ФРИКЦИОННЫЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам и касается конструкции узла соединения боковой рамы с надрессорной балкой тележки грузового вагона с использованием фрикционного клина.
Для обеспечения безопасности движения грузового подвижного состава большое значение имеют динамические показатели тележек грузовых вагонов, которые зависят от надежности их конструктивных элементов, работающих в условиях повышенных контактных напряжений и износа.
При движении грузового вагона надрессорная балка и боковая рама стремятся сместиться в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно нормального расположения элементов фрикционного гасителя колебаний («забегание» боковых рам). В результате ухудшаются показатели качества хода тележки, появляется виляние порожних грузовых вагонов и возникает необходимость дополнительного снижения скорости движения грузового состава.
Для гашения колебаний грузовых вагонов и предотвращения относительного смещения боковых рам в конструкции тележек грузовых вагонов применяются фрикционные клиновые гасители колебаний, содержащие фрикционные клинья, которые расположены в карманах надрессорной балки, упираются в ее наклонные поверхности и предназначены для гашения колебаний грузового вагона при помощи сил трения. Основным недостатком применяемых фрикционных гасителей колебаний являются нестабильность гашения колебаний при движении грузового вагона из-за заклинивания фрикционных клиньев. Кроме того, рабочие поверхности фрикционного клина и взаимодействующие с ними наклонная и боковые поверхности надрессорной балки подвержены повышенному износу из-за постоянной эксплуатации во внешней среде.
Известен фрикционный гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона (RU № 2292281, B61F 5/12, опубл. 27.01.2007). Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Указанный фрикционный гаситель колебаний содержит подпружиненные клинья с вертикальной плоскостью для взаимодействия с плоскостью вертикальных колонок боковой рамы тележки и наклонной криволинейной (торовой) поверхностью для взаимодействия с наклонной криволинейной (торовой) поверхностью подпружиненной надрессорной балки. Наклонная криволинейная (торовая) поверхность клина имеет образующие радиусы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В надрессорной балке в зоне контакта с клином выполнены углубления, имеющие криволинейную (торовую) рабочую поверхность, которая контактирует с клином и имеет образующие радиусы, гарантированно большие образующих радиусов рабочей поверхности клина, на величину не меньшую, чем сумма допусков на сопрягаемые детали, чем достигается «одноточечный контакт» между клином и надрессорной балкой.
Недостатком ближайшего аналога является то, что при выполнении погрузочно-разгрузочных работ, а также движении грузового вагона по железнодорожному пути в узел сочленения между надрессорной балкой и клиньями попадают абразивные элементы, которые «захватываются» надрессорной балкой и клином и при трении надрессорной балки и клина друг о друга могут вызвать ускоренный износ их наклонных поверхностей.
В предлагаемой полезной модели факторы, способствующие ускоренному износу, сведены к минимуму за счет того, что вдоль центральной части наклонной опорной поверхности каждого клина и вдоль соответствующей ему центральной части криволинейной наклонной поверхности кармана надрессорной балки выполнены углубления, оси симметрии которых совпадают. Указанные углубления разделяют на две части наклонные опорные поверхности каждого клина и соответствующие им криволинейные наклонные поверхности кармана надрессорной балки и образуют сквозной канал для отведения абразивных частиц из зоны контакта фрикционного клина и надрессорной балки тележки.
Техническим результатом полезной модели является повышение износостойкости, надежности и стабильности работы фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона, в результате чего улучшается «связанность» элементов тележки грузового вагона, снижается склонность к «забеганию» боковых рам, обеспечивается сохранение «прямоугольности» тележки при достаточно больших величинах продольных нагрузок и увеличивается межремонтный пробег грузового вагона.
Технический результат достигается тем, что фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона содержит подпружиненные фрикционные клинья с вертикальной плоскостью для взаимодействия с плоскостью боковой рамы тележки и криволинейной наклонной опорной поверхностью для взаимодействия с криволинейной наклонной поверхностью подпружиненной надрессорной балки, при этом наклонные опорные поверхности фрикционных клиньев и криволинейные наклонные поверхности надрессорной балки, контактирующие с этими фрикционными клиньями, имеют образующие радиусы в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Криволинейная наклонная опорная поверхность каждого фрикционного клина и криволинейная наклонная поверхность надрессорной балки содержат противопоставленные и совпадающие по их осям симметрии углубления, которые образуют сквозной канал для отведения абразивных частиц, в нижней части углубления каждого фрикционного клина выполнены конусообразные выступы, разделяющие углубления, выполненные на фрикционных клиньях, на два боковых углубления, которые в свою очередь являются отводящими каналами, а в нижней части кармана надрессорной балки выполнено углубление конической формы, которое, в свою очередь, служит ограничителем от завышения фрикционного клина, при этом площадь сечения верхней части сквозного канала меньше площади сечения его нижней части (которая начинается с началом конуса), а образующие радиусы криволинейной наклонной поверхности надрессорной балки являются гарантированно меньшими, чем образующие радиусы сопрягаемой криволинейной наклонной опорной поверхности фрикционных клиньев.
