора (строка 10).
Окончательную величину требуемых усилий пружины - для прижима к раме и переключения фиксатора - целесообразно определять после проведения натурных испытаний.
№№
Параметры пружины
В прототипе
В предлагаемом фиксаторе
Варианты, №
Варианты, №
1
2
3
4
5
6
7
1
Диаметр прутка, мм
4
4
5
5
5
5
5
2
Диаметр наружный, мм
49
49
51
51
70
70
80
2
Диаметр наружный, мм
49
49
51
51
70
70
80
3
Длина пружины в свободном состоянии, мм
220
220
220
220
200
200
220
4
Число рабочих витков
11,5
11,5
11,5
11,5
16
13
8
5
Длина при рабочем положении фиксатора (прижиме к раме), мм
170
180
170
180
131
125
150
6
Длина при переключении фиксатора, мм
115
125
115
125
76
70
95
7
Усилие пружины при прижиме фиксатора к раме, кгс
12
9,6
27,5
22
9,66
12,8
12,6
8
Повышение усилия в сравнении с вариантом 2, %
+ 31,8
+ 31,3
9
Усилие пружины при переключении фиксатора, кгс
25,2
22,8
57,8
52,3
17,4
22,1
22,5
10
Снижение усилия в сравнении с вариантом 2, %
- 23,9
Предлагаемое закрепление пружины - в направляющих втулках с опорными и центрирующими поверхностями - позволит значительно упростить конструкцию пружинного блока, его закрепление на нерабочей части вала 8 фиксатора, а также технологию его изготовления. Это дает возможность обойтись без втулки-корпуса, как в прототипе, без приварки его к раме. Приварка втулки-корпуса ухудшает условия ее замены и ремонта. Размещение вала в раме без корпуса-втулки упрощает конструкцию фиксатора. Это также позволяет при необходимости заменить пружинный блок в любой момент с целью использования пружины с другими параметрами - размерами и силовыми характеристиками.
Использование направляющих втулок позволяет применять пружины разных размеров, с том числе - большего диаметра, что облегчает подбор пружин с параметрами, которые обеспечивают продольную устойчивость пружины и дают возможность обойтись без направляющего стержня для пружины.
Установка пружины в направляющих втулках также позволяет упростить сборку, ремонт и обслуживание фиксатора.
При необходимости нерабочий конец вала 8 с пружинным блоком может быть закрыт открытым или закрытым корпусом, прикрепленным к стенке рамы (не показано).
В зависимости от конструкции рамы транспортного средства для перевозки контейнеров в конструкции фиксатора может быть использована пружина требуемого диаметра, например, внутренний диаметр пружины 21 может быть близким по размеру к диаметру вала 8, при этом вал 8 будет служить направляющим стержнем для пружины 21.
Для уменьшения трения могут быть использованы одна или несколько шайб 33 (фиг. 2) с антифрикционной смазкой на соприкасающихся поверхностях или из антифрикционного материала, устанавливаемые между внутренней втулкой 22 и стенкой 17 рамы.
Такие же шайбы 34 с антифрикционным материалом могут быть размещены между концами пружины 21 и опорными (упорными) поверхностями 24 втулки 23 (фиг. 2).
Для защиты участка пружины 21, выступающего за край верхней полки 12 рамы, от снега и дождя со стороны нерабочего конца вала 8 на раме может быть установлен козырек (защитная пластина) 35 (фиг. 1) или стакан 36 (фиг. 2). При необходимости подобные защитные пластины могут быть установлены и по бокам от пружинного блока, либо пластина 35 может быть выполнена в виде дугообразного козырька, полукольца и др. (не показано). Защитная пластина 35 может быть выполнена на всю длину нерабочей стороны вала 8 или на часть ее длины.
В вале 8 перпендикулярно его оси может быть выполнено отверстие 37 (фиг. 2) на нерабочем конце вала 8 для размещения в нем «аварийных» шплинта или вязальной проволоки, которые используются при поломке пружины 21. У стенки 17 со стороны пружинного блока и/или с внутренней стороны пластины 18 могут быть выполнены отверстия соответственно 38 (фиг. 2) или 39 (фиг. 1).
