БОКОВАЯ ОПОРА ГРУЗОВОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции боковой опоры грузового вагона.
Из области техники известна конструкция надрессорной балки железнодорожной тележки грузового вагона [Л.А.Пастухов «Вагоны», М., Транспорт, 1980, стр.182, рис. VIII.8]. На верхнем поясе надрессорной балки отлита опора для размещения скользунов, на которую устанавливается износостойкий колпак, крепящейся к опоре с помощью болта. Регулировка зазора между скользунами тележки и ответной частью кузова вагона, при такой конструкции боковой опоры производится путем установки регулировочных прокладок под колпак.
При эксплуатации данная конструкция скользунов жестко передает усилия от боковой качки (перевалки) кузова на надрессорную балку тележки и не позволяет гасить колебания перевалки кузова относительно тележки. Так же такая конструкция скользунов не позволяет гасить колебания виляния тележки. При взаимодействии боковой опоры тележки с ответной частью кузова, являющейся преимущественно тоже жесткой, могут возникать значительные ударные нагрузки и силы трения, которые вызывают большие рамные силы и горизонтальное воздействие тележки на железнодорожный путь, что приводит к износу колес и рельсов. Кроме того, в связи с тем, что в процессе эксплуатации происходит износ контактирующих частей боковых опор тележки и кузова, необходимо часто регулировать зазор между последними, что требует дополнительных временных затрат на обслуживание вагона.
Также известна конструкция боковой опоры железнодорожного вагона [US, Патент №4793720 от 27.12.1988 г.], выполненная в виде цилиндрического корпуса с боковыми приливами для крепления к надрессорной балке тележки. Внутри корпуса устанавливается упругий элемент в форме бочонка, который находится в сжатом состоянии и постоянном контакте с ответной
частью скользуна на раме вагона и воспринимает нагрузку от кузова через контактную крышку боковой опоры, имеющей на своей внутренней поверхности кольцевой бурт и ограничители от поворота, которые вставляются в корпус боковой опоры.
Конструкция данной боковой опоры выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
В связи с тем, что данная конструкция боковой опоры предусматривает постоянное сжатие упругого элемента и контакт с ответной частью скользуна на раме вагона, неправильная первоначальная регулировка может привести к возникновению завышенной силы трения, что в свою очередь увеличивает момент трения, препятствующий повороту тележки, и может вызвать увеличение воздействия тележки на железнодорожный путь и привести к интенсивному подрезу гребней колесных пар и износу рельсов. Кроме того, в виду того, что внутренний кольцевой бурт контактной крышки боковой опоры выполнен недостаточно большой высоты, не исключается его выход из корпуса, и как следствие выпадение или перекос крышки при соударениях вагонов на сортировочных горках, а также в случаях разгрузки вагонов на вагоноопрокидывателях. Такая конструкция боковой опоры обеспечивает только гашение колебаний виляния вагона на прямом участке пути, и не помогает возврату тележек при выходе из кривой.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключатся в создании конструкции боковой опоры грузового вагона, исключающей самопроизвольную ее разборку, позволяющей улучшить динамические показатели как самой тележки так и вагона в целом, облегчающей возврат тележки при выходе из кривой, тем самым значительно снизить затраты на эксплуатацию подвижного состава и путевого хозяйства, связанные с обслуживанием и ремонтом.
Поставленная задача решается следующим образом.
По первому варианту заявляемой полезной модели, упругий элемент установленный на дно демпфера, размещенного в корпусе боковой опоры,
выполнен в виде тела вращения по форме колокола с усеченной верхней частью. От образованной усеченной поверхности упругого элемента в нем выполнено по направлению продольной оси упругого элемента цилиндрическое отверстие. В отверстие вставлен внутренний стакан, собранный с контактным колпаком боковой опоры. Наружная поверхность стакана выполнена ступенчатой, один из диаметров которой равен диаметру отверстия упругого элемента демпфера, а другой диметр наружной поверхности стакана, расположенной внутри полости упругого элемента больше диаметра его отверстия под внутренний стакан. Дно демпфера собрано посредством резьбового соединения с наружным кольцом демпфера. Наружное кольцо имеет окна расположенные по его диаметру, а на своей внутренней поверхности, кольцевой выступ, прижимающий к дну демпфера нижний наружный бурт его упругого элемента. В корпусе, на его внутренней цилиндрической поверхности имеется кольцевая проточка, а также идущие от проточки к торцам корпуса, в противоположные стороны, продольные пазы, разнесенные по диаметру корпуса, в нижнем из которых размещен фиксатор, закрепленный в торце дна демпфера, лежащем на установочной поверхности надрессорной балки.
