УЗЕЛ СКОЛЬЗУНА НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ ХОДОВОЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к опорным узлам кузова вагона на тележку.
Уровень техники.
Известны различные технические решения в рассматриваемой области.
Так, известен патент RU на полезную модель №150718 «Скользун тележки грузового вагона» (B61F 3/00, B61 F5/14; опубл. 20.02.2015). Скользун тележки грузового вагона содержит закрепленный на надрессорной балке тележки стальной корпус, в боковых стенках которого предусмотрены отверстия, в которых имеются цилиндрические оси с установленными на них опорными роликами. Между опорными роликами и цилиндрическими осями введены упругие элементы в виде полимерных втулок. Стопорная планка предохраняет цилиндрические оси с установленными на них опорными роликами от выпадения.
Известен патент RU на полезную модель №152369 «Скользун тележки грузового вагона» (B61F 5/00, B61F 5/02, B61F 5/14; опубл. 27.05.2015). Скользун содержит корпус, закреплённый на надрессорной балке тележки с установленными в нем роликом, чашей и регулировочной пластиной, а также упругий элемент с небольшим статическим прогибом, способствующий снижению вертикальных и горизонтальных нагрузок, действующих на тележку от кузова вагона.
Общим недостатком приведённых выше известных решений является применение роликов для перемещения скользуна по рабочей поверхности надрессорной балки, которые быстро подвергаются износу. Также в известных решениях не обеспечивается оптимальный стабильный момент сопротивления повороту тележки относительно кузова вагона.
Известен патент RU на изобретение №2530201 «Узел опорного скользуна с постоянным контактом для железнодорожного вагона» (B61F 3/00,B61F 3/02,B61F 5/14,опубл. 10.10.2014). Скользун содержит корпус со стенкой, центральная ось которой является центральной осью узла опорного скользуна, и составную крышку. Крышка расположена в рабочем сочетании с корпусом и содержит подвижный первый элемент и подвижный второй элемент, опирающийся на первый элемент. Часть второго элемента расположена над корпусом и имеет фрикционную поверхность, являющуюся фрикционной поверхностью крышки. Пружина упруго прижимает фрикционную поверхность крышки к кузову железнодорожного вагона с образованием фрикционного контакта. Элементы крышки имеют взаимодействующие между собой наклонные поверхности скольжения, расположенные под углом примерно от 20 до 30º к горизонтальной плоскости.
Недостатки известной конструкции:
- сложность конструкции в связи с наличием большого количества деталей;
- массивность конструкции, которая негативно сказывается на весе тележки;
- не обеспечивается оптимальный стабильный момент сопротивления повороту тележки относительно кузова.
Одним из возможных вариантов обеспечения возможности поворота кузова относительно тележки является применение скользуна зазорного типа. Подобное решение описано, например, в патенте US №3514169.
Конструкция боковой опоры кузова вагона на тележку, согласно патенту, US №3514169 (B61F 5/14, F16C 25/04; опубл. 26.05.1970), является по совокупности существенных технических признаков наиболее близкой к предлагаемой конструкции и принята за прототип. Скользун зазорного типа содержит корпус, установленный на надрессорной балке, пружину сжатия, поршень, центральный зазор. Клиновые блоки, имеющие наклонённые книзу поверхности, подвижно закреплены на нижней стенке корпуса. Известный скользун обеспечивает контакт трущихся частей при наклоне кузова вагона. При повороте тележки скользун может перемещаться и уменьшать момент сопротивления повороту тележки относительно кузова.
Недостатки известной конструкции:
- применение зазорного скользуна вместо скользуна постоянного контакта, в связи с чем не гасятся колебания при прямолинейном движении;
- сложность конструкции, поскольку применяется большое количество деталей;
- массивность конструкции, которая негативно сказывается на весе тележки;
- не обеспечивается оптимальный стабильный момент сопротивления повороту тележки относительно кузова.
Таким образом, технической проблемой в рассматриваемой области является сложность известных конструкций и невозможность обеспечения оптимального стабильного момента сопротивления повороту тележки относительно кузова, из-за чего снижается надёжность скользунов.
Раскрытие сущности полезной модели.
Предлагаемый согласно настоящей полезной модели узел скользуна надрессорной балки имеет упрощенную конструкцию, которая обеспечивает технический результат, заключающийся в обеспечении оптимального стабильного момента сопротивления повороту тележки относительно кузова вокруг вертикальной оси, в частности при гашении колебаний при прямолинейном движении, благодаря чему уменьшается износ гребней колес и боковых граней головки рельса, благодаря чему повышается надежность всей конструкции с одновременным упрощением конструкции узла.
Указанный технический результат достигается тем, что в узле скользуна надрессорной балки ходовой тележки грузового вагона, содержащем скользун, корпус которого установлен своей нижней посадочной поверхностью на рабочую поверхность надрессорной балки, скользун смонтирован на надрессорной балке посредством шарнирного соединения с возможностью кругового скольжения своей нижней посадочной поверхностью по рабочей поверхности надрессорной балки. Для ограничения угла поворота корпуса скользуна для обеспечения его бесперебойного функционирования, на рабочей поверхности надрессорной балки выполнены упоры-ограничители, предназначенные для взаимодействия с корпусом скользуна в его крайних предельных положениях.