В отверстии 37 размещен аварийный фиксирующий элемент в виде вязальной проволоки 40 с загнутыми краями для удержания ее в этом отверстии (фиг. 1, 5-7).
Отверстие для размещения в нем дополнительного «аварийного» шплинта или вязальной проволоки может быть выполнено в стержне 26 (не показано).
На нерабочем конце вала 8 вдоль его оси на разном расстоянии от торца и под разными углами по отношению друг к другу могут быть выполнены несколько отверстий под стопорный стержень 26. На фиг. 2 показано положение одного из таких возможных отверстий - поз. 41.
Переставляя стопорный стержень 26 (фиг. 7) в разные отверстия, можно регулировать усилие начальной затяжки пружины 21, усилие прижима фиксатора к раме, а, следовательно, необходимые усилия для удержания фиксатора и перевода его в требуемое положение. Например, при перестановке стопорного стержня 26 из положения, показанного на фиг. 2 в отверстие 41 увеличится и усилие затяжки пружины 21, и усилие, которое необходимо приложить к ручке 15, чтобы сжать пружину 21 для перевода фиксатора в другое положение - фиг. 4.
Для снижения трения между стопорным стержнем 26 и цилиндрической выемкой 32 могут быть установлены антифрикционные шайбы 42 (фиг. 2)
Шайбы 33, 34, 42 имеют толщину 1-5 мм или другую, требуемую в конкретных конструкциях устройств, в которых применяется стопорное устройство. Шайбами могут быть оснащены все фрикционные поверхности направляющих втулок 22, 23, либо те из поверхностей, которые будут оказывать наибольшее сопротивление повороту вала 8 при работе фиксатора, либо относительно которых будет происходить проворот самих шайб друг относительно друга.
Фрикционными поверхностями втулок 22, 23 являются поверхности, перпендикулярные оси вала 8: опорные внутренние поверхности 24, поверхность цилиндрической выемки 32 наружной втулки 23 и наружная поверхность внутренней втулки 22, которая обращена в сторону вертикальной стенки 17. То есть, это поверхности, которые могут оказывать сопротивление повороту вала 8 относительно своей оси под воздействием сжатой пружины 21. За счет осевых сил сжатой пружины 21 фрикционные поверхности втулок 22, 23 контактируют и прижимаются к поверхностям взаимодействующих с ними элементов, в данном случае - вертикальной стенки 17, стопорного стержня 26 и концов пружин 21 (если не используются шайбы 33, 34, 42).
При использовании шайб 33, 34, 42 на их поверхность, а также на места их установки может наноситься антифрикционная смазка со свойствами, соответствующими климатическим условиям их эксплуатации. В этом случае шайбы выполняют роль подшипников скольжения для уменьшения усилий поворота вала 8, необходимого, например, для работы фиксатора, показанного на фиг. 1. При отсутствии продольных перемещений контактирующих деталей друга относительно друга или отсутствия действия постоянного продольного усилия на вал 8 либо вращения вала 8 в конструкции, в которой он установлен, а также при возможности перемещении вала 8 только вдоль своей оси, без проворота относительно ее, шайбы 33, 34, 42 могут не использоваться.
Необходимость установки шайб 33, 34, 42 и их количество в каждом месте их расположения определяется конкретной конструкцией фиксатора из условий обеспечения минимальных усилий на трение между фрикционными поверхностями при вращении вала 8 и/или, наоборот, для устранения возможности вращения втулок 22, 23. Например, между внутренней втулкой 22 и вертикальной стенкой 17 шайбы 33 не устанавливают или устанавливают одну шайбу 33 - без нанесения смазки в этой зоне. А с обеих сторон наружной втулки 23 устанавливают по несколько шайб 34 и 42 с нанесением антифрикционной смазки между всеми контактирующими между собой поверхностями. В этом случае при повороте вала 8 будут проворачиваться вместе с ним стопорный стержень 26 и/или наружная втулка 23, а внутренняя втулка 22 будет оставаться неподвижной - для предотвращения износа вертикальной стенки 17.
