РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА
FREIGHT CAR BOGIE SPRING SUSPENSION

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к рессорному подвешиванию тележек железнодорожных вагонов и может быть использовано в конструкциях тяжеловесных грузовых вагонов, имеющих тележку с максимальной расчетной нагрузкой от колесной пары на рельсы 25-30 тс.
Известно комбинированное двухрежимное рессорное подвешивание грузового вагона, содержащее несколько пружинных комплектов, каждый из которых состоит из большой и малой пружин одинаковой высоты, работающих параллельно, отличающееся тем, что в качестве пружинного комплекта установлена большая пружина повышенной жесткости ЖМпр_б высотой Нпр_б, в которую вложен стакан глубиной Нст, причем в стакан установлена малая пружина с жесткостью ЖМпр_м и упругодиссипативный элемент с жесткостью Жупр_э с коэффициентом демпфирования βупр_э высотой Нпр_м. (см. патент РФ №2497701, B61F 5/12).
Наиболее близким техническим решением является пружинный комплект для подвешивания тележки грузового железнодорожного вагона (см. патент РФ №101986, B61F 5/06), воспринимающей нагрузку через фрикционные клинья и надрессорную балку, включающий симметрично расположенные двухрядные пружины, состоящие из наружных и внутренних витых цилиндрических пружин, расположенных под фрикционными клиньями и под надрессорной балкой, отличающийся тем, что внутренние пружины под фрикционными клиньями, наружные пружины под фрикционными клиньями, внутренние пружины под надрессорной балкой, наружные пружины под надрессорной балкой выполнены в порядке убывания высоты в свободном состоянии и имеют одинаковую высоту в сжатом до смыкания витков состоянии.
Недостаток существующих решений заключается в характеристике рессорного подвешивания, при которой жесткость в груженом режиме изменяется ступенчато.
Задачей заявляемого изобретения является создание рессорного комплекта тележки грузового вагона, который позволяет обеспечить необходимую жесткость в груженом режиме за счет упругой кубической характеристики пружин каждого комплекта.
Техническим результатом заявляемого изобретения является улучшение динамических характеристик тележки грузового вагона с максимальной расчетной нагрузкой от колесной пары на рельсы 25-30 тс, а именно ходовых качеств вагонов на двухосных тележках в порожнем режиме и обеспечение достаточной жесткости в груженом режиме, а также уменьшение статического прогиба тележки под брутто вагона.
Технический результат достигается тем, что рессорное подвешивание тележки грузового вагона, включает симметрично расположенные двухрядные пружины, состоящие из наружных и внутренних витых пружин, причем наружные и/или внутренние пружины имеют конусообразную или бочкообразную форму и выполнены из прутка переменного диаметра. Внутренние пружины выполнены с меньшей высотой, чем наружные.
Предлагаемое изобретение поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 показаны наружная и внутренняя пружины рессорного подвешивания в разрезе, на фиг. 2 показан общий вид двухосной тележки с предлагаемым рессорным подвешиванием, на фиг. 3 показано соотношение вертикальной силовой характеристики линейного, билинейного и прогрессивного рессорных комплектов.
Предлагаемое рессорное подвешивание относится к прогрессивным и состоит из комплектов пружин 1 (фиг. 2), каждый из которых включает наружные 2 и внутренние 3 витые пружины, причем наружные 2 и внутренние 3 пружины имеют или конусообразную, или бочкообразную форму и выполнены из прутка переменного диаметра.
Предлагаемое рессорное подвешивание используют в тележках грузового вагона с максимальной расчетной нагрузкой от колесной пары на рельсы 25-30 тс. Данные тележки (фиг. 2) чаще всего содержат надрессорную балку 4, две боковые рамы 5, две колесные пары 6, буксы 7, рессорное подвешивание, расположенное с каждой стороны тележки, состоящее из комплекта 1 двухрядных витых пружин, включающее внутренние 3 пружины (фиг. 1) и наружные 2 пружины. Возможно применение только наружных пружин, или только внутренних пружин, имеющих прогрессивную характеристику нагружения.
Внутренние 3 и наружные 2 пружины с нелинейной жесткостью. Это обеспечивается формой пружин и изготовлением их из прутка переменного диаметра (фиг. 3). Это наглядно видно на графике (фиг. 3), где:
8 - вертикальная силовая характеристика рессорного комплекта с линейным подвешиванием;
9 - вертикальная силовая характеристика рессорного комплекта с билинейным подвешиванием;
10 - вертикальная силовая характеристика рессорного комплекта с прогрессивным подвешиванием;
Рпор. - нагрузка, действующая на порожний рессорный комплект;
Ргр. - нагрузка, действующая на груженый рессорный комплект;
fcт. пор. - статический прогиб внутренних пружин под весом минимальной тары вагона;
Δ0 - Кдв. fcт. пор. - максимальный прогиб пружин при колебаниях вагона;
Δ1=0,015 (h-fcт.) - разница в прогибе внутренних пружин согласно ГОСТ 1452-2011;
Δ2=0,01h - разница в прогибе наружных пружин согласно ГОСТ 1452-2011;
fcт. гр. - статический прогиб внутренних пружин в груженом состоянии.
Конструкция данного прогрессивного подвешивания предусматривает плавное уменьшение диаметра прутка по длине пружины, а также из-за менее жестких концевых витков обеспечивается хорошая плавность хода и общее снижение нагрузки на элементы тележки в порожнем режиме. На неровностях пути и при полной нагрузке в работу включается более жесткая часть пружины, в результате чего, прогрессивно возрастает жесткость подвески.
Прогрессивное подвешивание имеет кубическую упругую характеристику, образующая которых имеет или конусообразную, или бочкообразную форму. Сущность использования прогрессивного подвешивания заключается в получении нелинейной силовой характеристики пружины с жесткостью по мере сжатия. Увеличение жесткости при сжатии объясняется неодинаковой податливостью витков, зависящей от их диаметра. С приложением силы деформируются витки наибольшего диаметра. Жесткость пружины прогрессивного подвешивания возрастает по мере сжатия вследствие уменьшения свободных витков и постепенного увеличения их диаметра по длине пружины. Преимуществом прогрессивного подвешивания является плавное ограничение динамического хода системы обрессоривания и получение, во многих случаях, наилучших показателей динамических качеств с сохранением статического и динамического прогиба в заданных пределах.