СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА ОХВАТЫВАЕМОЙ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ДЕТАЛИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ШАРНИРНОЙ СЦЕПКИ
MALE JOINT PART BEARING ASSEMBLY LOCK FOR ARTICULATED COUPLING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится, главным образом, к устройствам шарнирной сцепки, используемым для соединения вместе смежных концов пары железнодорожных вагонов по существу полупостоянным способом, и, в частности, это изобретение относится к стопорному устройству для закрепления подшипникового узла внутри охватываемой соединительной детали.
Уровень техники
Нижеследующая информация об уровне техники предоставлена, чтобы помочь читателю понять условия эксплуатации, в которых типично будет использоваться данное изобретение. Термины, использованные в документе, не ограничены какой-либо конкретной узкой интерпретацией, кроме терминов, специально заявленных в этом документе иным образом.
Устройства шарнирной сцепки хорошо известны в железнодорожной индустрии для соединения вместе смежных концов пары железнодорожных вагонов.
Один тип устройства шарнирной сцепки из уровня техники известен из патента US 5 219 082, Догерти и другие, принадлежащий правопреемнику настоящей заявки. Идеи US 5 219 082 включены в этот документ путем ссылки на него.
Такое устройство шарнирной сцепки предусматривает охватываемую соединительную деталь, которая может быть модифицирована под имеющиеся железнодорожные вагоны и способна соединять их вместе, сцепляясь с охватывающей соединительной деталью по существу полупостоянным способом. Такая охватываемая соединительная деталь включает первый конечный участок, имеющий заданную конфигурацию, позволяющую входить в зацепление и соединяться с заданным концом элемента хребтовой балки, расположенного по существу вдоль продольной осевой линии присоединяемого железнодорожного вагона.
Охватываемая соединительная деталь имеет второй конечный участок, выполненный как единое целое с первым оконечным участком и расположенный по существу в продольном направлении противоположно первому оконечному участку. Такой второй конечный участок включает внешнюю оконечную поверхность, имеющую заданную конфигурацию, гарантирующую, что внешняя оконечная поверхность не будет контактировать с другими компонентами такого соединительного устройства шарнирного типа.
Через заданный участок такого второго конечного участка охватываемой соединительной детали выполнено отверстие, имеющее заданный размер и заданную форму. Продольная ось этого отверстия расположена поперек продольной оси охватываемой соединительной детали. Дополнительно, во время эксплуатации продольная ось этого отверстия расположена по существу в горизонтальной плоскости.
В это отверстие запрессован подшипниковый узел, включающий сферическую деталь, расположенную внутри узла скольжения, образованного парой пластин скольжения. Подшипниковый узел закреплен сваркой пары таких пластин скольжения со вторым оконечным участком или использованием, по меньшей мере, одной отдельной фиксирующей детали, соединенной со вторым концом множеством соединительных деталей, чтобы стопорить подшипниковый узел в отверстии.
Ввиду экономии при производстве, предпочтение было отдано методу сварки, однако, для получения прочности конструкции такой охватываемой соединительной детали, которая типично производится методом отливки, нежелательно наличие тепла, вырабатываемого во время процесса сварки.
По меньшей мере, одна отдельная фиксирующая деталь, соединенная со вторым концом множеством соединительных деталей, устраняет нежелательное действие тепла, вырабатываемого во время процесса сварки, но она не смогла бы выдерживать приложенные в разных направлениях силы.
Поэтому желательно обеспечить экономичное стопорное устройство для закрепления подшипникового узла в охватываемой соединительной детали, которое устраняет недостатки воздействия тепла на такую охватываемую соединительную деталь во время сварки или использования закрепляемой фиксирующей детали.
Как известно, устройство шарнирной сцепки должно периодически проходить восстановительный ремонт. Такой восстановительный ремонт осуществляется, главным образом, заменой пластин подшипника вследствие износа поверхностей во время эксплуатации железнодорожного вагона. Сегодня такая замена неизбежно влечет за собой удаление существующих сварных швов, обычно шлифованием, и наложение новых сварных швов после вставки нового подшипникового узла, что, как указано выше, нежелательно.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает стопорное устройство для закрепления подшипникового узла охватываемой соединительной детали устройства шарнирной сцепки, используемого для соединения вместе, по существу полупостоянным способом, смежных концов пары железнодорожных вагонов. Охватываемая соединительная деталь включает первый конечный участок для присоединения к элементу хребтовой балки железнодорожного вагона и второй конечный участок, выполненный как единое целое с первым конечным участком и продолжающийся в осевом направлении от него. Второй конечный участок имеет отверстие с продольной осью, расположенной поперек продольной оси охватываемой соединительной детали. В отверстие запрессован подшипниковый узел, включающий сферическую деталь, расположенную внутри узла скольжения. В первом варианте такое стопорное устройство включает отверстие, имеющее продолжающиеся снаружи скошенные участки, выполненные на каждом из концов отверстия. Узел скольжения подшипникового узла имеет скошенный участок, впритык примыкающий к первому скошенному участку отверстия, углубленный участок, продолжающийся снаружи, и выступающий участок, смежный второму скошенному участку. Выступающий участок, по меньшей мере, частично закрывает углубленный участок и имеет внутреннюю поверхность, продолжающуюся от углубленного участка к отверстию под заданным углом. Для закрепления узла скольжения внутри отверстия, в сочетании с противоположным скошенным участком, выполненным в узле скольжения, в полости, образованной вторым скошенным участком, углубленным участком и внутренней поверхностью выступающего участка, расположена стопорная деталь.
