ИЗНОСОСТОЙКИЙ СМЕННЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ВИБРАЦИЙ ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Техническое решение относится к железнодорожному транспорту, к тележкам вагонов.
Известна конструкция тележки железнодорожного вагона, содержащая боковые рамы, установленные на буксовые узлы через износостойкие прокладки - патент РФ №2200681 «Тележка железнодорожного вагона» от 17.01.2001.
Недостатком конструкции является отсутствие демпфирования высокочастотных колебаний боковых рам тележек вагонов, повышенный износ других элементов тележки, вагонов и пути.
В качестве наиболее близкого аналога принято устройство для гашения колебаний трехэлементной тележки грузовых вагонов, состоящее из эластичной прокладки и прочно соединенных с ней металлических пластин - патент РФ №93764 «Трехэлементная тележка грузовых вагонов» от 24.12.2009.
При колебаниях кузова происходит значительная деформация эластичных (упругих) элементов в продольном и поперечном направлении. Ввиду большой толщины эластичных элементов в них возникают большие сдвиговые усилия, которые приводят к их более интенсивному износу. Износ эластичных элементов в вертикальном направлении приводит к изменению положения центра тяжести вагона и оси сцепления автосцепок, что требует больших затрат на техническое обслуживание вагонов в эксплуатации и при ремонте.
Техническим результатом предлагаемого решения является снижение износа подвижных деталей ходовых частей и верхнего строения железнодорожного пути, улучшение динамических качеств. Это может быть использовано для модернизации тележек, находящихся в эксплуатации, без изменения их конструкции.
Указанный технический результат достигается за счет того, в износостойком сменном поглотителе вибраций подшипникового узла тележки железнодорожного вагона, установленном между подшипниковым узлом и рамой тележки, состоящем из эластичной прокладки суммарной толщиной "а" и прочно соединенных с ней металлических пластин суммарной толщиной "b", согласно техническому решению, толщина "а" эластичной прокладки меньше или равна суммарной толщине "b" металлических пластин, при этом толщина "а" равна 1-5 мм.
Кроме того, износостойкий сменный поглотитель вибраций состоит из n эластичных прокладок и n+1 металлических пластин, причем а≤b, a n=1…5.
Эластичная прокладка небольшой толщины позволяет значительно снизить износ контактных поверхностей тележки, между которыми установлен износостойкий сменный поглотитель вибраций, за счет гашения высокочастотных колебаний, возникающих при движении тележки (вагона).
Использование нескольких эластичных прокладок позволяет выполнить износостойкий сменный поглотитель вибраций необходимой толщины в требуемом узле тележки и снизить интенсивность высокочастотных колебаний различных элементов ходовых частей и уменьшить износ контактирующих поверхностей.
Суть технического решения поясняется чертежами, на которых показаны: на фиг.1 - тележка грузового вагона с износостойким сменным поглотителем вибраций в подшипниковых узлах; на фиг.2 - выполнение износостойкого сменного поглотителя вибраций с боковыми фиксаторами; на фиг.3 - сечение износостойкого сменного поглотителя вибраций.
В состав тележки (фиг.1) входят боковые рамы 1 с буксовыми проемами 2, в которых размещены подшипниковые узлы 3 колесных пар 4 с адаптерами 5. Между адаптерами 5 и буксовыми проемами 2 установлена износостойкая прокладка в виде износостойкого сменного поглотителя вибраций 6. Износостойкий сменный поглотитель вибраций 6 (фиг.2) может быть выполнен в виде опорной поверхности 7, загнутых боковых поверхностей 8 и боковых фиксаторов 9 - фиг.2. С помощью боковых фиксаторов 9 износостойкие сменные поглотители вибраций 6 могут закрепляться на боковой раме 1, например, путем загибания боковых фиксаторов 9 в технологические углубления или окна 10 (фиг.1) боковой рамы 1.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций 6 целиком (фиг.2) или его опорная поверхность 7 могут быть выполнены из металлических пластин 11 и 12 толщиной c и d соответственно, между которыми расположена эластичная прокладка 13 толщиной а (фиг.3). Эластичная прокладка 13 выполнена из эластичного материала, предпочтительно из эластомерного для более эффективного гашения колебаний, резины или др. Эластичная прокладка 13 прочно соединена с металлическими пластинами 11, 12 путем приклеивания, вулканизации, заливки или другим способом. Суммарная толщина c и d двух металлических пластин 11, 12 равна b, то есть b=с+d. Толщина а эластичной прокладки 13 имеет величину, не превышающую суммарную толщину пластин 11, 12, т.е., а≤b.
