БОКОВОЙ СКОЛЬЗУН ПОСТОЯННОГО КОНТАКТА ХОДОВОЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта в части конструкции ходовых тележек грузовых вагонов с боковой упругой поддержкой кузова вагона.
При эксплуатации железнодорожного грузового вагона в порожнем и груженом состоянии сочетание горизонтальных и вертикальных неровностей рельсового полотна вызывает боковые колебания кузова вагона, опирающегося на ходовые части через пятниковый узел. В наиболее критичных режимах движения, с большими скоростями в кривых участках пути различного радиуса, возрастание амплитуды боковых колебаний кузова может вызвать опрокидывание вагона внутрь или наружу кривой.
С целью исключения возрастания амплитуды боковой качки при эксплуатации грузового вагона в кривых участках пути предлагается использовать поддерживающую конструкцию кузова в виде бокового скользуна постоянного контакта, упругая составляющая которого реализована за счет применения внутри скользуна упругого элемента в виде комбинации цилиндрических пружин сжатия. Размещение боковых скользунов постоянного контакта на верхнем поясе надрессорной балки с каждой ее стороны способствует повышению сопротивления повороту боковых рам, снижению колебаний виляния и улучшению ходовых качеств вагона.
Известно техническое решение, относящееся к области железнодорожного транспорта и включающее в себя боковую опору ходовой тележки железнодорожного вагона, содержащую несущий корпус с направляющим отверстием, в котором установлен своей направляющей стенкой опорный стакан, подпружиненный с помощью упругого элемента, размещенного между опорным стаканом и дном несущего корпуса, см. RU 152043 U1, опубл. 27.04.2015.
Недостатком данного технического решения является особенность конструкции бокового скользуна, связанная с установкой колпака внутрь корпуса до монтажа боковой опоры на верхнем поясе надрессорной балки, в результате чего усложняется обслуживание скользуна в эксплуатации, при замене упругого элемента необходимо проводить демонтаж всего корпуса.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является боковая опора тележки грузового железнодорожного вагона, содержащая корпус и наружный колпак, имеющие внутренние направляющие колонки, служащие для центровки полезной модели, см. RU 200791 U1, опубл. 11.11.2020.
Недостатком данного технического решения является усложнение конструкции боковой опоры для обеспечения исключения возможности попадания влаги внутрь корпуса путем выполнения в центральной части опорной поверхности колпака резьбового отверстия, а в центральной части корпуса колонки с размещенным в ней ограничителем, в связи с чем создаются дополнительные концентраторы напряжений и усложняется конструкция надрессорной балки и боковой рамы, сборка тележки и ее ремонт. Применение внутри боковой опоры ограничителя в виде болта или винта в совокупности с резьбовым отверстием в колпаке приводит также к усложнению в обслуживании тележки в эксплуатации.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности и ресурса бокового скользуна постоянного контакта ходовой тележки, а также в снижении трудоемкости при обслуживании бокового скользуна в эксплуатации.
Технический результат достигается конструкцией бокового скользуна постоянного контакта ходовой тележки грузового вагона, содержащего корпус в виде стакана, переходящего в опорную плиту, колпак, подпружиненно установленный с помощью упругого элемента на стакан, для центровки упругого элемента на опорной плите внутри стакана выполнен направляющий элемент. Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что колпак выполнен высотой «a» от 70 до 110 мм, корпус выполнен высотой «b» от нижней поверхности опорной плиты до верхней поверхности стакана в диапазоне от 80 до 120 мм, радиальный зазор «Δ» между стаканом корпуса и колпаком, определяемый разностью внутреннего диаметра «d» колпака и наружного диаметра «D» стакана корпуса, выполнен в диапазоне от 1 до 3 мм; колпак выполнен цилиндрической формы с конусообразным уширением в основании в виде юбки с отгибкой края наружу под углом «α» от 15 до 30 градусов; направляющий элемент для упругого элемента внутри стакана корпуса выполнен в виде бонки высотой «c» от 15 до 40 мм; на наружной поверхности стакана выполнены направляющие выступы, размещенные в ответных пазах, выполненных в юбке колпака для ограничения взаимного поворота стакана и колпака; у основания стакана в месте перехода стакана опорную плиту выполнены контрольные отверстия; упругий комплект выполнен в виде комбинации наружной и внутренней цилиндрических пружин.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на Фиг. 1 представлен общий вид трехэлементной тележки грузового вагона;
- на Фиг. 2 показан общий вид бокового скользуна постоянного контакта ходовой тележки;
- на Фиг. 3 приведена конструкция бокового скользуна в собранном состоянии.
На чертежах представлены следующие элементы:
1 – надрессорная балка;
2 – боковая рама;
3 – пружинный комплект рессорного подвешивания;
4 – боковой скользун постоянного контакта;
5 – колпак бокового скользуна;
6 – юбка колпака;
7 – паз в юбке колпака;
8 – стакан корпуса бокового скользуна;
9 – выступ в стакане корпуса бокового скользуна;
10 – контрольное отверстие у основания стакана бокового скользуна;
11 – опорная плита корпуса бокового скользуна;
12 – болтовое крепление бокового скользуна;
13 – упругий элемент бокового скользуна;
14 – направляющий элемент в опорной плите для центрирования упругого элемента.