Предлагаемое техническое решение представлено на чертежах, где
фиг. 1 - фрикционный гаситель колебаний (в разрезе) вид сбоку;
фиг. 2 - фрикционный гаситель колебаний (в разрезе А-А) вид сверху;
фиг. 3 - фрикционный гаситель колебаний (в разрезе) вид с торца (надрессорная балка условно не показана);
фиг. 4 - фрикционный гаситель колебаний (в разрезе) вид с торца (фрикционный клин условно не показан);
фиг. 5 - фрикционный гаситель колебаний (в разрезе) вид сверху (надрессорная балка условно не показана),
и где приведены следующие обозначения:
1 - боковая рама,
2 - фрикционный клин,
3 - надрессорная балка,
4 - наклонная опорная поверхность фрикционного клина,
5 - наклонная поверхность надрессорной балки,
6 - углубление, выполненное на наклонной опорной поверхности фрикционного клина,
7 - углубление, выполненное на криволинейной наклонной поверхности надрессорной балки,
8 - ось симметрии узла,
9 - сквозной канал,
10 - конусообразный выступ,
11 - углубление конической формы, выполненное в нижней части кармана надрессорной балки,
12 - отводящие каналы,
13 - пятно контакта,
14 - вертикальная колонка боковой рамы,
15 - рабочая опорная поверхность,
16 - основание фрикционного клина,
17 - удлиненное углубление,
18 - вертикальная плоскость фрикционного клина,
1
R - образующий радиус в вертикальной плоскости,
2
R - образующий радиус в горизонтальной плоскости.
Фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона (Фиг. 1) содержит подпружиненные фрикционные клинья 2.
Каждый фрикционный клин 2 имеет вертикальную плоскость 18, предназначенную для взаимодействия с плоскостью соответствующей вертикальной колонки 14 боковой рамы 1 тележки, и наклонную опорную поверхность 4, выполненную криволинейной и предназначенную для взаимодействия с криволинейной наклонной поверхностью 5 подпружиненной надрессорной балки 3.
1
2
1
2
1
2
Криволинейные наклонные опорные поверхности 4 и криволинейные наклонные поверхности 5 имеют образующие радиусы R (Фиг. 1) и R (Фиг. 2) в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно. При этом криволинейная наклонная поверхность 5 надрессорной балки 3 имеет гарантированно меньшие образующие радиусы R и R, чем образующие радиусы R и R сопрягаемой криволинейной наклонной опорной поверхности 4 фрикционных клиньев 2.
Вдоль центральной части наклонной опорной поверхности 4 фрикционного клина 2 выполнено углубление 6 сложной формы, имеющее основание 16 и разделяющее наклонную опорную поверхность 4 фрикционного клина 2 на две идентичные рабочие опорные поверхности 15.
В нижней части фрикционного клина 2 на основании 16 выполнен конусообразный выступ 10, имеющий выпуклую поверхность, выполненную в виде части боковой поверхности конуса и сопряженную с основанием 16 таким образом, что вершина конуса обращена к верхней части фрикционного клина.
Основание 16, рабочие опорные поверхности 15 и конусообразный выступ 10 образуют два идентичных отводящих канала 12.
Вдоль центральной части наклонной поверхности 5 кармана надрессорной балки 3 выполнено углубление 7 сложной формы.
Углубление 7 состоит из прямолинейного удлиненного углубления 17 и углубления 11 конической формы, имеющей поверхность, выполненную в виде части боковой поверхности конуса, и сопряженной с прямолинейным удлиненным углублением 17 таким образом, что вершина конуса обращена к верхней части кармана надрессорной балки 3.
В надрессорной балке 3 в зоне контакта с фрикционным клином 2 выполнены углубления 11, криволинейная рабочая поверхность которых контактирует с фрикционным клином 2. При этом радиус основания конической поверхности углубления 11 является большим, чем радиус основания конической поверхности выступа 10.
При совмещении наклонной опорной поверхности 4 фрикционного клина 2 с наклонной поверхностью 5 кармана надрессорной балки 3, углубления 6 и 7 соответственно образуют сквозной канал 9, имеющих в верхней его части один, а в нижней его части два открытых отводящих канала 12.
Между конусообразным выступом 10 и поверхностью углубления 7 имеется зазор, образующий нижнюю часть сквозного канала 9 таким образом, что площадь сечения верхней части сквозного канала 9 меньше площади сечения нижней части сквозного канала 9.
Устройство работает следующим образом.
При возникновении колебаний надрессорной балки 3 точки контакта смещаются по образующей контактной поверхности фрикционного клина 2 относительно осевой линии 8. При этом возникают силы трения, которые гасят колебания надрессорной балки 3 и препятствуют относительному «забеганию» боковых рам 1.
1
2
1
2
Благодаря криволинейным образующим сопрягаемых наклонной опорной поверхности 4 фрикционного клина 2 и наклонной поверхности 5 надрессорной балки 3 и тому, что образующие кривизну радиусы R и Rсопрягаемой наклонной поверхности 5 надрессорной балки 3 меньше, чем образующие радиусы R и R сопрягаемой наклонной опорной поверхности 4 фрикционного клина 2, возникает многоточечный контакт, который смещается вдоль горизонтальной или вертикальной образующих кривизну, что обеспечивает стабильную работу фрикционного клина 2 в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снижение контактных напряжений.
Кроме этого, благодаря наличию сквозного канала 9 в центральных частях наклонных поверхностей фрикционного клина 2 и надрессорной балки 3 обеспечивается возможность самоудаления абразивных частиц из узла фрикционного гасителя колебаний, вследствие чего обеспечивается снижение износа элементов тележки грузового вагона и, как следствие, увеличение межремонтного пробега грузового вагона. Также для облегчения контроля за состоянием узла в эксплуатации по сквозному каналу 9 можно визуально определить предельное состояние узла и своевременно направить вагон на ремонт.
Также благодаря наличию конусообразного выступа 10 в нижних частях фрикционного клина 2 и углубления 11 конической формы в нижней части кармана надрессорной балки 3 отсутствует вероятность завышения фрикционного клина 2 в процессе эксплуатации.