ШАРНИРНЫЙ УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ГРУЗОВОГО ВАГОНА
PIVOT CONNECTION NODE OF CARGO CAR

Изобретение относится к конструкции узла соединения сочленённого грузового вагона.
Известен шарнирный узел соединения грузового вагона, включающий пятниковую и поводковую части, содержащие присоединительные хвостовики для соединения с соответствующими хребтовыми балками, пятниковая и поводковая части своими соединительными концами шарнирно сочленены между собой с помощью вертикального пальца, соединительный конец пятниковой части выполнен с нижней горизонтальной опорной площадкой, на внутренней стороне которой выполнена проточка, в которой установлено кольцевое седло, опорная поверхность которого выполнена как часть сферы, см. RU 177422, B61G 5/02, опубл. 21.02.2018.
Известен также шарнирный узел соединения грузового вагона, включающий пятниковую и поводковую части, содержащие присоединительные хвостовики для соединения с соответствующими хребтовыми балками, пятниковая и поводковая части своими соединительными концами шарнирно сочленены между собой с помощью вертикального пальца, соединительный конец пятниковой части выполнен с нижней горизонтальной опорной площадкой, на внутренней стороне которой выполнена проточка, в которой установлено кольцевое седло, опорная поверхность которого выполнена как часть сферы, см. RU 161501, B61G 5/02, B61D 3/10, опубл. 20.04.20216 (прототип).
Общей технической проблемой, характерной для данных устройств, являются низкие эксплуатационные возможности, в частности небольшой угол взаимных перемещений пятниковой и поводковой частей, а также небольшой угол взаимного поворота по продольным осям пятниковой и поводковой частей, ограниченный зазором между центральным пальцем и монтажным отверстием соединительного конца поводковой части, а также высокие внутренние контактные механические напряжения, возникающие между указанными деталями при их граничных предельных взаимных положениях.
Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение эксплуатационных возможностей, полученное за счёт увеличения угла взаимного перемещения пятниковой и поводковой частей в вертикальной плоскости, а также уменьшение внутренних контактных механических напряжения между сопряжёнными элементами шарнирного узла.
Заявленный технический результат обеспечивается шарнирным узлом соединения грузового вагона, включающим пятниковую и поводковую части, содержащие присоединительные хвостовики для соединения с соответствующими хребтовыми балками, пятниковая и поводковая части своими соединительными концами шарнирно сочленены между собой с помощью вертикального пальца, соединительный конец пятниковой части выполнен с нижней горизонтальной опорной площадкой, на внутренней стороне которой выполнена проточка, в которой установлено кольцевое седло, опорная поверхность которого выполнена как часть сферы, вертикальный палец своим верхним концом размещён в отверстии, выполненном в соединительном конце поводковой части, нижний конец вертикального пальца выполнен в виде опорного торца с нижней опорной сферической поверхностью, ответной опорной поверхности кольцевого седла, при этом верхний конец вертикального пальца зафиксирован в отверстии соединительного конца поводковой части с помощью горизонтальной поперечной оси, пропущенной через монтажной отверстие, выполненное в стержне вертикального пальца, при этом указанное монтажное отверстие выполнено соосно общему центру сферических опорных поверхностей кольцевого седла и опорного торца вертикального пальца, горизонтальная поперечная ось также пропущена через боковые горизонтальные пазы в соединительном конце поводковой части, при этом концы указанной горизонтальной поперечной оси свободно размещены в вертикальных пазах, выполненных в вертикальных боковых стенках соединительного конца пятниковой части;
- опорный торец нижнего конца вертикального пальца может быть выполнен в виде основания с увеличенным - относительно диаметра стержня вертикального пальца - диаметром с верхней опорной торцовой поверхностью;
- горизонтальная поперечная ось может быть выполнена с упорным торцом на одном конце и с отверстием для шплинта - на другом;
- соединительный конец поводковой части на своей верхней горизонтальной поверхности может быть снабжён рёбрами жёсткости.
Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что вертикальный палец своим верхним концом размещён в отверстии, выполненном в соединительном конце поводковой части, нижний конец вертикального пальца выполнен в виде опорного торца с нижней опорной сферической поверхностью, ответной опорной поверхности кольцевого седла, при этом верхний конец вертикального пальца зафиксирован в отверстии соединительного конца поводковой части с помощью горизонтальной поперечной оси, пропущенной через монтажной отверстие, выполненное в стержне вертикального пальца, при этом указанное монтажное отверстие выполнено соосно общему центру сферических опорных поверхностей кольцевого седла и опорного торца вертикального пальца, горизонтальная поперечная ось также пропущена через боковые горизонтальные пазы в соединительном конце поводковой части, при этом концы указанной горизонтальной поперечной оси свободно размещены в вертикальных пазах, выполненных в вертикальных боковых стенках соединительного конца пятниковой части;
- опорный торец нижнего конца вертикального пальца выполнен в виде основания с увеличенным - относительно диаметра стержня вертикального пальца - диаметром с верхней опорной торцовой поверхностью;
- горизонтальная поперечная ось выполнена с упорным торцом на одном конце и с отверстием для шплинта - на другом;
- соединительный конец поводковой части на своей верхней горизонтальной поверхности снабжён рёбрами жёсткости.