s
s
s
s
Эластичная прокладка 13 может иметь толщину 1-5 мм. Также износостойкий сменный поглотитель вибраций 6 может быть выполнен многослойным, то есть, содержать n слоев эластичных прокладок и n+1 соединенных с ней металлических пластин, где n=1-5. При этом также выполняется соотношение а≤b, где а - суммарная толщина n эластичных прокладок, b - суммарная толщина n+1 металлических пластин, соединенных с эластичными прокладками.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций 6 может быть выполнен целиком из металлических пластин 11, 12 с эластичной прокладкой 13 между ними (фиг.2) или такую конструкцию может иметь только опорная поверхность 7 (фиг.1).
При движении вагонов в зонах сопряжения смежных трущихся деталей подшипникового узла боковой рамы 1 тележки возникают высокочастотные колебания, которые приводят к повышенному износу трущихся деталей - челюстного проема 2, адаптера 5 (или буксы, не показана) и установленного между ними износостойкого сменного поглотителя вибраций 6.
Наличие износостойких сменных поглотителей вибраций 6 между указанными выше смежными взаимодействующими поверхностями приводит к значительному уменьшению их износа вследствие снижения интенсивности высокочастотных колебаний.
За счет использования эластичной прокладки 13 небольшой толщины износостойкий сменный поглотитель вибраций 6 мало влияет на взаимное положение смежных поверхностей, между которыми он установлен. Поэтому износостойкие сменные поглотители вибраций могут быть использованы как в новых создаваемых тележках, так и для модернизации находящихся в эксплуатации тележек, например, типа 18-100, 18-578.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций может быть выполнен любой формы, например, прямоугольной, трапецеидальной, или другой - в зависимости от конфигурации места установки.
Металлические пластины 11, 12 и/или эластичная прокладка 13 могут иметь одинаковую или переменную толщину, в зависимости от конфигурации зоны, в которой установлен износостойкий сменный поглотитель вибраций 6.
Проведенные расчеты показали, что применение износостойких сменных поглотителей вибраций 6 для модернизации тележек без изменения их конструкции позволяет улучшить ее динамические качества и уменьшает износ. В частности для тележки грузовых вагонов модели 18-100: улучшение по коэффициентам запаса устойчивости составляет 10-30%; уменьшение забегания боковых рам 1 тележки относительно друг друга составляет 20-50%; боковые силы, действующие на тележку, уменьшаются на 10-22%; удельные давления в зоне контакта колеса и рельса уменьшаются на 20%; работы сил трения между буксой (адаптером) и боковиной (боковой рамой) снижаются на 50-83%; коэффициент вертикальной динамики колеса и рельса снижается на 36%; износ между буксой и боковиной (боковой рамой) снижается на 87%.
Таким образом, применение предлагаемого износостойкого сменного поглотителя вибраций 6 в конструкции новых тележек и тележек, находящихся в эксплуатации, позволяет значительно улучшить их ходовые качества и износ трущихся поверхностей. При этом небольшая толщина износостойких сменных поглотителей вибраций 6 позволяет использовать их в тележках без изменения их конструкции в рамках допусков нормативной документации на изготовление, ремонт и обслуживание тележек.