По второму варианту заявляемой полезной модели, упругий элемент установленный на дно демпфера, размещенного в корпусе боковой опоры, выполнен в виде тела вращения по форме колокола с усеченной верхней частью. От образованной усеченной поверхности упругого элемента в нем выполнено по направлению продольной оси упругого элемента цилиндрическое отверстие. В отверстие вставлен внутренний стакан, собранный с контактным колпаком боковой опоры с помощью безрезьбового соединения. Наружная поверхность стакана выполнена ступенчатой, один из диаметров которой равен диаметру отверстия упругого элемента демпфера, а другой диметр наружной поверхности стакана, расположенной внутри полости упругого элемента больше диаметра его отверстия под внутренний стакан. Наружное кольцо демпфера имеет на своей внутренней поверхности кольцевой выступ, прижимающий к дну демпфера нижний наружный бурт упругого элемента.
На внутренней поверхности наружного кольца выполнена кольцевая проточка, в которой размещено стопорное кольцо, поджимающее нижний наружный бурт упругого элемента и дно демпфера боковой опоры к кольцевому выступу наружного кольца демпфера.
Сущность заявляемой полезной модели по первому варианту заключается в том, что в цилиндрическом корпусе с приливами, для крепления его к надрессорной балке, боковой опоры грузового вагона расположен демпфер, воспринимающий нагрузку от кузова вагона посредством контактного колпака, собранного с внутренним стаканом. Стакан имеет ступенчатую наружную поверхность и установлен в упругом элементе демпфера на заданном расстоянии от дна демпфера. Упругий элемент выполнен в виде тела вращения по форме колокола с усеченной верхней частью, от которой идет по направлению продольной оси упругого элемента цилиндрическое отверстие. В это отверстие вставлен внутренний стакан боковой опоры, имеющий диаметр наружной поверхности, расположенной внутри полости упруго элемента, больший, чем диаметр отверстия упруго элемента под стакан. Нижний наружный бурт упруго элемента, установленного на дно демпфера, прижат к нему кольцевым выступом, имеющимся на внутренней поверхности наружного кольца демпфера, собранным посредством резьбового соединения с дном демпфера. Наружное кольцо демпфера имеет также окна, расположенные по его диаметру. В корпусе, на его внутренней цилиндрической поверхности, имеется кольцевая проточка, а также идущие от проточки к торцам корпуса, в противоположные стороны, продольные пазы, разнесенные по диаметру. В нижнем пазу корпуса в собранном состоянии боковой опоры размещен фиксатор, закрепленный в торце дна демпфера, лежащем на надрессорной балке.
