ПОДВЕСКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к устройству рессорного подвешивания транспортных средств, преимущественно грузовых, используемых в шоссейном, рельсовом и воздушном сообщении, особенно перемещающихся с большой скоростью, в частности, более 100 км/ч.
Известны подвески транспортных средств, содержащая платформу, соединенную с подшипниковым узлом колеса при помощи упругого органа, причем упругий орган, выполнен в виде, нескольких витых пружин, установленных одна в другой по схеме, обеспечивающей изменение характеристики жесткости при изменении нагрузки на них (см., например, патент №243763 1А по кл. B 60 G 21/52 за 1997 г.).
Известны и другие аналогичные устройства подвесок для применения в случаях, когда требуется нелинейная характеристика их жесткости (см., например, патенты по кл. B 60 G 17/00, а также авторское свидетельство №1732070 по кл. F 16 F 1/18 за 1989 г.).
Прототип по авторскому свидетельству №1732070 по кл, F 16 F 1/18 от 09.01.89 обладает наибольшим количеством существенных признаков и его можно считать наиболее близким по технической сущности решением задачи.
Транспортные средства, в частности железнодорожные, вагоны должны двигаться с наибольшей возможной скоростью и в груженом режиме и в порожнем состоянии. Когда вагон движется в порожнем состоянии, то из-за уменьшения массы платформы, вертикальные ускорения вагона увеличивается и допускаемую скорость приходится снижать. Для уменьшения этих ускорений жесткость подвески необходимо снизить.
Недостаток известных подвесок заключается в том, что для получения нелинейной характеристики жесткости подвески и движения платформы без груза и с грузом с равной скоростью в прототипе применены узлы трения. Использование узлов трения усложняет обслуживание подвески, сокращает срок ее службы, так как узел трения изнашивается.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по созданию рессорного подвешивания, жесткость которого изменяется под действием
нагрузки на платформу транспортного средства, обеспечивая минимальные ускорения вертикальных колебаний при увеличении скорости его движения только взаимным расположением пружин без применения узлов трения (требующих обслуживания и периодической замены).
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик подвижного состава, в частности, устойчивости на высоких скоростях передвижения.
Средства для достижения технического результата состоят в том, чтобы установить связь упругих элементов между собой так, чтобы характеристика жесткости подвески состояла из разного наклона участков, которые выбирались бы подвеской автоматически в соответствии с требуемой жесткостью при изменении нагрузки на платформу, т.е. величины действующих вертикальных сил.
Указанный технический результат достигается тем, что в подвеске транспортного средства, содержащей платформу, соединенную с подшипниковым узлом колеса при помощи установленных одна в другой витых пружин, снабженных с верхней и нижней опорными поверхностями, причем нижняя опорная поверхность внутренней пружины опирается на верхнюю опорную поверхность наружной пружины при помощи опорного звена, на верхней опорной поверхности внутренней пружины предусмотрен упор, а на верхней опорной поверхности наружной пружины установлено второе опорное звено, выполненное, например, в виде шайбы, сопряженное с упором через зазор.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется одним из предпочтительных примеров его осуществления.
На фиг.1 показан принцип установки пружин;
фиг.2 дана характеристика жесткости подвески;
фиг.3 показано устройство пружинной подвески.
Согласно настоящего изобретения подвеска транспортного средства содержит платформу, соединенную с подшипниковым узлом колеса при помощи установленных одна в другой витых пружин, снабженных с верхней и нижней опорными поверхностями, причем нижняя опорная поверхность внутренней пружины опирается на верхнюю опорную поверхность наружной пружины при помощи опорного звена. На верхней опорной поверхности внутренней пружины предусмотрен упор, а на верхней опорной поверхности наружной пружины установлено второе опорное звено, выполненное, например, в виде шайбы,
сопряженное с упором через зазор.
