ТОРСИОННАЯ РЕССОРА
TORSION SPRING

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях, например, локомотивов.
Известна торсионная рессора, описанная в книге А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. 2-е издание переработанное и дополненное. - М.: Машиностроение, 1987 г., на стр.469, схема «а» и «б». Такая рессора используется в конструкциях транспортных машин и состоит из двух валов (схема «а»), к одному из которых присоединен рычаг 4, нагружаемый сосредоточенной силой F. При закручивании вала 3 моментом Fa звено 2 получает угловой поворот и закручивает вал 1. Такое нагружение обеспечивает как чистое кручение валов торсиона, так и их изгиб. Существенным недостатком этой конструкции является то, что в процессе кручения валов 1 и 3 их крутильная жесткость остается постоянной, а так как нагрузка F имеет в динамике широкий спектр проявления, то ее демпфирование происходит недостаточно эффективно.
Известна также торсионная рессора (см. книгу Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов ВУЗов. А.А.Камаев и др. Под редакцией А.А.Камаева. - М.: Машиностроение, 1981 г.), представляющая собой стержень 2 (см. стр.88 рис.55 этой книги) круглого реже квадратного сечения, один конец которого закреплен во втулке 1, установленной на раме тележки, а другой жестко связан с рычагом 4, шарнирно присоединенным к кузову локомотива. Второй опорой стержня 2 служит подшипник 3. Недостатком такой торсионной рессоры является то, что в процессе закручивания стержня 2 его крутильная жесткость остается постоянной, и поэтому она, так же как и конструкция, описанная в аналоге, не отвечает требованиям, предъявляемым плавности хода локомотива за счет эффективного гашения колебаний его кузова.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы торсионной рессоры за счет изменения ее крутильной жесткости при циклическом динамическом нагружении.
Поставленная цель достигается тем, что с кузовом так же шарнирно своим плечом соединен другой, но двуплечий рычаг, второе плечо которого связано с брусом прямоугольного сечения, подвижно расположенным в подобного сечения канале стержня, причем двуплечий рычаг размещен в вертикальной плоскости, проходящей вдоль продольной оси симметрии упомянутого стержня торсиона.
На чертеже показан общий вид сбоку торсионной рессоры с частичным разрезом.
Торсионная рессора состоит из стержня 1, в котором выполнен канал прямоугольного сечения 2. В канале прямоугольного сечения 2 подвижно в продольной его плоскости размещен брус прямоугольного сечения 3, который шарнирно с помощью пальца 4 соединен с одним из плеч 5 двуплечего рычага 6, шарнирно установленного с помощью пальца 7 на кронштейне 8, жестко присоединенном к кузову 9 локомотива. Другое плечо 10 двуплечего рычага 6 также шарнирно с помощью пальца 11 взаимосвязано с кронштейном 12, установленным на кузове 9. Стержень с одной стороны снабжен шлицами 13, которые сопряжены с ответными шлицами 14, выполненными в опоре 15, а с другой, с возможностью угловых поворотов, расположен в подвижной опоре 16 и снабжен рычагом 17, шарнирно связанным с кронштейном 18 кузова 9 локомотива. Опоры 15 и 16 жестко закреплены на тележке локомотива 19.
Работает торсионная рессора следующим образом. Когда локомотив находится в неподвижном состоянии элементная база торсионной рессоры находится в таком состоянии, как это показано на фиг.1. При этом такое состояние создано статической нагрузкой, которая приложена к стержню 1 торсиона, действующей по стрелке А. Причем такая нагрузка вызвала закрутку стержня 1 по стрелке В. Иными словами, кузов 9 локомотива получил перемещение в вертикальной плоскости (см. чертеж) в сторону его тележки 19 на некоторую величину, называемую статическим прогибом рессорного подвешивания. В случае движения локомотива под действием динамических составляющих сил, вызвавших колебания кузова 9 локомотива и его тележки 19, происходит не только угловое перемещение стержня 1, вызванное поворотом рычага 17, но и поступательное движение по стрелке С бруса прямоугольного сечения 3, который уменьшает рабочую длину l стержня 1 торсиона на какую-то величину Δl. В этом случае согласно известной зависимости  жесткость стержня 1 торсиона возрастет и демпфирующая способность колебаний торсионной рессоры увеличиться. При дальнейшем движении локомотива и различных по величине амплитудах колебаний конструкционных его элементов будет происходить автоматическая перестройка торсионной рессоры в зависимости от величины динамического воздействия на нее, зависящего от неровности пути. Такая адаптация торсионной рессоры позволит повысить плавность хода локомотива во всех режимах его движения. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет в адаптивном режиме успешно демпфировать колебания подвижного состава не только железнодорожного, но и автомобильного.