Сущность заявляемой полезной модели по второму варианту заключается в том, что в цилиндрическом корпусе с приливами, для крепления его к надрессорной балке, боковой опоры грузового вагона расположен демпфер, воспринимающий нагрузку от кузова вагона посредством контактного колпака,
собранного с внутренним стаканом. Стакан имеет ступенчатую наружную поверхность и установлен в упругом элементе демпфера на заданном расстоянии от дна демпфера. Упругий элемент выполнен в виде тела вращения по форме колокола с усеченной верхней частью, от которой идет по направлению продольной оси упругого элемента цилиндрическое отверстие. В это отверстие вставлен внутренний стакан боковой опоры, имеющий диаметр наружной поверхности, расположенной внутри полости упруго элемента, больший, чем диаметр отверстия упруго элемента под стакан. Нижний наружный бурт упругого элемента, установленного на дно, прижат к нему кольцевым выступом, имеющимся на внутренней поверхности наружного кольца. На внутренней поверхности наружного кольца также ниже его кольцевого выступа выполнена проточка в которой размещено стопорное кольцо, поджимающее нижний наружный упругого элемента и дно демпфера к кольцевому выступу наружного кольца. Между корпусом и наружным кольцом вставлены стопорные пластины, один конец которых загнут в проточку в торце корпуса, а второй огибает верхний торец наружного кольца демпфера.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - боковая опора грузового вагона по первому варианту с разрезом по продольной плоскости;
фиг.2 - боковая опора грузового вагона по первому варианту с разрезом по поперечной плоскости;
фиг.3 - боковая опора грузового вагона по первому варианту, вид снизу;
фиг.4 - поперечный разрез корпуса боковой опоры грузового вагона по первому варианту;
фиг.5 - аксонометрическая проекция наружного кольца демпфера боковой опоры грузового вагона по первому варианту с вырезом четвертой части;
фиг.6 - боковая опора грузового вагона по второму варианту с разрезом по продольной плоскости;
фиг.7 - аксонометрическая проекция наружного кольца демпфера боковой опоры грузового вагона по второму варианту с вырезом четвертой части с вырезом четвертой части;
фиг.8 - аксонометрическая проекция упруго элемента демпфера боковых опор.
По первому варианту полезной модели, боковая опора грузового вагона устанавливается симметрично относительно продольной и поперечной осей надрессорной балки тележки и состоит из цилиндрического корпуса 1, с приливами 2 для крепления к надрессорной балке тележки. В корпусе 1 размещен демпфер 3 боковой опоры, воспринимающий нагрузку от кузова вагона посредством контактного колпака 4. Упругий элемент 5 демпфера 3 выполнен из эластомерного материала в виде тела вращения по форме колокола с усеченной верхней частью. От образованной усеченной поверхности А упругого элемента 5 в нем выполнено, по направлению его продольной оси 6, цилиндрическое отверстие. В отверстие вставлен внутренний стакан 7, установленный на заданном расстоянии от дна 8 демпфера 3. Наружная поверхность стакана 7 выполнена ступенчатой, один из диаметров d1 которой равен диаметру D отверстия упругого элемента 5, а другой диметр d2 наружной поверхности стакана 7, расположенной внутри полости В упругого элемента 5 больше диаметра D его отверстия под внутренний стакан 7. Дно 8 демпфера 3 собрано посредством винтов 9 с наружным кольцом 10 и размещено в корпусе 1. Наружное кольцо 10 имеет окна 11 расположенные по его диаметру, а на своей внутренней поверхности кольцевой выступ 12, прижимающий к дну 8 нижний наружный бурт 13 упругого элемента 5. В корпусе 1, на его внутренней цилиндрической поверхности имеется кольцевая проточка 14, а также идущие от проточки 14 к торцам корпуса в противоположные стороны продольные пазы 15, 16, разнесенные по диаметру корпуса 1, в нижнем 15 из которых размещен фиксатор 17, закрепленный винтом 9 в торце дна 8, лежащем на надрессорной балке.