В конструкции фиксатора может быть также использована только одна шайба 33, или 34 или 42. В этом случае антифрикционная смазка наносится только на одну сторону шайбы, обращенную к соответствующей фрикционной поверхности втулок 22 или 23. Например, в пружинном блоке может быть использована только одна шайба 33 с нанесенной смазкой на одну сторону, обращенную к стенке 17. При повороте вала 8 пружинный блок 21-23 со стопорным стержнем 26 и стаканом 36 будут вращаться вместе с валом 8 за счет скольжения внутренней втулки 22 по шайбе 33. Сама шайба 33 будет оставаться неподвижной за счет прижима не смазанной ее стороны к стенке 17.
От внешних воздействий стопорный стержень 26, цилиндрическая выемка 32, шайбы 34, 42 и часть пружины 21 также могут быть защищены стаканом 36, который надевается на наружную втулку 15 с натягом (фиг. 2).
Стакан 36 имеет длину, обеспечивающую полный ход пружины 21, т.е., при полном сжатии пружины 21 открытый край стакана 36 не должен касаться поверхности вертикальной стенки 17, с которой взаимодействуют внутренняя втулка 22 или шайбы 33 (если они используются).
Стакан 36 выполняется из тонкостенного материала - металла или пластика, например, из полиэтиленфталата (ПЭТ). В качестве стакана 36 может быть использована донная часть пластиковых бутылок подходящего диаметра - из числа имеющихся в продаже либо выполненных специально по размеру.
Стакан 36 может фиксироваться на наружной втулке 23 дополнительно либо самостоятельно с помощью нескольких расположенных по периметру (по окружности или спирали) стакана пружинящих фиксаторов, выполненных в виде защелок типа лепестка или полоски 43 (фиг. 2). Аналогичные фиксаторы 44 могут быть образованы в виде нескольких вмятин по периметру стакана. Фиксаторы 44 также могут быть выполнены в виде кольцевых углублений - сплошных или отдельных по окружности, особенно при использовании стакана из пластика. При использовании фиксаторов 43, 44 между стаканом 36 и втулкой 23 может быть зазор 0,1-1 мм.
Вместо фиксаторов в виде вмятин 44 в стакане могут быть использованы расположенные на боковой поверхности наружной втулки 23 капли сварки, спиленные до необходимой высоты (не показано). Например, высота спиленных капель может быть 0,1-2 мм, чтобы на них с натягом мог быть надет стакан 36 из пластика.
Для повышения надежности работы фиксатора для контейнеров и предотвращения при его работе проворота стопорного стержня 26 относительно собственной его оси, со стороны внешней поверхности наружной втулки 23 стопорный стержень 26 может иметь плоскую поверхность - лыску 45 (фиг. 7) - по всей длине стопорного стержня 26 и на глубину (величина, на которую уменьшается поперечный размер штифта) величиной 0,1-0,4 от его диаметра.
Поверхность лыски 45 под воздействием на стопорный стержень 26 усилий сжатой пружины 21 постоянно прижимается к поверхности цилиндрической выемки 32 наружной втулки 23 или шайб 42, если они используются.
Наличие лыски 45 (фиг. 7) позволяет постоянно ориентировать стопорный стержень 26 так, чтобы шплинты 29 и 30 (фиг. 2, 5) располагались параллельно наружной поверхности цилиндрической выемки 32 наружной втулки 23 - для исключения нежелательного контакта шплинтов 29, 30 с поверхностью цилиндрической выемки 32 и возможного истирания или повреждения шплинтов 29, 30 при поворотах вала 8. При использовании стопорного стержня 26 с лыской 45 при исправном состоянии фиксатора шплинты 29, 30 не будут вообще соприкасаться с поверхностью цилиндрической выемки 32 и испытывать какую-либо нагрузку.
Вместо шплинтов 29-30 (фиг. 5) для фиксации стопорного стержня 26 в качестве стержневых элементов предпочтительно использовать вязальную проволоку 31 (фиг. 6). Это позволит удерживать стопорный стержень 26 от поворота относительно собственной оси и от продольных перемещений. Для закрепления стопорного стержня проволока 31 проходит через оба отверстия 27 и 28 (фиг. 6), расположенные в непосредственной близости к валу 8. Концы проволоки 31 могут фиксироваться разными способами: скруткой, как на фиг. 6, отгибанием коротких концов проволоки 31 после выхода из отверстий 27, 28, загибанием длинных концов проволоки на 180° после выхода из отверстий 27, 28 и закреплением концов скруткой слева на валу 8 (а не справа, как на фиг. 6, не показано) и пр.