Ходовая тележка железнодорожного вагона (фиг. 1) содержит надрессорную балку 1, боковые рамы 2, размещенный в рессорном проеме каждой боковой рамы 2 пружинный комплект 3 рессорного подвешивания, на который опирается одним из своих концов надрессорная балка 1. Надрессорная балка 1 с каждой стороны верхнего пояса снабжена боковым скользуном 4 постоянного контакта. Боковой скользун 4 (фиг. 2) содержит колпак 5, выполненный цилиндрической формой с конусообразным уширением основания в виде юбки 6 с отгибкой края наружу и пазами 7, корпус в виде стакана 8, плавно переходящего в опорную плиту 11. Стакан 8 корпуса выполнен с выступами 9 и контрольными отверстиями 10 в двух противоположных сторонах. Боковой скользун 4 (фиг. 3) установлен на верхнем поясе надрессорной балки путем болтового соединения 12 и содержит внутри упругий элемент 13 в виде комбинации наружной и внутренней цилиндрических пружин, устойчивое расположение которого обеспечивается за счет направляющего элемента 14 в виде бонки, выполненного на опорной плите 11 внутри стакана 8.
Колпак 5 бокового скользуна 4 выполнен высотой «a» от 70 до 110 мм. Корпус бокового скользуна 4 выполнен высотой «b» от нижней поверхности опорной плиты 11 до верхней поверхности стакана 8 в диапазоне от 80 до 120 мм. Радиальный зазор «Δ» между стаканом 8 корпуса и колпаком 5, определяемый разностью внутреннего диаметра «d» колпака 5 и наружного диаметра «D» стакана 8 корпуса, выполнен в диапазоне от 1 до 3 мм. Колпак выполнен цилиндрической формы с конусообразным уширением в основании в виде юбки с отгибкой края наружу под углом «α» от 15 до 30 градусов. Направляющий элемент для упругого элемента внутри стакана выполнен в виде бонки высотой «c» от 15 до 40 мм.
При исполнении колпака 5 высотой «a» менее 70 мм в процессе динамического прогиба бокового скользуна может произойти его смещение относительно корпуса из-за отсутствия совмещения пазов 7 и выступов 9. При этом высота колпака 5 более 110 мм не позволит обеспечить достаточный динамический прогиб бокового скользуна в процессе эксплуатации, что вызовет недопустимое взаимодействие колпака и корпуса бокового скользуна.
При выполнении корпуса бокового скользуна 4 высотой «b» менее 80 мм не будет обеспечено устойчивое расположение упругого элемента 13 внутри скользуна. Высота корпуса более 120 мм не позволит обеспечить достаточный динамический прогиб бокового скользуна в процессе эксплуатации, что вызовет недопустимое взаимодействие колпака и корпуса бокового скользуна.
Если радиальный зазор «Δ» между стаканом 8 корпуса бокового скользуна 4 и его колпаком 5 будет меньше 1 мм, то возможно заедание колпака 5 при динамическом прогибе бокового скользуна 4. Радиальный зазор более 3 мм вызовет отсутствие устойчивого расположения колпака 5 на стакане 8, в следствии чего возможно его недопустимое смещение относительно стакана 8.
Если угол отгибки наружу края колпака 5 бокового скользуна 4 будет выполнен менее 15 градусов, то при динамическом прогибе бокового скользуна 4 возможно заедание колпака 5, что приведет к выходу из рабочего состояния бокового скользуна. При угле отгибки края колпака 5 более 30 градусов возможен контакт колпака 5 с корпусом бокового скользуна 4 или с расположенными на нем головками болтов, что вызовет деформацию колпака 5 и выход из строя всего бокового скользуна.
Выполнение бонки 14 внутри стакана 8 корпуса бокового скользуна 4 высотой «c» менее 15 мм не позволит обеспечить устойчивое расположение упругого элемента 13 внутри корпуса бокового скользуна. Если высота бонки 14 составит более 40 мм, то в процессе эксплуатации может произойти смещение упругого элемента 13, его заклинивание и излом.
Предлагаемую полезную модель используют следующим образом.
Установка кузова железнодорожного грузового вагона на ходовые тележки происходит через пятниковый узел и боковые скользуны 4, расположенные по одному с каждой стороны надрессорной балки 1 на ее верхнем поясе. При этом колпак 5 бокового скользуна 4, подпружиненно установленный с помощью упругого элемента 13 на стакан 8 корпуса бокового скользуна 4, контактирует с ответной поверхностью на кузове вагона. В установленном состоянии кузова вагона на тележках упругий элемент 13 находится в сжатом состоянии, устойчивое положение которого обеспечивается направляющим элементом в виде бонки 14. В экстремальных режимах эксплуатации вагона (неблагоприятное сочетания вертикальных и горизонтальных неровностей рельсового полотна, соударение вагонов при маневрах, движение в кривых участках пути) боковые скользуны постоянного контакта обеспечивают боковое подрессоривание кузова, способное предотвратить его опрокидывание, а также фрикционное сопротивление в контакте колпак скользуна - кузов вагона повороту тележки с целью предотвращения ее виляния. Наличие контрольных отверстий 10 позволяет осуществлять контроль рабочего состояния упругого элемента 13.
Использование в конструкции ходовой тележки грузового вагона боковых скользунов постоянного контакта позволяет ограничить экстремальные боковые колебания кузова вагона за счет поджатия упругого элемента бокового скользуна, предотвращая опрокидывание кузова, и повысить устойчивость движения вагона в целом.
Предлагаемая конструкция бокового скользуна постоянного контакта ходовой тележки грузового вагона и размерные параметры его конструктивных элементов обеспечивают заявленный технический результат – повышение надежности и ресурса, снижение трудоемкости при обслуживании бокового скользуна в эксплуатации, при замене упругого элемента достаточно снять колпак.