НИЗКОПРОФИЛЬНЫЕ ПОДУШКА, РАБОТАЮЩАЯ НА СДВИГ, И АДАПТЕР
LOW-PROFILE PAD UNDER SHEAR AND ADAPTER

Настоящее изобретение относится к навесному узлу, используемому в тележке железнодорожного вагона и выполненному с возможностью расположения между буксовой челюстью боковины и роликовым подшипником, а более конкретно - к навесному узлу, имеющему относительно низкий профиль или толщину.
Навесные узлы, включающие в себя подушку, работающую на сдвиг, и сопрягаемый адаптер роликового подшипника давно применяются в тележках железнодорожных вагонов для поддержания боковин тележки на колесных парах. Первоначально такие навесные узлы включали в себя подушки, работающие на сдвиг и использующие металлические изнашиваемые поверхности, которые допускали ограниченное поперечное и продольное перемещение боковин относительно адаптеров роликового подшипника, расположенных на колесных парах. Впоследствии эластомерные опоры заняли место металлических изнашиваемых поверхностей, обеспечивая управляемую гибкость во всех направлениях, в частности, для самоподруливаемых тележек железнодорожных вагонов.
В патенте США № 5237933, полное содержание которого включено сюда посредством ссылки, предложено улучшение эластомерной опоры путем введения одной металлической прокладки, заключенной между двумя эластомерными слоями. Хотя подушка, работающая на сдвиг, описанная в патенте США № 5237933, и аналогичные подушки, работающие на сдвиг, с многочисленными слоями металлических пластин и полимеров проявляют тенденцию к увеличенному сроку службы, их общая проблема состоит с том, что они имеют толщину приблизительно один дюйм (25,4 мм). Напротив, ранее разработанные узлы подушек, работающих на сдвиг, имели толщину около 1,06 дюйма (26,9 мм). Такая относительно большая толщина, если она не компенсирована каким-либо образом, увеличит ходовую высоту вагона. Если один вагон оснащен более толстой эластомерной подушкой, работающей на сдвиг, а соседний вагон - нет, сцепки будут иметь разные высоты, препятствуя таким образом надежному скреплению между сцепкой одного вагона и сцепкой другого вагона.
В ответ на эту проблему используются специальные боковины, имеющие сниженную толщину или сниженный профиль, в сочетании с такими утолщенными навесными узлами. Хотя это практично для новой тележки, существующие тележки, имеющие стандартные боковины, нельзя подогнать к этим утолщенным подушкам, работающим на сдвиг. Это особенно проблематично ввиду недавно повышенных требований к рабочим характеристикам Американской Ассоциации Железных Дорог (AAR), которые описаны в документе AAR M-976. Более тонкие подушки, работающие на сдвиг, которые обеспечивают надлежащую ходовую высоту со стандартными навесными узлами, обычно не соответствуют новым стандартам рабочих характеристик, а более толстые навесные узлы, которые соответствуют новым стандартам рабочих характеристик, обеспечивают неверную ходовую высоту с вагонами, имеющими стандартные тележки.
Соответственно общий аспект или общая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать навесной узел, пригодный для подгонки в стандартные боковины.
Другой аспект и другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать подгоняемый навесной узел, который удовлетворяет требованиям современных стандартов технических характеристик.
Другие аспекты, задачи и преимущества настоящего изобретения, включая различные признаки в различных комбинациях, будут понятны из последующего описания в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны конкретные признаки.
