ИЗНОСОСТОЙКИЙ СМЕННЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ВИБРАЦИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

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 поглощения вибраций трехэлементной тележки грузовых вагонов, состоящего из упругой 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 упругих элементов в продольном и поперечном направлении. Ввиду большой толщины упругих элементов в них возникают большие сдвиговые усилия, которые приводят к их более интенсивному износу. Износ упругих 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 ремонт.
Техническим результатом предлагаемого решения является снижение износа подвижных деталей ходовых частей и верхнего строения железнодорожного пути, улучшение динамических качеств тележек без изменения их конструкции. Это может быть использовано для модернизации тележек, находящихся в эксплуатации, без изменения их конструкции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в износостойкий сменный поглотитель вибраций, преимущественно ходовых частей железнодорожных вагонов, состоящем из упругой прокладки суммарной толщиной "а" и прочно соединенных с ней металлических пластин суммарной толщиной "в", согласно техническому решению толщина "а" упругой прокладки меньше или равна суммарной толщине "в" металлических пластин, при этом толщина "а" равна 1-5 мм.
Кроме того, износостойкий сменный поглотитель вибраций состоит из n упругих пластин и n+1 металлических пластин, причем а≤в, а n=1…5.
Упругая пластина 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 упругих 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:
На фиг.1 - примеры использования износостойкого сменного поглотителя вибраций в тележке грузового вагона; на фиг.2 - устройство износостойкого сменного поглотителя вибраций; на фиг.3 - пример выполнения износостойкого сменного поглотителя вибраций в виде фрикционной планки рессорного подвешивания тележки, на фиг.4 - пример выполнения износостойкого сменного поглотителя вибраций в виде износостойкой прокладки буксового узла.
Тележка (фиг.1) состоит из боковых рам 1, в которых размещены рессорные комплекты, состоящие из пружин 2 и фрикционных клиньев 3, на которые опирается надрессорная балка 4. На надрессорной балке 4 у боковых рам 1 размещены скользуны, состоящие из основания 5 и коробки скользуна 6. В центральной части надрессорной балки расположен подпятник 7.
Подшипниковые узлы 8 колесных пар 9 установлены в челюстных проемах 10 боковых рам 1 через адаптеры 11. Между адаптерами 11 и боковыми рамами 1 размещены износостойкие вставки 12.
При движении вагонов в зонах сопряжении смежных трущихся деталей тележек - в рессорном подвешивании, скользунах, подшипниковых узлах, подпятнике - возникают высокочастотные колебания, которые приводят к повышенному износу трущихся деталей. Для снижения износа в этих узлах используются износостойкие сменные поглотители вибраций, принципиальное устройство которых показано на фиг.2.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций состоит из металлических пластин 13 и 14 (фиг.2, 3) толщиной соответственно с и d (фиг.2), между которыми расположена упругая прокладка 15 толщиной а. Прокладка 15 выполнена из упругого материала, предпочтительно из эластомерного для более эффективного гашения колебаний, резины или др. Прокладка 15 прочно соединена с металлическими пластинами 13, 14 путем приклеивания, вулканизации, заливки или другим способом. Суммарная толщина c и d двух пластин 13, 14 равна b, то есть b=с+d. Толщина а упругой прокладки 15 имеет величину, не превышающую суммарную толщину пластин 13, 14, т.е., а≤b.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций может быть использован, по меньшей мере, в следующих узлах тележки вагонов:
- в зоне подшипникового узла 8, в виде износостойкой плоской прокладки 16 (фиг.1), являющейся опорной поверхностью износостойкой вставки 12 - для снижения износа смежных поверхностей адаптера 11 (или буксы, не показана) и боковой рамы 1;
- во фрикционном узле рессорного подвешивания, поз.17 (фиг.1, 3) - для улучшения работы фрикционного клина и уменьшения износа фрикционной планки 18 и фрикционного клина 3;
- в подпятниковом узле - износостойкий сменный поглотитель вибраций в виде вставки 19 круглой формы с отверстием под шкворень (не показан), установленной в подпятник 7;
- в скользуне, поз.20 - между основанием 5 скользуна и коробкой 6 скользуна.
s
s
s
s
Толщина прокладки 15 (фиг.2-4) в зависимости от места расположения износостойкого сменного поглотителя вибраций и условий его работы может иметь толщину 1-5 мм. Также износостойкий сменный поглотитель вибраций может быть выполнен многослойным, то есть содержать n слоев упругих прокладок и n+1 соединенных с ней металлических пластин, где n=1-5. При этом также выполняется соотношение a≤b, где a - суммарная толщина n прокладок, b - суммарная толщина n+1 металлических пластин, соединенных с упругими прокладками.
За счет использования упругой прокладки 15 небольшой толщины предлагаемый износостойкий сменный поглотитель вибраций 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.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций может быть выполнен любой формы, например, прямоугольной, трапецеидальной, круглой, более сложной, проч. - в зависимости от конфигурации места установки.
Износостойкий сменный поглотитель вибраций может быть выполнен в виде подвижной фрикционной планки 17 (фиг.3) или износостойкой вставки 12 (фиг.1) адаптера (или буксы) 11. Износостойкий сменный поглотитель вибраций в виде подвижной фрикционной планки 17 (фиг.3) имеет верхние заплечики 10 и 11, нижнюю часть с нижними заплечиками 12, 13 и расположенный между зонами с заплечиками центральный зауженный участок 14, например, прямоугольной формы (квадратной, трапецеидальной, сложной и пр. - не показано).
Износостойкий сменный поглотитель вибраций в виде вставки 12 может быть выполнен целиком из слоев 13-15 и содержать в этом случае опорную поверхность 26, загнутые боковые поверхности 27 и фиксаторы 28 - фиг.4. С помощью фиксаторов 28 износостойкие сменные поглотители вибраций (вставки) 12 могут закрепляться на боковой раме 1, например, путем загибания фиксаторов 28 в технологические углубления или окна 30 рамы 1.
Пластины 13, 14 и/или упругая прокладка 15 (фиг.2-4) могут иметь одинаковую или переменную толщину, в зависимости от конфигурации зоны, в которой установлен износостойкий сменный поглотитель вибраций.
Наличие износостойких сменных поглотителей вибраций 16, 17, 19, 20 между указанными выше смежными взаимодействующими поверхностями приводит к значительному уменьшению их износа вследствие снижения интенсивности высокочастотных колебаний в зоне соприкосновения указанных поверхностей.
Проведенные расчеты показали, что применение предлагаемых износостойких сменных поглотителей вибраций 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 залегания боковых рам 6 тележки относительно друг друга составляет 20-50%; боковые силы, действующие на тележку, уменьшаются на 10-22%; удельные давления в зоне контакте колеса и рельса уменьшаются на 20%; работы сил трения между буксой и боковиной снижаются на 50-83%; коэффициент вертикальной динамики колеса и рельса снижается на 36%; износ между буксой и боковиной снижается на 87%.
Таким образом, применение предлагаемого износостойкого сменного поглотителя вибраций 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 позволяет использовать их в тележках без изменения их конструкции в рамках допусков нормативной документации на изготовление, ремонт и обслуживание тележек.