При фиксации стопорного стержня 26 проволокой 31 с закручиванием ее концов (выполнения скрутки, фиг. 6) за счет равных усилий в верхней и нижней ветвях проволоки 31 обеспечивается центровка стопорного стержня 26 относительно вала 8.
Использование проволоки 31 в совокупности с симметричным расположением отверстий 27, 28 относительно центра стопорного стержня 26 обеспечивает его симметричное расположение относительно вала 8. Те есть, в этом случае концы стопорного стержня 26 равно удалены от поверхности вала 8. Это позволяет использовать стопорный стержень 26 максимальной длины для уменьшения контактных напряжений в случае действия на него больших нагрузок.
Вместо одной проволоки 31 могут быть использованы две отдельные проволоки (не показано), каждая из которых пропускается через одно из отверстий 27 или 28 и охватывает полностью вал 8 с закреплением концов проволоки.
При использовании лыски 45 стопорный стержень 26 может фиксироваться не цельной проволокой 31 (фиг. 6), а двумя отдельными колечками, продеваемыми в отверстия 27-28, концы проволоки при этом также можно фиксировать скручиванием (не показано).
Так как пружина 21 всегда находится в сжатом состоянии, то стопорный стержень 26 фиксируется от выпадения из вала 8 боковой поверхностью цилиндрической выемки 32 (фиг. 2, 7), а шплинты 29 и 30 (или используемая вместо них вязальная проволока 31) практически не испытывают нагрузку.
Шплинты 29 и 30 предотвращают выпадение стопорного стержня 26 из вала 8 только при изломе пружины 21. В этом случае на стопорный стержень 26 перестанет действовать продольное усилие пружины 21, и наружная втулка 23 может переместиться в направлении внутренней втулки 22. Поэтому стопорный стержень 26 перестанет удерживаться в вале 8 боковой поверхностью цилиндрической выемки 32 и будет фиксироваться в нем шплинтами 29 и 30, предотвращая потерю направляющих втулок 22, 23.
Максимальная глубина цилиндрической выемки 32 (при ее величине до 2-х диаметров стопорного стержня 26) обеспечивает возможность размещения в ней стопорного стержня 26 со всеми антифрикционными шайбами 42 (если используется не одна, а несколько) и надежную фиксацию стопорного стержня 26 боковой поверхностью цилиндрической выемки 32. В этом случае цилиндрическая выемка 32 может быть закрыта плотно посаженной на вал 8 крышкой-шайбой с буртиком, который охватывает наружную втулку 23 и защищает цилиндрическую выемку от попадания в нее осадков и пыли (не показано).
Наружная втулка 23 может быть выполнена не с внутренними направляющими (центрирующими) поверхностями 25, как на фиг. 2, а с наружными - поз. 46, фиг. 1. Наружные направляющие поверхности 46 в этом случае также будут защищать конец пружины 21 с антифрикционными шайбами.
Для закрепления фиксатора в прижатом к раме платформы состоянии при изломе пружины 21 вместо проволоки 40 (фиг. 1, 5, 6, 7) или в дополнение к ней может использоваться проволока 47. Проволоку 47 надевают с большим зазором с подгибанием концов или навивают с большим зазором на открытую часть вала 8.
Вместо проволоки 40 или 47 (фиг. 1) может быть использован шплинт с таким же размером поперечного сечения (не показан).
Никакой нагрузки проволока 40, 47 или шплинт при исправном фиксаторе не воспринимают, а служат для использования при изломе пружины 21 - для ограничения выхода фиксатора за габарит, который он имеет в рабочем положении.
На фиг. 1 позицией 48 показано положение проволоки 47 при изломе пружины 21.
Для уменьшения усилий поворота фиксатора во внутренней втулке 22 могут быть выполнены цилиндрическая или коническая выемка 49, либо кольцевые выемки 50, 51 (фиг. 2). В них для уменьшения трения может быть внесена смазка.