Использование шарнирного соединения позволяет существенно снизить износ элементов скользуна при его взаимном вращении относительно надрессорной балки, а также позволяет избежать превышения заданного момента трения и уменьшить износ гребней колес и боковых граней головки рельса. Шарнирное соединение может быть образовано с помощью винта, пропущенного через соосные отверстия скользуна и надрессорной балки. Шарнирное соединение может быть также образовано штифтом, пропущенным через соосные отверстия скользуна и надрессорной балки.
Краткое описание чертежей.
Сущность полезной модели поясняется следующим графическим материалом:
- фиг.1, 2, на которых представлен корпус скользуна на виде сверху и виде сбоку соответственно;
- фиг.3, 4, на которых показан узел скользуна надрессорной балки на  виде сверху и виде сбоку соответственно;
- фиг.5, фиг.6, на которых показана ходовая тележка с перемещением скользуна по рабочей поверхности надрессорной балки
на фиг.5 показано положение скользуна при нагрузке, не превышающей максимально допустимую при движении в кривом участке пути;
на фиг.6 показано положение скользуна при максимально допустимой нагрузке при движении в кривом участке пути (угол α= 0º…90º);
- фиг.7, на которой показано крепление скользуна на надрессорной балке посредством шарнирного соединения.
Осуществление полезной модели.
Узел скользуна надрессорной балки ходовой тележки грузового вагона содержит скользун 3 тележки вагона, включающий в себя корпус 2 скользуна и колпак 1, пространство между которыми заполнено упругим элементом. Корпус 2 скользуна содержит верхнее основание 11, на которое опирается кузов вагона, и нижнее основание 10, которое образует нижнюю посадочную поверхность скользуна и посредством которого скользун опирается или установлен на надрессорную балку 6 тележки вагона.
На рабочей поверхности 12 надрессорной балки 6 выполнено отверстие для установки винта 7, предназначенного для подвижного крепления скользуна 3 на рабочей поверхности надрессорной балки 6.
Скользун 3 может содержать ухо с отверстием, посредством которого скользун закреплен на надрессорной балке 6 через шарнирное соединение 4, образованное с помощью штифта или винта 7, в частности винта с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ, шайбы 8 и самостопорящейся гайки 9. Шарнирное соединение 4 позволяет перемещаться скользуну 3 вокруг оси винта или штифта  со скольжением нижней посадочной поверхности 10 скользуна по рабочей поверхности 12 надрессорной балки 6.
С двух сторон от скользуна на рабочей поверхности надрессорной балки 6 выполнены упоры-ограничители 5 поворота скользуна вокруг вертикальной оси, которые ограничивают угол ɑ поворота корпуса скользуна в его крайних предельных положениях (см. фиг. 6). Упоры-ограничители 5 предусмотрены для ограничения угла поворота корпуса 2 скользуна 3 на рабочей поверхности 12 надрессорной балки 6, т.е. для предотвращения поворота корпуса 2 скользуна 3 на рабочей поверхности надрессорной балки 6 на угол, превышающий предельный угол α, поскольку при превышении указанного угла α скользун 3 перестанет выполнять свою функцию.
В одном из вариантов реализации шарнирное соединение может быть образовано штифтом или шпилькой (не показаны), установленной перпендикулярно рабочей поверхности 12 надрессорной балки 6 и пропущенной через отверстие уха скользуна, или штифтом, пропущенным через соосные отверстия скользуна 3 и надрессорной балки 6. Также, и в этом случае, скользун 3 может быть закреплен на надрессорной балке 6 с помощью шайбы 8 и самостопорящейся гайки 9, навинченной на резьбовой конец штифта или шпильки.
Скользун 3 постоянного контакта с шарнирным соединением 4 работает следующим образом.
При прохождении вагоном кривого участка пути, тележка поворачивается под кузовом вагона вокруг вертикальной оси, в результате чего возникает сила трения между колпаком 1 и износостойкой планкой на кузове вагона. Пороговый момент трения равен 12 кН*м. В известных решениях, при превышении максимально допустимого значения момента трения, колесная пара начинает сильнее забегать на рельс, из-за чего быстрее происходит износ колес и рельса.
При достижении порогового момента трения корпус 2 скользуна 3 начинает перемещаться по рабочей поверхности надрессорной балки 6 вокруг оси шарнирного соединения 4 в области, ограниченной упорами-ограничителями 5, что позволяет избежать превышения заданного момента трения и приводит к уменьшению износа гребней колес и боковых граней головки рельса.
Таким образом, предлагаемый узел скользуна надрессорной балки 6 тележки вагона имеет упрощенную конструкцию по сравнению с известными решениями. Применение шарнирного соединения 4 и упоров-ограничителей 5 поворота вокруг вертикальной оси позволит перемещаться скользуну 3 по рабочей поверхности надрессорной балки 6 при достижении порогового момента трения, обеспечивая при этом стабильный момент сопротивления повороту тележки относительно кузова вокруг вертикальной оси, что в свою очередь приводит к уменьшению износа гребней колес и боковых граней головки рельса, тем самым повышая надежность всей конструкции вагона.