В соответствии с настоящим изобретением представлен навесной узел, включающий в себя подушку, работающую на сдвиг, и адаптер роликового подшипника, причем каждый из этих элементов имеет сниженную толщину. Подушка имеет, по существу, металлическую нижнюю плиту, которая выполнена с возможностью зацепления с адаптером роликового подшипника, по существу, металлическую верхнюю плиту, которая выполнена с возможностью зацепления с буксовой челюстью боковины тележки железнодорожного вагона, и эластомерный материал, причем общая толщина металлических плит и эластомерного слоя составляет примерно 0,50 дюйма (12,7 мм) по сравнению с толщиной известной подушки, работающей на сдвиг, примерно 1,06 дюйма (26,92 мм). Толщина адаптера примерно на 9/32 дюйма (7,14 мм) меньше толщины стандартного адаптера. Эти снижения толщины совместно обеспечивают выгоды эластомерной подушки, работающей на сдвиг, не внося рассогласование сцепок по высоте и не вызывая потребность в замене стандартных боковин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен низкопрофильный навесной узел с адаптером роликового подшипника, включающим в себя нижнюю поверхность, выполненную с возможностью зацепления с подшипником оси колес железнодорожного вагона, и верхнюю поверхность, ограничивающую выемку. Узел подушки, работающей на сдвиг, снабжен плитой, имеющей верхнюю поверхность, выполненную с возможностью зацепления с буксовой челюстью боковины тележки железнодорожного вагона, и нижнюю поверхность, ограничивающую простирающийся вниз выступ, выполненный с возможностью заключения в упомянутой выемке для предотвращения расцепления адаптера роликового подшипника и узла подушки, работающей на сдвиг. В одном варианте осуществления верхняя поверхность адаптера роликового подшипника имеет две выемки, каждая из которых выполнена с возможностью размещения в ней проходящего вниз выступа нижней поверхности узла подушки, работающей на сдвиг.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения низкопрофильный навесной узел снабжен адаптером роликового подшипника, включающим в себя, по существу, плоскую верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, выполненную с возможностью зацепления с подшипником оси колес железнодорожного вагона. Узел подушки, работающей на сдвиг, снабжен верхней плитой, выполненной с возможностью зацепления с буксовой челюстью боковины тележки железнодорожного вагона, промежуточным эластомерным слоем и нижней плитой, ограничивающей центральную полость, раскрывающую участок эластомерного слоя. Нижняя плита выполнена с возможностью зацепления с верхней поверхностью адаптера роликового подшипника, а, по меньшей мере, участок центральной полости выполнен с возможностью, по существу, вертикального выравнивания с подшипником оси колес железнодорожного вагона, введенным в зацепление с нижней поверхностью адаптера роликового подшипника.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения низкопрофильный навесной узел снабжен адаптером роликового подшипника, включающим в себя нижнюю поверхность, выполненную с возможностью зацепления с подшипником оси колес железнодорожного вагона, и в основном плоскую верхнюю поверхность с множеством гребней. Навесной узел также включает в себя узел подушки, работающей на сдвиг, имеющий верхнюю поверхность, выполненную с возможностью зацепления с буксовой челюстью боковины тележки железнодорожного вагона, и нижнюю поверхность, ограничивающую проходящую книзу выступ. Этот выступ, по существу, состоит из эластомерного материала и выполнен с возможностью плотного прилегания к гребням, предотвращая расцепление адаптера роликового подшипника и узла подушки, работающей на сдвиг.
Описанные здесь устройства и способы весьма пригодны, в частности, для использования в низкопрофильных навесных узлах для применения со стандартными боковинами. Конечно, следует признать, что описанные здесь навесные узлы и способы не ограничиваются низкопрофильной конфигурацией, а в рамках объема притязаний настоящего изобретения могут найти применение в навесных узлах большей толщины.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематический вид сверху тележки железнодорожного вагона, иллюстрирующий ее основные компоненты;
фиг.2 - частичный покомпонентный вид сбоку буксовой челюсти боковины, подушки, работающей на сдвиг, и адаптера роликового подшипника, образующих часть тележки железнодорожного вагона, согласно фиг.1;
фиг.3 - вид в перспективе подушки, работающей на сдвиг, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.4 - вид сверху подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.3;
фиг.5 - вид сбоку подушки, работающей на сдвиг;