Во втором варианте полость образована на каждом конце отверстия, а узел скольжения закреплен парой стопорных деталей.
В другом варианте углубленный участок выполнен на одном конце отверстия и продолжается снаружи его, а узел скольжения включает дополнительный выступающий участок, впритык примыкающий к углубленному участку. Для прикрепления подшипникового узла к второму концу охватываемой соединительной детали используется полость и стопорная деталь на втором конце отверстия и узла скольжения.
Следовательно, одна из первичных целей настоящего изобретения - обеспечить устройство шарнирной сцепки, которое может вмещать подшипниковый узел, расположенный по существу вдоль горизонтальной оси охватываемой соединительной детали.
Другая цель настоящего изобретения - обеспечить стопорное устройство для закрепления подшипникового узла внутри охватываемой соединительной детали.
Еще одна цель изобретения - обеспечить стопорное устройство для закрепления подшипникового узла внутри охватываемой соединительной детали без воздействия тепла.
Дополнительная цель изобретения - обеспечить относительно недорогое в производстве стопорное устройство для закрепления подшипникового узла внутри охватываемой соединительной детали.
Еще одна дополнительная цель изобретения - обеспечить стопорное устройство для закрепления подшипникового узла внутри охватываемой соединительной детали, которое позволяет легко заменять пластины скольжения во время восстановительного ремонта устройства шарнирной сцепки.
И еще одна дополнительная цель изобретения - обеспечить стопорное устройство для закрепления подшипникового узла внутри охватываемой соединительной детали, которое не требует использования специальных инструментов во время установки и снятия.
Дополнительно к описанным выше целям и преимуществам соединительной детали, используемой в соединительных устройствах шарнирного типа, другие различные цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными для специалистов в железнодорожной области из нижеследующего детального описания изобретения, в частности, когда такое описание дается вкупе с прилагаемыми чертежами и формулой изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид сбоку охватываемой соединительной детали по настоящему изобретению для использования в устройствах сцепки шарнирного типа, и имеющей подшипниковый узел, закрепленный к ней.
Фиг.2 - сечение по линии 2-2 на Фиг.1 охватываемой соединительной детали.
Фиг.3 - местное сечение предпочтительного теперь стопорного устройства для закрепления подшипникового узла к такой охватываемой соединительной детали.
Фиг.4 - местное сечение альтернативного стопорного устройства для закрепления подшипникового узла к такой охватываемой соединительной детали.
Фиг.5 - местное сечение другого альтернативного стопорного устройства для закрепления подшипникового узла к такой охватываемой соединительной детали.
Фиг.6 - местное сечение еще одного альтернативного стопорного устройства для закрепления подшипникового узла к такой охватываемой соединительной детали.
Осуществление изобретения
Прежде чем перейти к более детальному описанию изобретения, следует отметить, что ради ясности и понимания изобретения, идентичные компоненты, имеющие идентичные функции, были обозначены одинаковыми ссылочными позициями на всех видах, изображенных на приложенных чертежах.
Ссылаясь на Фиг.1 и 2, охватываемая соединительная деталь предпочтительного воплощения и обозначенная в целом позицией 10, включает первый конечный участок 12, имеющий заданную конфигурацию. Такая заданная конфигурация первого конечного участка 12 позволяет охватываемой соединительной детали 10 входить в зацепление и присоединяться к заданному концу (не показан) детали хребтовой балки (не показана), расположенной вдоль продольной осевой линии железнодорожного вагона (не показан), для соединения по существу полупостоянным способом.
Дополнительно охватываемая соединительная деталь 10 включает второй конечный участок 14, имеющий заданный размер и заданную форму. Второй конечный участок 14 предпочтительно выполнен как одно целое с первым конечным участком 12 и расположен вдоль оси по существу противоположно первому конечному участку 12.
