ФРИКЦИОННЫЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых двухосных тележках грузовых вагонов (Вагоны / Под ред. Л.А.Шадура. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.) надрессорная балка упруго связана с двумя боковыми рамами посредством подвешивания с фрикционным гасителем колебаний, состоящим из комплекта цилиндрических пружин и подпружиненных клиньев, имеющих две рабочих поверхности, одна из которых, вертикальная, взаимодействует с фрикционными планками боковой рамы, а вторая с углом наклона поверхности к горизонтали 45°, взаимодействует с плоской наклонной поверхностью в кармане надрессорной балки. Фрикционные планки на боковой раме имеют наклон 1…2° к вертикали такой, что расстояние между ними в верхней части рессорного проема меньше, чем в нижней части. Фрикционные клинья обеспечивают гашение колебаний силами трения, развиваемыми на их вертикальных поверхностях, а также совместно с пружинами оказывают сопротивление повороту надрессорной балки относительно боковой рамы в плане, то есть обеспечивают связанность боковых рам.
По мере износа клина происходит его завышение по отношению к надрессорной балке, то есть уменьшается поджатие пружины под клином и трение в подвешивании.
Безопасность движения вагона обеспечивается периодическим визуальным контролем износа фрикционных клиньев на тележках, установленных под вагоном в эксплуатации, по величине подъема верхней плоской поверхности клина относительно поверхности надрессорной балки.
Такая конструкция двухосной тележки имеет следующие недостатки, обусловленные конструкцией фрикционного гасителя колебаний.
Клин с плоской наклонной поверхностью обеспечивает низкую связанность боковых рам, и виляние тележки и вагона возникает уже при скорости 70 км/ч. Эффект виляния вагона в пути приводит к повышению износа колес и рельсов, создает условия для схода вагона с железнодорожного пути и ограничивает использование тележки при повышенных скоростях движения и осевых нагрузках.
При установке фрикционных клиньев в карманы надрессорной балки между боковыми стенками кармана и клина образуется технологический зазор, что приводит к наличию перемещений между наклонными поверхностями при боковых колебаниях вагона, износу наклонной поверхности клина, наклонной и боковых стенок кармана надрессорной балки. Отсутствие сменных износостойких элементов на поверхности карманов надрессорной балки, контактирующих с клиньями, приводит к необходимости их восстановления наплавкой при ремонте и снижению долговечности надрессорной балки.
Вследствие наклона фрикционных планок боковой рамы внутрь, при вертикальных колебаниях вагона на подвешивании, происходят перемещения не только вертикальной поверхности клина вдоль фрикционной планки, но также наклонной поверхности клина вдоль наклонной стенки кармана надрессорной балки. В результате в эксплуатации скорость износа наклонной поверхности клина в 5..6 раз превышает скорость износа вертикальной, что приводит к снижению межремонтный пробегов тележек.
Ограничение по времени, отведенному на визуальный контроль износа фрикционных клиньев в эксплуатации, не позволяет производить его инструментальными методами, а конструкция фрикционного клина не предусматривает наличие индикаторов износа и завышения, что не обеспечивает его контролепригодность в эксплуатации.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция тележки двухосной для грузовых вагонов (Патент RU 2275308, B61F 5/12, B61F 5/26, B61F 5/38, B61F 3/02 от 27.04.2006 г.), в которой фрикционные клинья гасителей колебаний, имеют опорные наклонные поверхности, на которых расположены упругие накладки, состоящие из металлического основания и слоя эластичного материала. Фрикционные клинья взаимодействуют с контактными поверхностями в проемах надрессорной балки через плоские упругие накладки, разнесенные на опорных плоскостях фрикционных клиньев, при этом углы наклона взаимодействующих контактных поверхностей к поперечной оси равны +γ и -γ, соответственно. Отличие тележки заключается в том, что 2γ может быть равен 90°, а линия пересечения опорных поверхностей фрикционного клина может быть наклонена к горизонтальной плоскости под углом 45°.
Данная конструкция обеспечивает жесткую связь в плане между надрессорной балкой и фрикционным клином при «забегании» боковых рам.
Недостатком данной конструкции тележки является сложная пространственная конфигурация наклонных поверхностей фрикционного клина и проемов надрессорной балки, требующая строгого соблюдения допусков при изготовлении. Неметаллические упругие накладки на наклонных поверхностях клина уменьшают связанность боковых рам за счет возможности поворота клина, обеспечиваемого деформацией накладок. В конструкции клина отсутствуют средства визуального контроля его износа в эксплуатации.