фиг.6 - вид в разрезе по линии 6-6 с фиг.4;
фиг.7 - вид с торца подушки, работающей на сдвиг;
фиг.8 - вид в сечении по линии 8-8 с фиг.4;
фиг.9 - вид с торца участка подушки, работающей на сдвиг, с изображением деталей в разрезе и в увеличенном масштабе;
фиг.10 - вид в увеличенном масштабе детали участка, обведенной на фиг.5;
фиг.11 - вид в перспективе адаптера роликового подшипника, подходящего для использования с узлом подушки, работающей на сдвиг, выполненным согласно фиг.3;
фиг.12 - вид сверху адаптера роликового подшипника, выполненного согласно фиг.12;
фиг.13 - вид в сечении по линии 13-13 с фиг.12;
фиг.14 - вид в сечении по линии 14-14 с фиг.12;
фиг.15 - вид в перспективе узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.3, посаженного на адаптер роликового подшипника согласно фиг.11;
фиг.16 - вид сверху альтернативного варианта осуществления узла подушки, работающей на сдвиг, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.17 - вид с торца узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.16;
фиг.18 - вид сбоку узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.16;
фиг.19 - вид сверху адаптера роликового подшипника, подходящий для использования с узлом подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.16;
фиг.20 - вид с торца узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.16, установленного на адаптер роликового подшипника согласно фиг.19;
фиг.21 - вид сбоку узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.20;
фиг.22 - вид сверху дополнительного альтернативного варианта осуществления узла подушки, работающей на сдвиг, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.23 - вид с торца узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.22;
фиг.24 - вид сбоку узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.22;
фиг.25 - вид сверху адаптера роликового подшипника, подходящего для использования с узлом подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.22;
фиг.26 - вид с торца узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.22, установленного на адаптер роликового подшипника согласно фиг.25;
фиг.27 - вид сбоку узла подушки, работающей на сдвиг, согласно фиг.26;
фиг.28 - вид в перспективе адаптера роликового подшипника, подходящего для использования с узлами подушек, работающих на сдвиг, согласно фиг.16 и 22;
фиг.29 - вид в перспективе адаптера роликового подшипника, имеющего, по существу, плоскую верхнюю поверхность; и
фиг.30 - вид в перспективе снизу узла подушки, работающей на сдвиг, подходящего для использования с адаптером роликового подшипника согласно фиг.29;
Раскрытые здесь варианты осуществления предназначены для того, чтобы привести требуемое описание настоящего изобретения. Однако эти варианты осуществления изобретения являются лишь возможными, и оно может быть воплощено в различных формах. Поэтому конкретные подробности, раскрытые здесь, не следует интерпретировать как ограничивающие изобретение, охарактеризованное в прилагаемой формуле изобретения.
Настоящее изобретение относится к навесному узлу для использования при навеске боковых рам трехэлементной тележки железнодорожного вагона на роликовые подшипники колесных пар. На фиг.1 показана обычная трехэлементная тележка, которая имеет колесные пары 10 и 12, на которые опираются боковины 14 и 16. Поперечина 18 соединяет боковины так, как обычно делается в тележках железнодорожных вагонов этой конструкции. Боковины включают в себя буксовые челюсти 20 боковин (фиг.2), которые ограничивают гнездо 22. Внутри гнезда 22 будут размещаться металлический адаптер 24 роликового подшипника и узел 26 подушки, работающей на сдвиг. Адаптер 24 и подушка 26, работающая на сдвиг, вместе будут именоваться здесь навесным узлом 28. Пара упорных бобышек 30 выступает из буксовой челюсти 20 в гнездо 22. Подушка, работающая на сдвиг, располагается в пространстве между упорными бобышками. Разница между межбобышечным промежутком и длиной подушки, работающей на сдвиг, определяет возможное отклонение d подушки, работающей на сдвиг. Величина возможного отклонения d подушки, работающей на сдвиг, важна по причинам, которые будут пояснены ниже. Следует понимать, что участок боковой рамы, адаптер роликового подшипника и узел подушки, работающей на сдвиг, показанные на фиг.2, присутствуют в каждом из четырех углов тележки, показанной на фиг.1. Изобретение касается, в частности, навесных узлов, которые предпочтительно тоньше, чем известные навесные узлы, выполненные из комбинации металла и эластомера, и в этом случае их можно подгонять в стандартные боковины, которые имеют стандартные размеры буксовых челюстей.
