Двухрядная пружина для боковой опоры тележки грузового вагона

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается конструкций двухосных тележек грузовых вагонов, в частности конструкции пружин боковой опоры грузовой железнодорожной тележки.
Известна конструкция опорного скользуна тележки железнодорожного вагона. Скользун тележки грузового вагона содержит корпус с направляющим отверстием, опирающийся на пластину, в корпусе установлен опорный стакан с верхней торцевой стенкой, подпружиненный наружной и внутренней пружинами, размещёнными между верхней торцевой стенкой опорного стакана и пластиной. Наружная и внутренняя пружины выполнены равной высоты, находящейся в диапазоне от 130 до 140 мм. Наружная пружина выполнена с правой навивкой и может иметь число рабочих витков, равное от 3,3 до 3,8, при этом индекс пружины может быть равен от 4,9 до 5,1, а жёсткость пружины может находиться в диапазоне от 416,79 до 483,86 кН/м. Внутренняя пружина выполнена с левой навивкой, имеет число рабочих витков от 5,2 до 6,5, индекс пружины может быть равен от 4,2 до 4,8, а жёсткость пружины может находиться в диапазоне от 191,95 до 234,03 кН/м (RU 180826, опубликован 26.06.2018 г.).
Недостатком вышеописанной конструкции является неоптимальный подбор параметров двухрядной пружины, а именно высоты наружной и внутренней пружин скользуна, что создаёт повышенные напряжения и уменьшает ресурс эксплуатации пружин и скользуна в целом, а также уменьшает эксплуатационную надежность боковой опоры грузовой тележки.
Наиболее близким аналогом является двухрядная пружина для боковой опоры тележки грузового вагона, содержащая наружную и внутреннюю пружины, при этом каждая пружина выполнена цилиндрической винтовой, представляющей собой брус, ось которого расположена на поверхности образующего цилиндра по винтовой линии, с рабочими и опорными витками, отличающаяся тем, что сумма индексов наружной и внутренней пружин составляет интервал от 9,312 до 10,038, причем у наружной пружины средний диаметр составляет интервал от 106 до 112 мм, угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,577 до 6,309 градусов, а длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 964,7 до 1101,0 мм, вместе с этим, у внутренней пружины средний диаметр составляет интервал от 58 до 64 мм, угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,240 до 6,341 градусов, а длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 1041,2 до 1270,1 мм (RU 207252, МПК B61F 5/14, F16F 1/06, опубл. 20.10.2021).
Недостатком наиболее близкого технического решения является то, что при данной конструкции пружины не обеспечивается необходимая циклическая долговечность, что сказывается на ресурсе работы боковой опоры (далее также - скользуна).
Технической проблемой является создание конструкции двухрядной пружины для боковой опоры тележки грузового вагона боковой опоры, в которой будет обеспечена циклическая долговечность пружины при повышенных эксплуатационных нагрузках, что позволит повысить долговечность и надежность боковой опоры.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности двухрядной пружины боковой опоры тележки грузового вагона, что приводит к увеличению долговечности основных несущих элементов тележки.
Указанный технический результат достигается тем, что двухрядная пружина для боковой опоры тележки грузового вагона содержит внутреннюю и наружную пружины, выполненные высотой в диапазоне 105-120 мм. Наружная пружина выполнена диаметром 130-140 мм, диаметр прутка составляет 18-23 мм, шаг составляет 35-40 мм, индекс пружины - 4,6-6,7, число рабочих витков составляет 2,3-2,5, полное число витков составляет 3,8-4,0. Внутренняя пружина выполнена диаметром 85-95 мм, диаметр прутка составляет 12-16 мм, шаг составляет 23-27 мм, индекс пружины - 4,3-6,9, число рабочих витков составляет 3,7-4, полное число витков составляет 5-5,5.
Внутренняя и наружная пружины могут быть выполнены одинаковой высоты.
Пружины скользуна могут быть выполнены из стали марки 60С2ХФА ГОСТ 14959-79.
Признаками полезной модели являются:
1. Двухрядная пружина для боковой опоры тележки грузового вагона,
2. Содержащая внутреннюю и наружную пружины,
3. Внутренняя и наружная пружины выполнены высотой в диапазоне 105-120 мм.
4. Наружная пружина выполнена диаметром 130-140 мм, диаметр прутка составляет 18-23 мм, шаг составляет 35-40 мм, индекс пружины - 4,6-6,7, число рабочих витков составляет 2,3-2,5, полное число витков составляет 3,8-4,0.
5. Внутренняя пружина выполнена диаметром 85-95 мм, диаметр прутка составляет 12-16 мм, шаг составляет 23-27 мм, индекс пружины - 4,3-6,9, число рабочих витков составляет 3,7-4, полное число витков составляет 5-5,5.
