ФРИКЦИОННЫЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
RAILWAY CAR BOGIE FRICTION DAMPER

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к гасителям колебаний центрального рессорного подвешивания тележек грузовых вагонов.
Аналогом заявляемого изобретения является фрикционный амортизатор тележки грузового вагона, включающий клин, вертикальная и наклонная поверхности которого выполнены в верхних частях с армированными и неармированными покрытиями, а в нижних частях - армированными и неармированными покрытиями с переменными фрикционными характеристиками (см. патент RU №2101205, МПК B61F 5/12, 1998 г.). Существенные признаки аналога «клин, вертикальная поверхность, наклонная поверхность» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога является сложность и затратность изготовления клина, требуются сложные операции (индукционная наплавка шихты) в специальных производственных условиях. При этом в случае износа покрытий клин потребует капитального ремонта, который по сложности и стоимости будет сопоставим с изготовлением нового клина, что делает клин практически неремонтопригодным.
Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционный клин, на наклонной поверхности которого установлена накладка из полимерного композиционного материала, оксадона, углепластика и т.д., закрепленная крепежным элементом (см. патент RU №184146, МПК B61F 5/12, 2018 г.). Существенные признаки аналога «фрикционный клин, на наклонной поверхности установлена накладка» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога является неремонтопригодность клина из-за изнашивания его вертикальной рабочей поверхности, на которой отсутствуют сменные элементы.
Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционный гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона, включающий фрикционный клин, на наклонной поверхности которого размещена выполненная из полимерного материала накладка, выступы которой размещены в соответствующих пазах фрикционного клина (см. патент RU №194882, МПК B61F 5/12, 2019 г.). Существенные признаки аналога «на наклонной поверхности размещена накладка из полимерного материала, выступы размещены в соответствующих пазах фрикционного клина» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога также является неремонтопригодность клина из-за изнашивания его вертикальной рабочей поверхности, на которой отсутствуют сменные элементы.
Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционный гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона, включающий фрикционный клин, на наклонной поверхности которого размещена выполненная из эластомерного материала накладка, выступы которой размещены в соответствующих пазах фрикционного клина (см. патент RU №2523513, МПК B61F 5/12, 2014 г.). Существенные признаки аналога «на наклонной поверхности размещена накладка, выступы размещены в соответствующих пазах фрикционного клина» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога также является неремонтопригодность клина из-за износа его вертикальной рабочей поверхности, на которой отсутствуют сменные элементы.
Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционный клин в сборе для использования в системе подвески железнодорожных вагонов, на вертикальной поверхности которого размещена композиционная накладка с металлическим каркасом, зафиксированная на клине запорной лапкой и выступами каркаса (см. заявка US 2004/0025740, МПК B61F 3/00, 2004 г.). Существенные признаки аналога «на вертикальной поверхности размещена композиционная накладка с металлическим каркасом, зафиксированная на клине» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога также является неремонтопригодность клина из-за износа его наклонной поверхности, на которой отсутствуют сменные элементы, а также недостаточная амортизирующая способность накладки из-за ее малой толщины, которую обуславливает максимально допустимый зазор между клином и специальной фрикционной планкой, закрепленной на колонках боковых рам тележки.
Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционный клин, на наклонной и вертикальной поверхностях которого размещены сменные пластины, выступы которых размещены в соответствующих пазах фрикционного клина (см. патент US №7845288, МПК B61F 3/00, 2010 г.). Существенные признаки аналога «на наклонной и вертикальной поверхностях размещены сменные пластины, выступы размещены в соответствующих пазах» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога является недостаточная амортизирующая способность сменных пластин из-за их незначительной толщины, обусловленной максимально допустимыми зазорами между клином, фрикционной планкой и надрессорной балкой тележки, что не обеспечивает одновременности износа обеих накладок в процессе эксплуатации. В результате при износе одной из накладок приходится заменять и другую, которая еще не выработала свой ресурс.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона, включающий фрикционный клин, на наклонной и вертикальной поверхностях которого размещены сменные пластины из неметаллического материала, выступы которых размещены в соответствующих пазах фрикционного клина (см. патент RU №189479, МПК B61F 5/12, 2019 г.). Существенные признаки наиболее близкого аналога «на наклонной и вертикальной поверхностях размещены сменные пластины из неметаллического материала» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что износостойкая накладка выполнена в виде плоской пластины, установлена между выступами, выполненными на вертикальной поверхности клина. Накладка закреплена на клине с помощью стержневых крепежных резьбовых элементов, которые при установке накладки на клин, проходят через сквозные ступенчатые отверстия, имеющиеся в накладке. Наличие ступеньки в отверстии необходимо для прижатия накладки к поверхности клина головкой крепежного элемента. Соответственно механическая прочность полимерной накладки значительно снижается в зоне крепежных отверстий, что может привести к растрескиванию материала накладки под воздействием переменных механических нагрузок, его последующему разрушению и отрыву накладки с поверхности клина.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является надежное крепление накладки на вертикальную поверхность клина для предотвращения преждевременного разрушения накладки в процессе эксплуатации.