е
Один из способов снижения профиля или толщины известных навесных узлов заключается в том, что предусматривают узел 26 подушки, работающей на сдвиг, с более тонкой верхней и/или нижней плитами, как показано на фиг.3-8. Узел 26 подушки, работающей на сдвиг, включает в себя верхнюю плиту 34, обычно выполненную из стали AISI 1045 и имеющую направленные кверху боковые края или фланцы 36, причем плита 34 образует посадочное место для буксовой челюсти 20 боковины (фиг.2). Срезная подушка также включает в себя нижнюю стальную плиту 38, которая отстоит от верхней плиты 34 на толщину Т. Как видно из фиг.7 и 8, плиты имеют слегка аркообразную или криволинейную конфигурацию от стороны к стороне. Верхняя и нижняя плиты соединены шиной 40 заземления в соответствии с известной конструкцией. Каждый из боковых краев нижней плиты 38 имеет лапку 42, выступающую из него книзу. Эти лапки выполнены между сопрягаемыми лапками адаптера 24 роликового подшипника для позиционирования узла 26 подушки, работающей на сдвиг, относительно адаптера 24 роликового подшипника, как будет пояснено ниже. При этой конфигурации лапок узлы подушек, работающих на сдвиг, в соответствии с настоящим изобретением можно использовать только в сочетании со специально сконструированными адаптерами роликового подшипника, а не со стандартными адаптерами класса К, применение которых в противном случае может вызвать проблемы при работе.
е
е
е
Обращаясь к фиг.8, отмечаем, что расстояние Т между верхней и нижней плитами может быть заполнено соответствующим эластомерным слоем 44. Эластомерный слой может иметь оболочку 44А, которая проходит вверх на фланцы 36 верхней плиты, и оболочку 44В, которая проходит вниз на лапки 42. Эластомеры для выполнения этой функции хорошо известны в данной области техники. Каучук, имеющий показания твердомера согласно шкале А по Шору в диапазоне от 65 до 85, представляет собой один приемлемый материал; возможны и другие. Параметры сдвига как в продольном, так и в поперечном направлении примерно равны между собой и находятся в предпочтительном диапазоне от 446,45 т/м (25 000 фунтов-сил на дюйм (фн-с/д) до 714,32 т/м (40 000 фн-с/д) для приложения, связанного с гружеными вагонами. В предпочтительном варианте осуществления эластомерный слой 44 имеет в общем равномерную толщину Ти два боковых края 46А, а также два торцевых края 46В. Толщина Т в не сжатом состоянии составляет примерно 11,9 мм (15/32 дюйма). Все боковые края 46А, 46В имеют вогнутость. В предпочтительном варианте осуществления радиус R (фиг.9) бокового края 46А составляет примерно 3,8 мм (0,15 дюйма), хотя он может иметь любой размер, который воспрепятствует расширению полимера с переходом его в напряженное состояние. Торцевые края 46В выполнены таким образом, что эластомерный слой проходит по касательной к верхней и нижней плите, а радиус r составляет половину общего расстояния от верхней плиты до нижней плиты. Обнаружено, что эта форма является лучшей и предотвращает сдавливание или переход эластомера в напряженное состояние при сжатии эластомера. В качестве пояснения того, что видно на фиг.10, следует иметь в виду, что это вид сбоку и что верхняя и нижняя плиты имеют криволинейную форму от стороны к стороне, а не плоскую. Таким образом, участок эластомерного слоя 44, обозначенный позицией 47А, находится на боковом краю нижней плиты 38 и показан как передний участок согласно чертежу, а участок 47В располагается за ним и изображает эластомер на криволинейной нижней плите по мере ее аркообразного искривления кверху по направлению к продольной центральной линии подушки, работающей на сдвиг. Аналогично участок 47С находится позади и изображает аркообразно изогнутый книзу участок эластомера, покрывающий верхнюю плиту 34, а участок 47D является передним и иллюстрирует правый боковой край эластомера на верхней плите 34.
Неизменная толщина улучшает крепление верхней плиты 34 к нижней плите 38 и улучшает работу навесного узла 28 при сдвиге, а криволинейные края 46А и 46В увеличивают площадь округлого выступа, тем самым уменьшая коэффициент формы. Коэффициент формы определяется как отношение нагруженной площади к площади округлого выступа. В одном из вариантов осуществления изобретения коэффициент формы находится в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 5. Это обеспечивает вертикальную жесткость, требуемую для гарантии сдвига. Это минимизирует механические напряжения на краях, возникающие из-за движений, обусловленных продольными колебаниями (продольной качкой). Это не требует увеличения коэффициента формы номинальной пластины. Сильно загнутые края предусмотрены для того, чтобы минимизировать растягивающие механические напряжения, когда полимер нагружен, как при вертикальном, так и при горизонтальном воздействии.