Фиксатор может быть применен на продольных и поперечных балках рамы транспортного средства. Фиксатор также может быть использован в рамах с балками не только двутаврового сечения, как на фиг. 1, 3-4, но и в балках замкнутого (коробчатого) или П-образного сечения, либо выполненных из двух сваренных между собою Z-образных профилей (не показано). В этом случае пружинный блок (поз. 21-23) может быть, установлен, если позволяют габаритное размеры, между вертикальными поверхностями рамы, например, между стенкой 17 и пластиной 18.
В рамах коробчатого сечения в наружных вертикальных стенках выполняют отверстия соответствующей формы (не показаны) для утапливания в них стопора 10 в нерабочем его положении с целью исключения выхода фиксаторов за свой габарит, которые он имеет в рабочем положении, а также исключения дополнительной нагрузки на пружину 21.
Фиксатор используется следующим образом.
Для сборки фиксатора нерабочий конец вала 8 фиксатора вводится в отверстия пластины 18 и стенки 17 до упора держателя 9 в боковую балку 1 рамы платформы.
Удерживая в таком положении вал 8, на его нерабочий конец надевают внутреннюю втулку 22, пружину 21 и наружную втулку 23. Затем, удерживая от продольного смещения вал 8, поджимают наружную втулку 23, сжимая пружину 21, так, чтобы освободилось отверстие в вале 8 под стопорный стержень 26, который вводится в это отверстие с предварительно закрепленным в нем одним из шплинтов 29 или 30 с разведенными концами. После этого освобождают наружную втулку 23, и она сжатой пружиной 21 прижимается к стопорному стержню 26 (или к его лыске 45), который в результате оказывается в цилиндрической выемке 32. В стопорном стержне 26 закрепляется второй шплинт 29 или 30 путем разведения его концов. Вместо шплинтов 29, 30 для фиксации стопорного стержня 26 может быть использована вязальная проволока 31. Если используются шайбы 33, 34, 42, то они устанавливаются в соответствующих местах.
В отверстие 37 вводится вязальная проволока 40 (фиг. 1, 5, 6, 7) или шплинт соответствующей величины (такого же сечения, не показан) и фиксируется от выпадения из вала 8 загибанием концов.
Вместо проволоки 40 (фиг. 1) или в дополнение к ней на открытую часть вала 8 может быть надета с большим зазором проволока 47, концы которой загибаются так, чтобы она надежно удерживалась на валу 8 и не мешала его свободному перемещению вдоль своей оси.
При необходимости изменения усилия начальной затяжки пружины 21 стопорный стержень 26 устанавливается в одно из требуемых положений, показанных на фиг. 7.
На наружную втулку 23 надевается стакан 36 (фиг. 2), который удерживается на ней за счет натяга или фиксаторов 43 или 44.
После этого фиксатор готов к использованию и работает следующим образом.
В рабочем положении под действием пружины 21 фиксатор прижимается к боковой балке 1 рамы, и стопор 10 заходит в зацепление с фитингом 5 (фиг. 1, 3) или располагается с небольшим зазором над низом отверстия 11 фитинга 5. Между стопором 10 и фитинговым упором 2 остается гарантированный зазор Z.
При больших ветровых нагрузках в виде шквалистых ветров выступы 6 и 7 криволинейных фитинговых упоров 2 могут не удержать порожние контейнеры на платформе. Для предотвращения выхода из зацепления фитинга 5 с фитинговым упором 2 в такой ситуации фиксатор устанавливают в положение, показанное на фиг. 1, 3, когда стопор 10 входит в окно 11 фитинга 5. В этом случае при порывах ветра фиксатор будет надежно удерживать фитинг 5 и контейнер 4 от вертикальных перемещений вверх.
Наличие зазора Z (фиг. 1) предотвращает при эксплуатации платформы нежелательный контакт стопора 10 и фитингового упора 2, в частности, его выступа 7.
В нерабочее положение фиксатор переводится поворотом относительно вала 8 так, чтобы стопор 10 оказался расположен ниже верхней горизонтальной полки 12 боковой балки 1 (не показано).