Ниже приводится пример конкретного исполнения изобретения
1
2
Как видно на фиг.1, витые пружины установлены одна в другой. Верхние и нижние опорные поверхности пружин соединены так, что нижняя опорная поверхность внутренней пружины. 1 опирается на верхнюю опорную поверхность наружной пружины 2 с помощью опорного звена -например, в виде стакана 3. В результате, при малой величине вертикальных сил, например, под весом тары платформы 4, сжатой становится (имеющей больший прогиб), главным образом, внутренняя пружина 1. Обе пружины оказываются включенными последовательно и их гибкости 1/C и 1/С складываются (фиг.2).
1
При увеличении вертикальной нагрузки (платформа 4 с грузом) обе пружины сжимаются и, когда опорное звено 3 достигнет плоскости нижней опорной поверхности наружной пружины 2 и упрется в нее, одна (наружная) пружина 2 окажется выключенной. Гибкость подвески будет соответствовать жесткости C одной пружины 1 (фиг.2). Рессорное подвешивание получает упругие свойства с нелинейной характеристикой, состоящей, из двух прямолинейных участков с разным углом наклона. Графически характеристика выглядит так, как показано на фиг.2 сплошными линиями. Наклон линейных участков может быть изменен, например, изменением соотношения величин "h" и "Н" (фиг.1), т.е. расстоянием между нижним основанием опорного звена 3 и нижней опорной поверхностью наружной пружины (зазор "h") или между верхней опорной поверхностью наружной пружины и платформой (зазор "Н").
1
2
В описанном случае, как видно на фиг.1, "h" было меньше "Н". Если "h" сделать больше "Н", то при выборе соответствующих значений C и С и увеличении вертикальной силы, поверхность платформы 4 упрется в верхнюю поверхность опорного звена 3 (выберется зазор "Н"). Тогда будет выключена пружина 1 и гибкость подвески будет соответствовать уже характеристике ∈2 наружной пружины 2 (штрих пунктирная линия).
Линейность характеристики можно изменить еще в больших пределах, если осуществить соединение пружин с помощью еще и второго опорного звена (фиг.3). Для этого платформа 4 снабжена упором 5, соединенным с верхней опорной поверхностью пружины 1, а между верхней опорной поверхностью наружной пружины 2 и опорным звеном 3 (первым опорным звеном) установлено второе опорное звено, например, как показано на фиг.3, в виде шайбы 6. Между ней и
1
2
упором 5 предусмотрен зазор, величина которого определяет прогиб пружин, при котором произойдет изменение характеристики; он выбирается для каждого конкретного случая. Когда под действием вертикальных сил упор 5, упрется во второе опорное звено 6, то начнут сжиматься две пружины 1 и 2 параллельно и характеристика пружинной подвески изменится вновь - получит еще один линейный участок с другим наклоном, соответствующим суммарной жесткости двух пружин C и С(фиг.2.).
В результате, рессорное подвешивание будет иметь характеристику жесткости в виде ломаной линии с тремя прямыми участками наклона, а не в виде прямой с двумя участками под некоторым постоянным углом наклона, как в прототипе. Меняя параметры каждой из двух пружин можно менять угол наклона, а, меняя соотношение "Н" и "h", можно менять длину каждого участка прямой (фиг.2).
Таким образом достигнут желаемый технический результат. Описанная совокупность существенных признаков позволяет подбирать характеристику рессорного подвешивания, обеспечивая величину жесткости, требующуюся при изменяющихся величинах вертикального нагружения. Компьютерная модель подвески была создана в программе SolidWorks исследована в программе DINA пространственного моделирования динамики вагона, где подтвержден технический результат и улучшенная динамика платформы при повышенных скоростях движения как в груженом, так и в порожнем режимах. Так, для железнодорожного грузового вагона с нагрузкой на ось 23,5 т допустимая скорость для груженого и для порожнего режимов составила 140 км/ч.
Предлагаемая подвеска, сохраняющая оптимальную жесткость независимо от нагрузки платформы, позволяет ограничить величину вертикальных колебаний и поэтому двигаться с повышенной скоростью.