Деформация сдвига определяется как d/t, где d - отклонение полимера, а t - толщина полимера. Как упоминалось выше, продольное отклонение эластомера ограничено имеющимся пространством между опорными бобышками 30 буксовой челюсти и передним и задним краями адаптера 24. Номинальная суммарная величина этого пространства составляет 2,3 мм (0,09 дюйма). В настоящем изобретении деформация сдвига составляет от 0,06 до 0,72 в условиях износа в продольном направлении. Деформации 75% и менее гарантируют для низкопрофильной конструкции достижение долговечности, сравнимой с известными подушками, работающими на сдвиг, но в пределах меньшей огибающей поверхности конструкции.
Эластомерный материал может присутствовать за пределами слоя 44 между нижней и верхней плитами 34 и 38, чтобы можно было заключить в него все верхнюю и нижнюю плиты или их участок. В одном варианте осуществления, лучше всего проиллюстрированном на фиг.15, передний и задний торцы верхней плиты можно нарастить за счет включения в них некоторого количества эластомерного материала 48. За счет наращивания таким образом длины плиты 34 установится относительно плотная посадка с натягом, когда узел 26 подушки, работающей на сдвиг, оказывается зажатым между бобышками 30 боковины. Эта посадка с натягом способствует центровке навесного узла 28 в пределах гнезда 22 буксовой челюсти боковины и уменьшает сдвиг, испытываемый навесным узлом 28, тем самым позволяя уменьшить толщину навесного узла без увеличения риска отказа. Эластомерный материал на торцах 48 можно снабдить фаской, чтобы упростить установку навесного узла 28.
р
В одном варианте осуществления верхняя плита 34 и нижняя плита 38 имеют толщину Тприблизительно 3,16 мм (1/8 дюйма). Задаваясь номинальной толщиной эластомерного слоя 6,35 мм (1/4 дюйма), имеем узел 26 подушки, работающей на сдвиг, суммарной толщиной приблизительно 12,8 мм (1/2 дюйма) в центре в несжатом состоянии. Специалисты в данной области техники поймут, что это значительно меньше, чем толщина известных узлов подушек, работающих на сдвиг, способных удовлетворить требованиям AAR. Например, некоторые современные узлы подушек, работающих на сдвиг, имеют верхнюю плиту толщиной 6,35 мм (1/4 дюйма) и нижнюю плиту толщиной 9,53 мм (3/8 дюйма), а суммарная толщина составляет приблизительно 25,4 мм (1 дюйм).
В дополнение к уменьшенной толщине подушки, работающей на сдвиг, настоящее изобретение также предусматривает уменьшение толщины соответствующего адаптера 24 роликового подшипника на 7,14 мм (9/32 дюйма) при суммарной толщине навесного узла, которая не превышает вес сцепки, удовлетворяя при этом требованиям AAR, указанным в документе M-976. Адаптер 24 роликового подшипника согласно настоящему изобретению показан на фиг.11-14. Он имеет центральный корпусной элемент 50 с верхней поверхностью 52, которая является в основном плоской в продольном направлении, как видно на фиг.13, и несколько аркообразной в поперечном направлении, как видно на фиг.14. В верхней поверхности 52 имеется поперечная выемка или впадина 54. Верхняя поверхность ограничена с каждой стороны продолжениями 56. Как можно увидеть на фиг.14, продолжения имеют несколько уменьшенную высоту по сравнению с верхней поверхностью 52. Из каждого продолжения 56 выступает пара лапок 58. Эти лапки разнесены так, чтобы между ними поместилась одна лапка 42 подушки, работающей на сдвиг. Нижняя сторона 60 корпусного элемента 50 имеет аркообразную форму, как показано на фиг.13. Таким образом, адаптер подшипника аналогичен стандартному адаптеру роликового подшипника, за исключением двух моментов. Во-первых, двойные лапки 58 заменили обычную одиночную лапку, предотвращая использование адаптера со стандартной подушкой, работающей на сдвиг. Во-вторых, толщина сечения корпуса снижена по сравнению со стандартным адаптером. Толщина Т, показанная на фиг.13 и 14, предпочтительно составляет 20,3 мм (0,80 дюйма). Это приблизительно на 7,14 м (9/32 дюйма) меньше, чем у стандартного адаптера, и наряду с уменьшенной толщиной подушки, работающей на сдвиг, позволяет использовать эластомерную подушку, работающую на сдвиг, без увеличения высоты сцепки со стандартными боковинами.