Задачей полезной модели является разработка фрикционного гасителя колебаний, обеспечивающего высокие ходовые качества тележки грузового вагона за счет большей связанности боковых рам.
Техническим результатом, на который направлена разработка полезной модели, является улучшение показателей ходовых качеств вагона за счет пространственной конфигурации фрикционного клина, который, взаимодействуя с карманом надрессорной балки, обеспечивает жесткую связь между надрессорной балкой и боковыми рамами тележки.
Технический результат достигается тем, что фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона состоит из двух симметрично расположенных клиньев, прижатых весом вагона своими вертикальными поверхностями к фрикционными планкам боковой рамы, а наклонными поверхностями - к карманам надрессорной балки. Фрикционные планки боковой рамы параллельны, фрикционный клин состоит из двух зеркальных частей, наклонные поверхности которых, имеющие длину b, образуют угол α к горизонтали и обращены друг к другу под углом β, а вертикальные поверхности, имеющие длину l, выступают вниз относительно опорной поверхности на пружину на величину u. В кармане надрессорной балки на наклонной поверхности установлена износостойкая вставка, наклонные поверхности которой взаимодействуют с наклонными поверхностями двух частей клина. На боковых стенках кармана установлены износостойкие пластины. На пересечении вертикальной поверхности и видимой при осмотре сбоку боковой поверхности клина выполнено углубление, высота которого h соответствует допустимой величине подъема клина при износе, а глубина g - допустимой величине износа вертикальной поверхности.
Фрикционный клин может быть выполнен из термоупрочненного чугуна, износостойкие пластины в карманах надрессорной балки - из нержавеющей стали, а вставки наклонных поверхностей в карманах надрессорной балки - из кованой стали.
Длина наклонной поверхности клина b может составлять 153 мм, длина вертикальной поверхности l может составлять 180 мм, выступ вертикальной поверхности вниз относительно опорной поверхности на пружину u может составлять 25 мм.
Угол наклона наклонной поверхности клина к горизонтальной плоскости α может составлять 55°, а угол между двумя наклонными поверхностями частей клина β может составлять 150.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 показано взаимодействие фрикционного гасителя колебаний с надрессорной балкой и фрикционной планкой боковой рамы;
- на фиг.2 показана геометрия фрикционного клина.
Фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона (фиг.1), состоит из двух симметрично расположенных клиньев, прижатых весом вагона своими вертикальными поверхностями 6 к фрикционными планкам 9 боковой рамы, а наклонными поверхностями 5 - к карманам надрессорной балки. Фрикционные планки 9 боковой рамы параллельны. Фрикционный клин состоит из двух зеркальных частей 3 и 4 (фиг.2), наклонные поверхности 5 которых, имеющие длину b (длина b может составлять 153 мм), образуют угол α к горизонтали (угол α может быть равен 55°) и обращены друг к другу под углом β (угол β может быть равен 150°), а вертикальные поверхности, 6 имеющие длину l (длина l может составлять 180 мм), выступают вниз относительно опорной поверхности на пружину на величину u (величина и может составлять 25 мм).
В кармане надрессорной балки на наклонной поверхности установлена износостойкая вставка 2, наклонные поверхности которой взаимодействуют с наклонными поверхностями 5 двух частей клина 3 и 4, а на боковых стенках установлены износостойкие пластины 10.
На пересечении вертикальной поверхности 6 и видимой при осмотре сбоку боковой поверхности 8 клина выполнено углубление 7, высота которого h соответствует допустимой величине подъема клина при износе, а глубина g - допустимой величине износа вертикальной поверхности.
Фрикционный клин может быть выполнен из термоупрочненного чугуна, износостойкие пластины в карманах надрессорной балки - из нержавеющей стали, а вставки наклонных поверхностей в карманах надрессорной балки - из кованой стали. Применение износостойких элементов в карманах надрессорной повышает ее долговечность.
Разработанная конструкция обеспечивает повышение долговечности клина за счет уменьшения фрикционных перемещений между клином и карманом надрессорной балки и материала, повышение долговечности надрессорной балки за счет применения износостойких элементов в карманах.
Обеспечивается также контролепригодность тележки при эксплуатации за счет применения визуальных индикаторов износа клина.
Исполнение фрикционного клина из термоупрочненного чугуна также повышает его долговечность.