По второму варианту полезной модели, боковая опора грузового вагона устанавливается симметрично относительно продольной и поперечной осей надрессорной балки тележки и состоит из цилиндрического корпуса 1, с приливами 2 для крепления к надрессорной балке тележки. В корпусе 1 размещен демпфер 3 боковой опоры, воспринимающий нагрузку от кузова вагона посредством контактного колпака 4. Упругий элемент 5 демпфера 3 выполнен из эластомерного материала в виде тела вращения по форме колокола с усеченной верхней частью. От образованной усеченной поверхности А упругого элемента 5 в нем выполнено, по направлению его продольной оси 6, цилиндрическое отверстие. В отверстие вставлен внутренний стакан 7, установленный на заданном расстоянии от дна 8 демпфера 3. Наружная поверхность стакана 7 выполнена ступенчатой, один из диаметров d1 которой равен диаметру D отверстия упругого элемента 5, а другой диметр d2 наружной поверхности стакана 7, расположенной внутри полости В упругого элемента 5 больше диаметра D его отверстия под внутренний стакан 7. Наружное кольцо 10 демпфера 3 на своей внутренней поверхности имеет кольцевой выступ 12, прижимающий к дну 8 нижний наружный бурт 13 упругого элемента 5. На внутренней поверхности наружного кольца 10 выполнена кольцевая проточка 18 в которой размещено стопорное кольцо 19, поджимающее нижний наружный бурт 13 упругого элемента 5 и дно 8 боковой опоры к кольцевому выступу 12 наружного кольца 10. Между корпусом 1 и наружным кольцом 10 вставлены стопорные пластины 20, один конец которых загнут в проточку 21 в торце корпуса 1, а второй огибает верхний торец наружного кольца 10 демпфера 3.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в том, что постановка заявляемых конструкций боковых опор на грузовые вагоны, при обеспечении требуемых силы поджатия и рабочего хода боковых опор в заданных пределах, позволит улучшить динамические и ресурсные показатели как тележки, так и вагона в целом, тем самым значительно снизить затраты на эксплуатацию подвижного состава и путевого хозяйства.
Вместе с этим, исключение самопроизвольной разборки боковых опор обеспечивает работоспособность узла в период межремонтного пробега и повышает надежность эксплуатации подвижного состава. Конструкции заявляемых боковых опор обеспечивают легкость разборки и сборки в случае непредвиденной поломки любого из элементов.
Применение в конструкции боковой опоры, установленной на продольной оси надрессорной балки, упругого элемента из эластомерного материала, выполненного в виде тела вращения, по форме колокола, за счет возможности поворота стакана, установленного в упругом элементе, относительно его центральной оси, обеспечивает возможность взаимодействие всей контактной площади колпака с ответной частью рамы вагона, тем самым улучшает взаимодействие тележки и кузова вагона. Кроме того, такая конструкция демпфера обеспечивает не только гашение колебаний виляния вагона на прямом участке пути, но и в случае применения в конструкции боковой опоры плоского контактного колпака помогает возврату тележек при выходе из кривой, так как обеспечивается работа демпфера, как в вертикальной, так и в горизонтальных плоскостях.
Выполнение наружной поверхности внутреннего стакана ступенчатой, один из диаметров которой равен диаметру отверстия демпфера, а другой диметр наружной поверхности стакана, расположенной внутри полости демпфера больше диаметра его отверстия под внутренний стакан обеспечивает фиксацию стакана в демпфере при этом не требуя значительных временных и материальных затрат на монтаж стакана в упругий элемент.
По первому варианту, наличие нижнего наружного бурта у демпфера позволяет фиксировать упругий элемент между дном и кольцевым выступом наружного кольца боковой опоры и исключает выпадение демпфера из собранного между собой узла дно-наружное кольцо.
Выполнение на внутренней цилиндрической поверхности корпуса кольцевой проточки, а также продольных пазов, идущих от проточки к торцам корпуса в противоположные стороны и разнесенные по его диаметру
позволяет установить и зафиксировать собранный предварительно узел наружно кольцо-дно, с установленным в него демпфером, в корпусе. Фиксатор закрепленный на торце дна вставляется в верхний паз корпуса поворачивается на необходимый угол и опускается а затем фиксируется в нижнем пазу корпуса.
По второму варианту сборка наружного кольца с дном обеспечивается за счет установки стопорного кольца в проточку, выполненную на внутренней поверхности наружного кольца. Стопорное кольцо поджимает дно к кольцевому выступу наружного кольца через нижний наружный бурт демпфера, собирая узел дно-наружное кольцо, с установленным в него упругим элементом.
Стопорные пластины установленные между наружным кольцом и корпусом, один конец которых загнут в проточку в торце корпуса, а второй огибает верхний торец наружного кольца демпфера, обеспечивают крепление и исключают выпадение предварительно собранного узла дно-наружное кольцо, с установленным в него упругим элементом.
В настоящее время по заявляемой полезной модели разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы, прошедшие необходимые испытания.