Возможны альтернативные конфигурации подушки, работающей на сдвиг. Например, можно изготовить облегченную подушку, работающую на сдвиг, если уменьшить толщину верхней и нижней плиты 34, 38 до примерно 1,59 мм (1/16 дюйма). Это позволило бы увеличить толщину эластомерного слоя примерно до 9,53 мм (3/8 дюйма), сохраняя суммарную толщину подушки, работающей на сдвиг, равную желаемому значению 12,7 мм (1/2 дюйма). Увеличенная толщина эластомерного слоя привела бы к увеличению его срока эластомерного слоя. Однако, при плитах толщиной 1,59 мм (1/16 дюйма) придется принять меры против преждевременного отказа плит. Один из вариантов заключается в том, чтобы изменить материал плиты со стандартной стали AISI 1045 на холоднотянутую и отожженную сталь 4130 или на горячекатаную и отожженную сталь 4130 или на сталь 4140. Другой вариант заключается в том, чтобы использовать стандартную сталь 1045, но после изменения конфигурации адаптера роликового подшипника. Ширина верхней поверхности 52 адаптера может быть увеличена таким образом, что эластомерный слой 44 будет иметь опору по всей ширине. Вдоль тех же линий ширину верхней поверхности можно поддерживать как в стандартном адаптере подшипника, а ширину эластомерного слоя можно уменьшить по сравнению с фиг.7 и 8, чтобы эластомерный слой по всей ширине имел опору за счет ширины верхней поверхности 52.
Еще один альтернативный вариант осуществления подушки, работающей на сдвиг, мог бы включать в себя нижнюю плиту толщиной 3,18 мм (1/8 дюйма) при толщине верхней плиты (1,59 мм) (1/16 дюйма). Это позволило бы использовать толщину эластомерного слоя примерно 7,93 мм (5/16 дюйма). Другой альтернативой при одной из двух упомянутых компоновок с верхней плитой, имеющей толщину 1,59 мм (1/16 дюйма), является увеличение радиуса закруглений в углах верхней плиты для снижения механического напряжения и уменьшения вероятности растрескивания верхней плиты.
Помимо уменьшения (или в дополнение к уменьшению) толщины плит узла подушки, работающей на сдвиг, и адаптера можно применить другие аспекты настоящего изобретения для обеспечения низкопрофильного навесного узла. Например, на фиг.16-21 проиллюстрирован еще один вариант осуществления низкопрофильного навесного узла 100. Проиллюстрированный навесной узел 100 содержит узел 102 подушки, работающей на сдвиг, расположенный над адаптером 104 роликового подшипника и соединенный с ним шиной 106 заземления. Узел 102 подушки, работающей на сдвиг, включает в себя единственную металлическую плиту 108, имеющую верхнюю поверхность 110, выполненную с возможностью зацепления с буксовой челюстью боковины тележки железнодорожного вагона, и нижнюю поверхность 112 с эластомерным слоем 114, простирающимся книзу от нее. Но в отличие от вариантов осуществления согласно фиг.2-10 узел 102 подушки, работающей на сдвиг, не включает в себя вторую или нижнюю плиту.
Вместо соединения плиты 108 с нижней плитой эластомерный слой 114 крепится к нижней поверхности 112 плиты 108 и ограничивает первый выступ 116. Выступ 116 изображен на фиг.16 как имеющий в основном прямоугольный периметр, но в рамках объема притязаний настоящего изобретения возможны также другие формы периметра. Выступ 116 выполнен с возможностью заключения в выемку 118, ограниченную на существенном участке верхней поверхности 120 адаптера 104 роликового подшипника (фиг.19-21), для предотвращения расцепления адаптера 104 и узла 102 подушки, работающей на сдвиг. Адаптер 104 роликового подшипника также включает в себя нижнюю аркообразную поверхность 122, выполненную с возможностью зацепления с подшипником оси колес железнодорожного вагона.
