ФРИКЦИОННЫЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
FRICTION SHOCK ABSORBER FOR RAILWAY CAR TRUCK

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкциям гасителей колебаний, используемых в центральном рессорном подвешивании тележек грузовых вагонов.
Известна конструкция фрикционного амортизатора железнодорожной экипажной тележки [Пат. US №5239932, US CL 105-198.2 от 15.06.92, опубл. том 1153 №5], содержащая фрикционный клин, взаимодействующий своими вертикальной и наклонной поверхностями с изнашивающимися пластинами, установленными, соответственно, на опорной колонке боковой рамы и наклонной поверхности кармана надрессорной балки. При этом изнашивающаяся пластина, на наклонной поверхности кармана надрессорной балки установлена при помощи болтовых соединений, проходящих через отверстия, разнесенные по вертикальной оси наклонной поверхности.
Данный узел обеспечивает предохранение от истирания только одной поверхности - наклонной поверхности надрессорной балки, а ответная наклонная поверхность фрикционного клина будет изнашиваться в большей степени, из-за взаимодействия с болтовыми отверстиями и головками болтов. Вместе с этим, в процессе эксплуатации, болтовые соединения подвергаются коррозии, поэтому при замене изнашивающейся накладки, их необходимо срезать. Но крепление их во внутренней полости надрессорной балки значительно затрудняет процесс снятия и установки данной пластины.
Также известен фрикционный башмак с упругой прокладкой для железнодорожной тележки [Пат. US №4825776, US CL 105-198.2 от 10.09.87, опубл. том 1102 №1], имеющий металлическое основание с вертикальной и наклонной поверхностями. Последняя направлена вниз под острым углом к верхней части вертикальной поверхности и на ней выполнен паз, в котором установлена прокладка из эластомерного материала. При этом поверхность паза наклонена под большим углом к вертикальной поверхности, чем сама наклонная поверхность. Прокладка также выполнена клинообразной. Ее толщина у нижнего конца больше, чем у верхнего. При установке прокладки на наклонную поверхность, ее верхняя плоскость параллельна наклонной поверхности надрессорной балки.
Данная конструкция защищает от истирания обе стороны пары трения, однако, при взаимодействии клина с надрессорной балкой, прокладка, выполненная из эластомерного материала, будет иметь прогиб определяемый отношением единицы нагрузки к напряжениям, возникающим в единице объема, т.е., чем меньше толщина прокладки, тем выше напряжения, возникающие в единице объема, тем меньше ее прогиб, что в данном случае приведет к неравномерному износу верхней и нижней частей прокладки. Данный износ только увеличит силы, опрокидывающие фрикционный клин, что может привести к полному заклиниванию фрикционной системы надрессорная балка - фрикционный клин - боковая рама.
Вместе с этим известна конструкция демпферной системы тележки железнодорожного вагона [Пат. US №4915031, US CL 105-198.2 от 23.12.88], содержащая фрикционный клин, взаимодействующий своей вертикальной поверхностью с контактной планкой опорной колонки боковой рамы, а наклонной поверхностью через эластомерную накладку с соответствующей поверхностью надрессорной балки. Эластомерная накладка устанавливается в паз, выполненный на наклонной поверхности фрикционного клина, и крепится в нем с помощью цилиндрических выступов (фиг.7), отлитых за одно целое с телом прокладки, входящих в ответные гнезда паза наклонной поверхности фрикционного клина.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.
Установка накладки посредством цилиндрических выступов в соответствующие гнезда требует высокой точности отливки, как фрикционного клина, так и эластомерной накладки. При малейшем несоблюдении соосности выступов накладки и гнезд клина, будут возникать напряжения, действующие на срез отдельных выступов при восходящем или нисходящем движении клина из-за неравномерного распределения нагрузки между выступами. Вместе с этим, производство точных отливок в условиях крупносерийного или серийного производства трудноосуществимо.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании конструкции крепления накладки, выполненной из эластомерного материала, к наклонной поверхности фрикционного клина, обеспечивающей надежность крепления и простоту изготовления в условиях массового производства.