Для достижения указанного технического результата во фрикционном гасителе колебаний тележки железнодорожного вагона, включающем фрикционный клин, на вертикальной поверхности которого размещена сменная фрикционная накладка, которая соединяется с фрикционным клином шиповым соединением вида «ласточкин хвост». При этом накладка, размещенная на вертикальной поверхности фрикционного клина, выполнена из полимерного композиционного фрикционного материала с коэффициентом трения по стали 0,30÷0,40 и усилена металлическим каркасом.
Существенные признаки заявляемого изобретения «фрикционная накладка, размещенная на вертикальной поверхности, выполнена с металлическим каркасом и соединена с фрикционным клином шиповым соединением вида ласточкин хвост и выполнена из полимерного композиционного фрикционного материала с коэффициентом трения по стали 0,30÷0,40, что и являются отличительными от признаков наиболее близкого аналога.
На фиг. изображен клин фрикционный гасителя колебаний.
Фрикционный гаситель колебаний включает стальной или чугунный клин 1. Клин выполнен с наклонной поверхностью 2, взаимодействующей в процессе эксплуатации с соответствующей поверхностью надрессорной балки, и с вертикальной поверхностью 3, взаимодействующей в процессе эксплуатации с фрикционной планкой. Наклонную и вертикальную поверхности клина образуют фрикционные накладки 4 (наклонная поверхность) и 5 (вертикальная поверхность). Накладка, образующая вертикальную поверхность, снабжена армирующим опорным каркасом 6, и выполнена из полимерного фрикционного композита. Соединение вертикальной накладки с металлической частью клина выполнено как шиповое соединение типа «ласточкин хвост», для чего вертикальная накладка выполнена с трапециевидным сечением, как и соответствующее ей углубление в металлической части фрикционного клина 7. Толщина вертикальной накладки больше ее рабочей толщины, т.е. той толщины, которая может быть изношена (истерта) в процессе эксплуатации, более чем в два раза, что гарантирует необходимую прочность вертикальной накладки в процессе всего эксплуатационного периода, в том числе при износах, близких к максимально допустимому значению. Металлический каркас в соединении типа «ласточкин хвост», обеспечивает надежную фиксацию накладки на вертикальной поверхности фрикционного клина и препятствует смещению накладки в вертикальной плоскости. Для предотвращения смещения накладки в горизонтальной плоскости, на металлическом каркасе выполнены элементы-фиксаторы 8, а на вертикальной поверхности фрикционного клина вертикальные пазы 9. После установки накладки в соединение типа «ласточкин хвост», фиксаторы совмещаются с соответствующим пазом, после чего накладка фиксируется в соединении путем отгиба фиксатора, что и обеспечивает удержание накладки от перемещения в горизонтальной плоскости.
Вертикальная накладка выполнена из композиционного фрикционного материала, например из композита с матрицей из вулканизата каучука, содержащего также дисперсные наполнители, в том числе волокнистые. Коэффициент трения композиционного фрикционного материала по стали составляет от 0,30 до 0,40.
Конкретным примером заявляемого изобретения является клин составной, выполненный из серого чугуна СЧ18, наклонная накладка выполнена из полиуретана АТИлан 124-01 (коэффициент трения по стали 0,2), вертикальная накладка выполнена из полимерного фрикционного композита с матрицей из вулканизата каучука СКД, коэффициент трения по стали 0,35.
Выполнение фрикционного гасителя колебаний в соответствии с заявляемым изобретением обеспечивает долговременный износ фрикционных накладок в процессе эксплуатации и препятствует их преждевременному разрушению. Наличие у вертикальной накладки значительной полимерной части, не изнашиваемой в процессе эксплуатации и размещенной внутри металлической части фрикционного клина в соединении типа «ласточкин хвост», а так же металлического каркаса соответствующей формы с фиксаторами, обеспечивает необходимые прочностные свойства фрикционной накладки даже при максимально допустимом износе ее рабочей части и надежную фиксацию накладки на вертикальной поверхности фрикционного клина в процессе всего эксплуатационного периода.