Выемка 118 может быть ограничена стенкой (не показана), проходящей выше верхней поверхности 120 адаптера, или впадиной либо полостью, проходящей книзу от верхней поверхности 120 (фиг.19-21). Предпочтительным может быть обеспечение выемки как проходящей книзу впадины, поскольку это дополнительно уменьшает толщину навесного узла. Вместе с тем глубина выемки 118 предпочтительно меньше толщины выступа 116, так что нижняя поверхность 112 плиты поддерживается, по меньшей мере, на малом расстоянии над верхней поверхностью 120 адаптера.
Выемка 118 может быть выполнена в соответствии с рядом различных конфигураций, а в принципе может иметь конфигурацию, предусматривающую скользящую посадку, что позволяет заключать в ней выступ 116 и допускает его скольжение в пределах выемки 118 (вследствие относительного движения узла подушки, работающей на сдвиг, и адаптера роликового подшипника) перед контактом с ее краем 124 и деформированием, или конфигурацию, обеспечивающую плотную посадку (фиг.20 и 21), которая, по существу, предотвращает скользящее движение выступа 116 внутри выемки 118 перед таким деформированием.
Выемка 118 выполнена конструктивно и функционально отличающейся от поперечной центральной выемки 54 (фиг.11), соответствующей известной конструкции адаптера. Поперечная центральная выемка 54 имеет открытые боковые концы, вертикально выровнена с роликовым подшипником, на который навешивается адаптер роликового подшипника, и предназначена для смещения нагрузки боковины от центра подшипника, что позволяет распределить нагрузку по большему количеству роликов роликового подшипника и таким образом повышает долговечность роликового подшипника. В типичном навесном узле узел подушки, работающей на сдвиг, сидит на адаптере роликового подшипника и накрывает центральную выемку 54, не вдаваясь в нее. Кроме того, центральная выемка 54 не обеспечила бы функцию приемлемого удержания выступа 116, поскольку открытые боковые концы допускали бы совершенно свободное поперечное движение подушки, работающей на сдвиг, относительно адаптера. Поэтому центральная выемка 54 обеспечивает функцию распределения нагрузки, а не функцию удержания.
На фиг.22-27 показана модификация варианта осуществления согласно фиг.16-21. Вместо единственного эластомерного выступа плита 108 имеет нижнюю поверхность 112 с множеством меньших выступов 128, простирающихся от нее. Хотя на фиг.22-24 показана плита 108 подушки, работающей на сдвиг, с двумя идентичными выступами 128, может быть больше двух выступов, а эти выступы могут иметь разные конфигурации, хотя предпочтительным было бы наличие, по существу, одинаковой толщины у всех выступов. Выступы 128 могут быть выполнены заключаемыми в единственную выемку, ограниченную в верхней поверхности 120 адаптера 104 роликового подшипника (фиг.19), или в отдельные выемки 130 (фиг.25-27). Как и в варианте осуществления согласно фиг.16-21 каждый выступ 128 может быть посажен по плотной или скользящей посадке внутри соответствующей выемки 130 в зависимости от требуемой величины проскальзывания между узлом 102 подушки, работающей на сдвиг, и адаптером 104 роликового подшипника. Выемки 139 предпочтительно расположены таким образом, что они не увеличивают отклонение адаптера 104 роликового подшипника. Обнаружено, что конфигурация согласно фиг.25 способствует достижению этой цели, но специалист в данной области техники поймет, что возможны также другие конфигурации, позволяющие избежать чрезмерного отклонения.