Такие отличия дают основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения - «новизна». Сравнение предлагаемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не выявило в них признаки, аналогичные отличительным признакам предлагаемого технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности изобретения - «изобретательский уровень».
Заявляемое изобретение представлено изображениями, где:
- на Фиг. 1 - шарнирный узел соединения грузовых вагонов, общий вид, изометрическая проекция;
- на Фиг. 2 - то же самое, с условным пространственным расположением деталей шарнирного узла соединения грузового вагона, изометрическая проекция.
- на Фиг. 3 - пятниковая часть шарнирного узла, остальные детали условно не показаны, вид сбоку с местным разрезом.
Шарнирный узел соединения грузового вагона включает пятниковую часть 1 (Фиг. 1, 2) и поводковую часть 2, содержащие присоединительные хвостовики 1.1 и 2.1 для соединения с соответствующими хребтовыми балками (не показаны). Пятниковая 1 и поводковая 2 части своими соединительными концами 1.2 и 2.2 шарнирно сочленены между собой с помощью вертикального пальца 3. Соединительный конец 1.2 пятниковой части 1 выполнен с нижней горизонтальной опорной площадкой 1.3 (Фиг. 3). На внутренней стороне нижней горизонтальной опорной площадки 1.3 выполнена проточка 1.4, в которой установлено кольцевое седло 4. Опорная поверхность 4.1 кольцевого седла 4 выполнена как часть сферы.
Нижний конец вертикального пальца 3 выполнен в виде опорного торца с нижней опорной сферической поверхностью 3.1, ответной опорной поверхности 4.1 кольцевого седла 4. Вертикальный палец 3 своим верхним концом размещён в отверстии 2.3, выполненном в верхней полке соединительного конца 2.2 поводковой части 2, и зафиксирован с помощью горизонтальной поперечной оси 5. Горизонтальная поперечная ось 5 пропущена через отверстие 3.2, выполненное в стержне 3.4 вертикального пальца 3. Указанное отверстие 3.2 выполнено соосным общему центру сферической опорной поверхности 4.1 кольцевого седла 4 и сферической поверхности 3.1 опорного торца вертикального пальца 3. Горизонтальная поперечная ось 5 также пропущена через боковые горизонтальные пазы 2.4 в соединительном конце 2.2 поводковой части 2. Концы указанной горизонтальной поперечной оси 5 свободно размещены в вертикальных пазах 1.5, выполненных в боковых стенках 1.6 соединительного конца 1.2 пятниковой части 1.
Опорный торец нижнего конца вертикального пальца 3 может быть выполнен в виде основания 3.3 с увеличенным - относительно диаметра стержня 3.4 вертикального пальца 3 - диаметром с верхней опорной торцовой поверхностью 3.5, которой вертикальный палец 3 упирается в нижнюю поверхность соединительного конца 2.2 поводковой части 2.
Горизонтальная поперечная ось 5 может быть выполнена с упорным торцом 5.1 на одном конце и с отверстием для шплинта - на другом.
Соединительный конец 2.2 поводковой части 2 на своей верхней горизонтальной поверхности может быть снабжён рёбрами 2.5 жёсткости.
Изобретение используют следующим образом.
При движении сочленённого грузового вагона пятниковая часть 1 и поводковая часть 2 совершают взаимные угловые перемещения, которые осуществляются путём скольжения нижней опорной сферической поверхности 3.1 по опорной сферической поверхности 4.1 кольцевого седла 4 в горизонтальной, в вертикальной плоскостях, а также вдоль продольных осей пятниковой части 1 и поводковой части 2. Выполнение отверстия 3.2 в стержне 3.4 вертикального пальца 3 соосно общему центру сферических опорных поверхностей 4.1 кольцевого седла 4 и 3.1 опорного торца вертикального пальца 3 позволяет поводковой части 2 совершать угловые перемещения в вертикальной плоскости, вращаясь отверстием 3.2 на горизонтальной поперечной оси 5, а также в горизонтальной плоскости путём перемещения горизонтальной поперечной оси 5 в боковых горизонтальных пазах 2.4 в соединительном конце 2.2 поводковой части 2. Угловые перемещения поводковой части 2 вокруг своей продольной оси также обеспечиваются скольжением нижней опорной сферической поверхности 3.1 по опорной сферической поверхности 4.1 кольцевого седла 4 и концов горизонтальной поперечной оси 5 в вертикальных пазах 1.5, выполненных в вертикальных боковых стенках 1.6 соединительного конца 1.2 пятниковой части 1. При этом горизонтальная поперечная ось 5 в шарнирном узле зафиксирована упорным торцом 5.1 с одного конца и шайбой со шплинтом - с другого (не показаны). Увеличение величины угловых взаимных перемещений пятниковой части 1 и поводковой части 2 определяется созданием увеличенного запаса свободного хода концов горизонтальной поперечной оси 5 в вертикальных пазах 1.5 и в боковых горизонтальных пазах 2.4. Равномерное распределение усилий от сферической поверхности 3.1 опорного торца вертикального пальца 3 по опорной сферической поверхности 4.1 кольцевого седла 4 обеспечивает снижение внутренних контактных механических напряжения, возникающих между указанными элементами при движении грузового вагона. Таким образом обеспечивается увеличение эксплуатационных возможностей предлагаемого шарнирного соединения грузового вагона.