В нерабочее положение фиксатор переводят для разгрузки контейнера 4 и освобождения его фитинга 5. Для этого тянут за ручку 15, сжимая пружину 21, и перемещают вал 8 вдоль своей оси до тех пор, пока стопор 10 не выйдет из зацепления с фитингом 5 (то есть из окна 11 фитинга 5) и дальше, чтобы торец (конец) стопора 10 оказался за границей боковой балки 1 (фиг. 4). Удерживая ручкой 15 пружину 21 в таком сжатом положении, поворачивают фиксатор относительно оси вала 8 так, чтобы стопор 10 оказался ниже верхней полки 12 боковой балки 1 (не показано). После этого отпускают ручку 15, и под действием пружины 21 фиксатор опять прижимается к боковой балке 1 (пластине 18), но уже без зацепления стопором 10 фитинга 5. Контейнер 4 после этого может быть снят с платформы. Для перевода фиксатора в рабочее положение после погрузки контейнера, описанные выше операции с ним выполняют в обратной последовательности.
В нерабочее положение фиксатор также переводится самопроизвольно или специально и при изломе пружины 21. В этом случае на вал 8 перестает действовать осевое усилие сжатой пружины 21, в результате которого фиксатор перестает прижиматься к боковой балке 1 рамы. Это может привести к перемещению фиксатора, смонтированного на валу 8, в направлении от рамы платформы и нарушению габарита фиксатора, установленного для его рабочего положения, а также к нарушению габарита платформы.
Для предотвращения выхода фиксатора за свой габарит, используют проволоку 40 или 47 следующим образом. Проволоку 47 (фиг. 1) снимают с вала 8, фиксатор прижимают к боковой балке 1 и вводят проволоку 47 в отверстие 39, подгибая концы, чтобы проволока 47 не могла самостоятельно выйти из отверстия 39. В результате фиксатор будет находиться в прижатом к раме положении, не выходя за габарит платформы.
Для индикации неисправного состояния фиксатора и требуемого ремонта концы проволоки 47 могут быть выведены на видимую часть рамы платформы - поз. 48, фиг. 1.
При использовании проволоки 40 (фиг. 1) снимают стакан 36 с наружной втулки 23 (фиг. 2), из отверстия 37 вынимают проволоку 40 и переставляют ее в одно из отверстий 39 (фиг. 1) или 38 (фиг. 2) с подгибанием концов, таким же образом, как и с проволокой 47.
Стакан 36 после этого возвращают на прежнее место, закрепляя на наружной втулке 23. Вместо проволоки 40 или 47 (фиг. 1) может быть использован шплинт с таким же размером поперечного сечения (не показан). Проволока 40 может также служить ограничителем перемещения на валу втулок 22-23 с шайбами 33, 34, 42 (фиг. 2) для предотвращения потерь этих деталей в случае излома пружины 21 и выпадения стопорного стержня 26.
Наличие зазора между стопором 10 и отверстием 11 (фиг. 1) позволит «расшатать» («разработать») фиксатор ударами по держателю 9 в противоположных направлениях относительно оси их поворота (вала 8), если произойдет замерзание осадков в зимнее время в отверстиях стенки 17 или пластины 18 либо в другом месте.
Использование пружины 21 с направляющими втулками и без корпуса позволяет подобрать ее параметры таким образом, чтобы усилие, прикладываемое к ручке 15 для переключения положения фиксатора, имело меньшую величину, а начальное усилие прижима фиксатора к раме платформы - большую.
Наличие отдельной ручки 15 улучшает условия работы с фиксатором при переключении его положений - «захватывать» стержень значительно удобнее, чем широкую ручку, как в прототипе, особенно, в зимнее время. Переключение фиксаторов должно производиться в каждой платформе во всем железнодорожном составе перед разгрузкой или погрузкой контейнеров.
Фиксатор может быть использован для закрепления на рамах транспортных средств контейнеров фитинговыми упорами любой формы - как прямыми, так и криволинейными.
Для обслуживания предлагаемого фиксатора не требуется никакого специального инструмента. Монтаж, демонтаж и его обслуживание может производиться с применением плоскогубцев или пассатижей либо без инструмента, если используется мягкая проволока в качестве аварийной или для фиксации стопорного стержня.