В любом варианте осуществления согласно фиг.16-27 выступы могут включать в себя металлическую подушку 132 (фиг.22-24), крепящуюся к низу эластомерных выступов. Хотя это увеличит толщину навесного узла, это также придаст тенденцию к увеличению долговечности. В качестве примера, а не ограничения, отметим, что плита 108 подушки, работающей на сдвиг, имеет в основном неизменную толщину в диапазоне от 3,56 мм до 4,57 мм (от 0,14 дюйма до 0,18 дюйма), а эластомерный материал 114 имеет в основном неизменную толщину в несжатом состоянии в диапазоне от 5,84 мм до 6,86 мм (от 0,23 дюйма до 0,27 дюйма), а металлические лапки 132 имеют в основном неизменную толщину примерно 4,83 мм (0,19 дюйма), а выемки 130 имеют в основном неизменную глубину примерно 4,83 мм (0,19 дюйма). За счет такой конфигурации подушки 132 занимают высоту выемок 130, по существу, предотвращая восприятие эластомерным материалом 114 воздействия краев 124 выемки во время относительного движения узла 102 подушки, работающей на сдвиг, и адаптера 104 роликового подшипника.
В соответствии с еще одной модификацией варианта осуществления изобретения согласно фиг.16-21 верхняя поверхность 120 адаптера 104 роликового подшипника является в основном плоской (фиг.28), а не имеет удерживающую выемку или поперечный канал, распределяющий нагрузку. Эластомерный выступ 116 узла 102 подушки, работающей на сдвиг, опирается на верхнюю поверхность 120 адаптера и не может соскользнуть с верхней поверхности адаптера за счет ее отделки, обусловливающей относительно высокое трение. В одном варианте осуществления верхняя поверхность 120 снабжена набором гофров или гребней 134 (фиг.28), которые работают, придавая верхней поверхности 120 большее трение, чем на совершенно плоской поверхности. Гребни 134 предпочтительно имеют в основном неизменную максимальную высоту, предотвращая неровную посадку выступа 116 и связанного с ним узла 102 подушки, работающей на сдвиг, и приобретение ими наклона. Также может оказаться предпочтительным в основном равномерное и/или симметричное расположение гребней 134 для дополнительного предотвращения неровной посадки узла 102 подушки, работающей на сдвиг. Гребни 134 могут быть выполнены как металлические или полимерные продолжения верхней поверхности 120 адаптера роликового подшипника. Если гребни 134 металлические, предпочтительнее предусмотреть полимерный выступ узла 102 подушки, работающей на сдвиг, и при этом предусмотреть более низкую металлическую подушку, если упомянутые гребни являются полимерными.
На фиг.29-30 изображен еще один аспект настоящего изобретения, включающий в себя адаптер 200 роликового подшипника, имеющий плоскую верхнюю поверхность 202. Вместо наличия верхней поверхности адаптера с поперечным каналом 54, распределяющим нагрузку (фиг.11), узел 204 подушки, работающей на сдвиг, включает в себя нижнюю плиту 206 с центральной полостью 208 (фиг.30). По существу, металлическая нижняя плита 206 прикреплена к, по существу, металлической верхней плите 210 (имеющей либо известную конструкцию, либо одну из описанных здесь конструкций) посредством эластомерного или каучукового слоя. Центральная полость 208 раскрывает участок каучукового слоя 212 и может включать в себя поднутрение или фаску по периметру 214, чтобы снизить деформации в углах каучука. Центральная полость 208 предпочтительно вытянута в поперечном направлении, имитируя общую конфигурацию поперечных каналов известных адаптеров.
При использовании нижняя плита 206 узла 204 подушки, работающей на сдвиг, сидит на, по существу, плоской верхней поверхности 202 адаптера 200 роликового подшипника, совместно с ним ограничивая навесной узел. Навесной узел располагается в гнезде боковины, причем верхняя плита 210 узла 204 подушки, работающей на сдвиг, введена в зацепление с буксовой челюстью боковины, а нижняя поверхность 216 адаптера 200 роликового подшипника введена в зацепление с подшипником оси колес. Центральная полость 208 нижней плиты 206 вертикально выровнена с подшипником, чтобы сместить нагрузку боковины от центра подшипника, что приводит к распределению нагрузки по большему количеству роликов роликового подшипника и увеличивает срок службы подшипника.
Следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения, которые описаны, являются лишь иллюстрациями некоторых приложений принципов настоящего изобретения. В рамках истинного существа и объема притязаний изобретения специалисты в данной области техники смогут осуществить многочисленные модификации, включающие в себя комбинации признаков, которые раскрыты или заявлены здесь по отдельности. По этим причинам объем притязаний изобретения не ограничивается вышеприведенным описанием, а изложен в нижеследующей формуле изобретения.