ВИБРОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
VIBRATION SECURITY DEVICE FOR RAILWAY ROLLING TRAIN

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к дополнительным устройствам рессорного подвешивания.
Типовое рессорное подвешивание, по своим упругим свойствам и габаритным ограничениям, не может обеспечить необходимый уровень виброзащиты кузова вагона (или локомотива) от силового воздействия со стороны пути.
Предлагаемые системы виброзащиты с помощью пневматических элементов или автоматических следящих систем затратны по материальным средствам и технологическим причинам, а также не безопасны при эксплуатации в климатических условиях России.
В условиях интенсификации работы подвижного состава железных дорог и повышения скоростей движения перспективным направлением является создание конструкции рессорного подвешивания, работающего на основе типового совместно с дополнительным, представляющим собой упругие механические системы, обеспечивающие упругую характеристику с участком отрицательной жесткости.
Совместная работа таких систем обеспечивает зону пониженной жесткости подвешивания и позволяет получить минимальное воздействие на обрессоренные части подвижного состава.
За прототип изобретения принят патент «Устройство для уменьшения колебаний пассажирского вагона» RU 2408473 С1, представляющее собой дополнительную телескопическую упругую механическую систему, имеющую рычажное устройство с роликовыми шарнирами, установленную вертикально и жестко соединенную с тележкой вагона. Роликовые шарниры с упругим поджатием рычагов перекатываются по профилированному кулачку, установленному на внутренней полости цилиндра, связанному с рамой кузова вагона, и, таким образом, формируют расчетную силовую характеристику.
Недостатком конструкции являются ограниченность ее применения в подвижном составе вследствие габаритных ограничений, невозможности реализации значительных силовых воздействий, отсутствие настройки жесткостной характеристики под изменяющийся вес для различных объектов подвижного состава.
В предлагаемом дополнительном устройстве упругими элементами являются винтовые пружины, расположенные в двух пустотелых цилиндрах, которые установлены горизонтально и симметрично вертикальной оси. Цилиндры шарнирно связаны с рамой тележки или кузова и имеют с внешней стороны регулируемые винтовые упоры, что позволяет изменять усилия пружин на средний силовой узел.
Средний силовой узел, в отличие от прототипа и других возможных вариантов, выполнен в виде подвижного соединения стержней с регулировочной тягой в форме «ласточкин хвост», которая жестко связана с тележкой или буксой. Это позволяет передавать воздействие со стороны пути на упругие элементы с минимальными силами сухого трения в центральном силовом узле и, как следствие, упрощает его конструкцию и увеличивает надежность.
в
Силовая характеристика дополнительного устройства Р(у) (фиг. 1) в отличие от основной линейной Р(у) представляет собой синусоиду, имеющую зону отрицательной жесткости.
Амплитуда и протяженность характеристики и, следовательно, величина отрицательной жесткости зависят от горизонтальных усилий в стержнях и хода центрального шарнирного узла.
Σ
в
Совместная работа основной подвески и дополнительного устройства дает суммарную характеристику Р=Р(у)+Р(у) и позволяет реализовать в зоне рабочих (эксплуатационных) прогибов подвешивания минимальную жесткость.
Работает устройство следующим образом (фиг. 2). Перед эксплуатацией, в статическом положении, с помощью винтового регулировочного устройства 1, жестко связанного с буксой колесной пары, центральный узел 2 выводится в положение, когда цилиндры 3 и 4, а значит и стержни 5 и 6 занимают горизонтальное положение, при этом в пружинах 7 и 8 создается максимальное усилие.
в
Σ
в
При движении объекта, за счет неровностей пути и его неравномерной упругости, центральный узел 2 смещается от среднего положения вверх или вниз. Появляется вертикальная составляющая Р, направленная против вертикальной силы основного рессорного подвешивания Р. Таким образом реализуется суммарная силовая характеристика P=(Р+Р).
Нелинейная характеристика имеет зону пониженной жесткости в диапазоне рабочих прогибов рессорного подвешивания, с плавным переходом к увеличению жесткости при возрастании прогибов. Варьируя конструктивными параметрами дополнительного устройства, изменяя нажатие пружин 7 и 8 винтовой парой 9, 10 и 11, 12, можно получить оптимальную суммарную силовую характеристику для конкретного объекта виброзащиты.
Предлагаемое дополнительное виброзащитное устройство конструктивно отличается от прототипа и других подобных устройств наличием центрального узла, выполненного на основе соединения силовых механизмов способом «ласточкиного хвоста». Это позволяет отказаться от сложного соединения, включающего 3 подшипника, не увеличивая силу трения в узле за счет малого радиуса контактирующих поверхностей. Кроме того, повышается надежность узла, работающего в сложных климатических условиях, а также воздействующих на работу подшипников пыли и грязи.
Важным достоинством также является уменьшение габаритов устройства и его компоновки. Кроме того, конструкция, посредством шарнирных узлов 9 и 10, позволяет избежать появления изгибных моментов при перемещениях горизонтальных стержней по направляющим втулкам цилиндров.