Поставленная задача решается следующим образом:
В гнезда паза на наклонной поверхности фрикционного клина устанавливается накладка, имеющая на нижней стороне выступы аналогичной гнездам формы. Выступы выполнены прямолинейной формы и расположены по диагоналям накладки для обеспечения равномерного распределения нагрузки по всей поверхности накладки. В месте пересечения прямолинейных выступов выполнен выступ в виде усеченного конуса, обеспечивающий центрирование накладки на наклонной поверхности фрикционного клина и предохраняет ее от выпадывания при вертикальных колебаниях. А по осям симметрии на концевых частях накладки выполнены выступы треугольной формы, грани которых, расположены параллельно прямолинейным выступам, дополнительно фиксирующие накладку на наклонной поверхности клина посредством расклинивания при восходящем, нисходящем и боковом движениях. При этом расстояние по нормали между параллельными гранями прямолинейных и треугольных выступов равно ширине прямолинейного выступа, что также позволяет равномерно распределить нагрузку по всей поверхности накладки.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что фрикционный гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона, содержит фрикционный клин, взаимодействующий своей вертикальной поверхностью с фрикционной планкой, установленной на опорной колонке боковой рамы, а своей наклонной поверхностью с соответствующей поверхностью надрессорной балки посредством накладки, выполненной из эластомерного материала и закрепленной в пазе фрикционного клина с помощью входящих в аналогичные гнезда на наклонной поверхности фрикционного клина выступов, имеющих прямолинейную форму и расположенных по диагонали накладки, в месте пересечения которых выполнен выступ в виде усеченного конуса, а по осям симметрии на концевых частях накладки выполнены выступы треугольной формы, грани которых расположены параллельно указанным прямолинейным выступам. При этом, расстояние по нормали между параллельными гранями прямолинейных и треугольных выступов соответствует ширине прямолинейного выступа.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.I показан общий вид рессорного подвешивания, на фиг.II показан фрикционный гаситель колебаний в разрезе, на фиг.III показан вид накладки, устанавливаемой на наклонной поверхности фрикционного клина, вид со стороны клина, на фиг.IV вид накладки в разрезе.
Фрикционный гаситель колебаний содержит фрикционный клин 1, взаимодействующий своей вертикальной поверхностью 2 с фрикционной планкой 3, закрепленной на опорной колонке 4 боковой рамы 15. Наклонная поверхность 5 фрикционного клина 1 взаимодействует с соответствующей наклонной поверхностью 6 надрессорной балки 7, посредством накладки 8. Накладка 8 установлена в пазе 9, выполненном на наклонной поверхности 5 фрикционного клина 1, и закреплена с помощью выступов 10 в гнездах 11 аналогичной формы. Выступы 10 выполнены различной конфигурации: прямолинейные выступы 12 расположены по диагоналям накладки 8, в месте пересечения которых выполнен выступ 13 в форме усеченного конуса, а по осям симметрии на концевых частях прокладки выполнены выступы 14 треугольной формы, грани которых расположены параллельно прямолинейным выступам 12. При этом расстояние по нормали N между параллельными гранями прямолинейных 12 и треугольных 14 выступов равно ширине H прямолинейного выступа 12.
Накладка 8 фиксируется выступами 10 в гнездах аналогичной формы, при этом выступ 13 в форме усеченного конуса может устанавливаться в гнезде с натягом.
Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в том, что накладка надежно фиксируется в пазе фрикционного клина с помощью системы выступов, не требующих в изготовлении большой точности, при этом воспринимаемые нагрузки распределяются по всей поверхности накладки. Это обеспечивается наличием единых прямолинейных выступов, проходящих по диагоналям накладки. Наличие выступа в виде усеченного конуса обеспечивает центрирование накладки и фиксирует ее от случайного выпадения. Выполненные на концевых частях по осям накладки треугольные выступы совместно с диагональными, образуют пары трения при контакте со стенками гнезд наклонной поверхности клина, что обеспечивает расклинивание накладки при восходящем, нисходящем и боковом движениях клина, а значит надежную фиксацию накладки. Причем, при нисходящем движении эти пары со стороны накладки образуются гранями «Н», при восходящем гранями «В», и при боковом гранями «Б». Вместе с этим, расположение граней треугольных выступов параллельно прямолинейным выступам, расположенным по диагонали накладки, и соблюдение расстояния по нормали между параллельными гранями прямолинейных и треугольных выступов равного ширине прямолинейного выступа обеспечивает равномерное восприятие нагрузки всеми выступами накладки.
В настоящее время на данную конструкцию фрикционного гасителя колебаний разработана конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы, проходящие всесторонние испытания.