Заданная конфигурация второго конечного участка 14 предпочтительно включает скошенный участок поверхности 26 нижней стенки, который продолжается вверх от его крайнего конца 16, снаружи по направлению к первому конечному участку 12. Эта конфигурация также включает скошенный участок поверхности 28 верхней стенки, который продолжается вниз от крайнего конца 16 по направлению к первому конечному участку 12 охватываемой соединительной детали 10. Дополнительно пара участков 22 боковой стенки второго конечного участка 14 по существу параллельна друг другу.
Через заданный участок второго конечного участка 14 охватываемой соединительной детали 10 в прямой взаимосвязи с парой участков 22 боковой стенки выполнено отверстие 18. Отверстие 18 имеет заданный размер и заданную форму. Продольная ось отверстия 18 расположена поперек продольной оси охватываемой соединительной детали 10. Дополнительно продольная ось отверстия 18 расположена по существу в горизонтальной плоскости, как показано на Фиг.1. В предпочтительном варианте каждый конец отверстия 18 включает скошенный участок 20, выполненный под углом около 45° и продолжающийся снаружи от отверстия 18, как показано на Фиг.3.
Предпочтительно первый конечный участок 12 и второй конечный участок 14 охватываемой соединительной детали 10 будут целиком выполнены как отдельное изделие отливки. С целью экономии при производстве одновременно во втором оконечном участке 14 будет отлито отверстие 18. В большинстве случаев предпочтительной будет отливка такого отверстия 18 в виде по существу круглого отверстия, несмотря на то, что другие формы также включаются в объем изобретения.
По-прежнему ссылаясь на Фиг.1 и 2, можно видеть, что подшипниковый узел, обозначенный в целом 30, включает по существу сферическую деталь 32. По меньшей мере, один участок сферической детали 32 расположен внутри узла 34 скольжения, который неподвижно расположен внутри отверстия 18. Внешняя поверхность узла 34 скольжения по существу идентична по размеру и форме внутренней поверхности отверстия 18. В промежутке между внешней поверхностью по существу сферической детали 32 и внутренней поверхностью узла скольжения 34 может быть предусмотрен вкладыш 36, выполненный из материала, имеющего низкий коэффициент трения. Предпочтительно, узел 34 скольжения выполнен как двухкомпонентный узел 34 скольжения, показанный на Фиг.1. В качестве альтернативы такой узел скольжения может быть выполнен как однокомпонентный узел скольжения, сформированный целиком на элементе 32 по существу сферическом, как разъяснено в U.S. 6,176,379, Догерти, принадлежащем правопреемнику настоящего изобретения. Идеи U.S. No. 6,176,379 включены в этот документ путем ссылки.
Как показано на Фиг.3, на одном конце узел 34 скольжения снабжен скошенным участком 38, продолжающимся снаружи и соединяющимся впритык с первым скошенным участком 20 отверстия 18. Как показано на Фиг.3, на дистальном конце узел 34 скольжения снабжен углубленным участком 40, имеющим заданную форму, выполненным на внешней поверхности узла 34 скольжения и смежным со вторым скошенным участком 20 опорного отверстия 18. Выступ 44 дистального конца узла 34 скольжения, по меньшей мере, частично закрывает открытый конец углубленного участка 40 и имеет внутреннюю поверхность 46, продолжающуюся от углубленного участка 40 по направлению к опорному отверстию 18 под углом около 45°.
Станет понятно, что полость охватываемой соединительной детали 10, образованная сочетанием такого скошенного участка 20, углубленного участка 40 и внутренней поверхности 46, используется теперь для накопления наплавленного металла, чтобы закреплять подшипниковый узел 30 внутри опорного отверстия 18.
Дополнительно ссылаясь на Фиг.3, предпочтительное теперь воплощение стопорного устройства для закрепления подшипникового узла 30 внутри отверстия 18 включает комбинацию скошенного участка 38, продолжающегося снаружи, и соединяющегося впритык с первым скошенным участком 20 отверстия 18, и фиксатора 50, расположенного в полости, образованной сочетанием второго скошенного участка 20, углубленного участка 40 и внутренней поверхности 46. Сечение такого фиксатора 50 задается исходя из размера полости, образованной между вторым скошенным участком 20 и внутренней поверхностью 46 выступа 44, принимая во внимание размер углубленного участка 40 и, дополнительно, принимая во внимание их соответствующие производственные допуски. Преимущественно фиксатор 50 может двигаться в осевом направлении внутри полости, чтобы вмещаться в такие производственные допуски, но при этом, внутренняя поверхность 46 выступа 44 по существу не позволяет разъединить такую полость. Выталкивающая сила, приложенная вдоль продольной оси по существу сферического элемента 32, подталкивает внутреннюю поверхность 46 выступа 44 к зацеплению с фиксатором 50, который ограничивает какое-либо дополнительное перемещение узла 34 скольжения и закрепляет подшипниковый узел 30 в отверстии 18.