6. Пружины скользуна могут быть выполнены из стали марки 60С2ХФА.
Признаки 1-2 являются общими с прототипом, признаки 3-6 являются отличительными признаками полезной модели.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлен изометрический вид боковой опоры,
на фиг. 2 - изометрический вид двухрядной пружины,
на фиг. 3 - наружная пружина,
на фиг. 4 - внутренняя пружина.
Обозначения на чертежах:
1 - колпак скользуна,
2 - двухрядная пружина скользуна,
3, 4 - внутренние направляющие колонки скользуна,
5 - корпус скользуна,
2.1 - наружная пружина,
2.2 - внутренняя пружина,
L1 - наружный диаметр наружной пружины 2.1,
L2 - высота наружной пружины 2.1,
L3 - шаг наружной пружины 2.1,
D1 - диаметр прутка наружной пружины 2.1,
L4 - наружный диаметр внутренней пружины 2.2,
L5 - высота внутренней пружины 2.2,
L6 - шаг внутренней пружины 2.2,
D2 - диаметр прутка внутренней пружины 2.2,
Двухрядная пружина 2 боковой опоры тележки грузового железнодорожного вагона, включающей наружный колпак 1, внутренние направляющие колонки 3 и 4, корпус 5, содержит внутреннюю 2.2 и наружную 2.1 пружины. Внутренняя 2.2 и наружная 2.1 пружины выполнены высотой в диапазоне 105-120 мм.
Двухрядная пружина 2 состоит из внутренней 2.2 и наружной 2.1 пружины. Внутренняя 2.2 и наружная 2.1 пружины выполнены высотой в диапазоне 105-120 мм.
Наружная пружина 2.1 выполнена диаметром 130-140 мм, диаметр прутка составляет 18-23 мм, шаг составляет 35-40 мм, индекс пружины - 4,6-6,7, число рабочих витков составляет 2,3-2,5, полное число витков составляет 3,8-4,0.
Внутренняя пружина 2.2 выполнена диаметром 85-95 мм, диаметр прутка составляет 12-16 мм, шаг составляет 23-27 мм, индекс пружины - 4,3-6,9, число рабочих витков составляет 3,7-4, полное число витков составляет 5-5,5.
Пружины скользуна могут быть выполнены из стали марки 60С2ХФА ГОСТ 14959-79.
Предложенная двухрядная пружина боковой опоры тележки грузового железнодорожного вагона работает следующим образом.
Боковая опора содержит рабочую опорную поверхность на колпаке 1 для соприкосновения с опорной поверхностью на вагоне. Наружная цилиндрическая часть колпака 1 при соприкосновении с корпусом 5 передает нагрузку от вагона через надрессорную балку на рессорное подвешивание тележки. Колпак 1 также содержит внутреннюю направляющую колонку 4, которая служит для центровки двухрядной пружины 2. Корпус боковой опоры 5 имеет отверстия для крепления к надрессорной балке. Внутренняя направляющая колонка 3 выполняет также функцию центрирующей направляющей для двухрядной пружины 2. В экспериментальной боковой опоре, являющейся примером использования, внутренняя 2.2 и наружная 2.1 пружина были выполнены одинаковой высоты 111 мм. Наружная пружина 2.1 была выполнена диаметром 135 мм, диаметр прутка составлял 20 мм, шаг составлял 38 мм, число рабочих витков составляло 2,4, полное число витков составляло 3,9. Внутренняя пружина 2.2 была выполнена диаметром 90 мм, диаметр прутка составлял 14 мм, шаг составлял 25 мм, число рабочих витков составляло 3,9, полное число витков составляло 5,4.
Совокупность геометрических параметров заявляемой пружины, приведенных в отличительной части формулы полезной модели, была определена по результатам расчетов и экспериментальных исследований заявляемой пружины. При этом экспериментальные исследования заявляемой пружины подтвердили ее более высокую циклическую долговечность (на 20% выше, чем у наиболее близкого аналога) при повышенных эксплуатационных нагрузках, что обеспечивает ее большую надежность и долговечность, данные обстоятельства влияют на стабильность возникающих нагрузок на крупное вагонное литье, соответственно увеличивается долговечность основных несущих элементов тележки.
При этом отмечается возможность достижения заявленного технического результата именно всей совокупностью признаков отличительной части формулы полезной модели с учетом характера нагрузок на боковую опору (скользун) рамы тележки вагона. Таким образом, предлагаемая конструкция двухрядной пружины боковой опоры тележки грузового железнодорожного вагона обеспечивает достижение технического результата, а именно повышается эксплуатационная надежность двухрядной пружины боковой опоры тележки грузового вагона, что приводит к увеличению долговечности основных несущих элементов тележки.