Каждое из предпочтительных сейчас сечений и форм такого фиксатора 50 является круглым. Как показано на Фиг.1, фиксатор 50 снабжен зазором 52, имеющим заданную ширину, чтобы облегчить установку и снятие такого фиксатора 50 без помощи специальных инструментов. Предпочтительный сейчас материал фиксатора 50 - это металл. Предпочтительно, такой металл является углеродистой сталью. В качестве альтернативы, фиксатор 50 может быть произведен из пластика, эластомера или их комбинации.
При установке, после того, как подшипниковый узел 30 впрессован в отверстие 18, фиксатор 50 слегка подвижен в зазоре 52 и установлен в полость, образованную комбинацией второго скошенного участка 20, углубленного участка 40 и внутренней поверхностью 46.
Во время восстановительного ремонта имеющейся охватываемой соединительной детали 10, сварка удаляется шлифованием, чтобы восстановить форму углубленного участка 40 и внутренней поверхности 46 и дать возможность снять имеющийся подшипниковый узел 30. Фиксатор 50 устанавливается после установки нового или восстановленного подшипникового узла 30.
Для снятия фиксатора 50 предпочтительного сейчас воплощения, используется простой инструмент, такой, как шлицевая отвертка, чтобы подтолкнуть фиксатор 50 наружу из зацепления с полостью, вставляя плоский конец отвертки между фиксатором 50 и выступом 44, или между фиксатором 50 и скошенным участком 20.
Фиг.4 изображает альтернативное воплощение стопорного устройства, где отверстие 18 снабжено скошенным участком 20, выполненным в отверстии 18, сопряженным с одним из его концов и продолжающимся снаружи от отверстия 18, и углубленным участком 60, выполненным в отверстии 18, сопряженным с противоположным концом отверстия и продолжающимся снаружи от него.
Полость во втором конечном участке охватываемой соединительной детали 10 образована комбинацией скошенного участка 20, выполненного в опорном отверстии 18; продолжающегося снаружи углубленного участка 40, имеющего заданную форму, выполненного на внешней поверхности узла 34 скольжения, смежного со скошенным участком 20, выполненным в отверстии 18; и первого выступающего участка 44, выполненного в узле 34 скольжения смежно с углубленным участком 40. Первый выступающий участок 44 закрывает, по меньшей мере, углубленный участок 40 и имеет внутреннюю поверхность 46, продолжающуюся от углубленного участка 40 к отверстию 18 под углом около 45°. Фиксатор 50, имеющий как заданное сечение, так и заданную форму, по меньшей мере, частично расположен внутри полости для предотвращения перемещения подшипникового узла 30 в первом направлении.
Второй выступающий участок 62, выполненный на внешней поверхности узла 30 скольжения, продолжается снаружи от внешней поверхности и впритык соединяется с углубленным участком 60, выполненным в отверстии 18 для предотвращения перемещения подшипникового узла 30 во втором направлении. Такой второй выступающий участок 62 в сочетании с фиксатором 50 стопорит узел 34 скольжения подшипникового узла 30 внутри отверстия 18.
Фиг.5 изображает другой альтернативный вариант стопорного устройства, где отверстие 18 снабжено парой скошенных участков 20, каждый из которых примыкает к соответствующему концу отверстия 18 и продолжается снаружи от него. Соответственно, второй конец 14 охватываемой соединительной детали 10 снабжен парой полостей, каждая из которых образована в соответствующих концах отверстия 18 и узла 34 скольжения. Каждая полость, по меньшей мере, частично вмещает фиксатор 50, имеющий заданное сечение и заданную форму, для застопоривания узла 34 скольжения внутри отверстия 18 и предотвращения перемещения подшипникового узла 30 вдоль продольной оси отверстия 18.
Фиг. 6 изображает другой альтернативный вариант стопорного устройства, где фиксатор 64, изготовленный предпочтительно из эластомера, по существу покрывает полость, образованную комбинацией скошенного участка 20, углубленного участка 40 и внутренней поверхности 46, и имеет участок, полностью закрывающий выступ 44. Другой участок (не показан) такого фиксатора 64 может быть выполнен из металлического материала для увеличения сопротивления выталкивающей силе, приложенной вдоль продольной оси отверстия 18.
Таким образом, настоящее изобретение было описано полными, понятными, краткими и точными терминами, чтобы любой специалист в области, к которой относится данное изобретение, мог изготовить и использовать такое же. Станет понятно, что вариации, модификации, эквиваленты и замещения компонентов специально описанных воплощений изобретения могут быть изготовлены специалистами в данной области, не выходя за сущность и объем изобретения, как предложено в прилагаемой формуле изобретения.