УСТРОЙСТВО СОЧЛЕНЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ
ARTICLE DEVICE FOR FREIGHT CARS

Изобретение относится к области железнодорожных транспортных средств и может быть использовано для сцепления секций грузовых вагонов.
Известно устройство шарнирного соединителя вагонов, включающее в себя пятниковую и шарнирную части, выполненные каждая с хвостовиком коробчатой формы и соединительным концом, шарнирно соединённые посредством штифта, пропущенного через вертикальные отверстия в соединительных концах, при этом соединительный конец шарнирной части выполнен со сферической торцевой поверхностью для контактного соединения со вставкой, контактирующей с другой своей стороны с изнашиваемой пластиной и клином, который имеет коническую поверхность, упирающуюся в ответную коническую поверхность соединительного конца пятниковой части, а соединительный конец пятниковой части выполнен внизу со сферическим углублением для установки ответной сферической поверхности кольцевого элемента, на который сверху опирается поводковая часть (US 20110315041 A1, опубл. 29.12.2011).
Известен шарнирный узел соединения грузовых вагонов, принятый за наиболее близкий аналог, содержащий пятниковую и поводковую части, выполненные с хвостовиками коробчатой формы для крепления к хребтовым балкам вагонов и соединительными концами, шарнирно соединёнными посредством штифта, пропущенного через вертикальные отверстия в соединительных концах, соединительный конец поводковой части размещён внутри полости соединительного конца пятниковой части с опорой на кольцевое седло, установленное на нижнем основании последнего, при этом соединительный конец поводковой части выполнен со сферической торцевой поверхностью для контактного взаимодействия с ответной сферической поверхностью внутренней стенки соединительного конца пятниковой части посредством вкладыша (RU 161501 U1, опубл. 20.04.2016).
Технической проблемой известных устройств является наличие несъёмных с транспортного средства деталей сложной формы, которые взаимодействуют между собой по сферическим поверхностям. Применение таких деталей в конструкции повышает требования к точности технологических процессов изготовления, обслуживания и ремонта устройств, требует специальных технологических средств.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении технологичности при изготовлении, техническом обслуживании и ремонте устройства сочленения грузовых вагонов.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве сочленения грузовых вагонов, содержащем пятниковую и поводковую части, выполненные с хвостовиками для крепления к хребтовым балкам вагонов и соединительными концами, шарнирно соединёнными посредством стержня, размещённого в отверстиях, выполненных в соединительных концах, при этом соединительный конец поводковой части размещён внутри полости соединительного конца пятниковой части, образованного его боковыми стенками и нижним основанием, на котором установлено кольцевое седло, согласно изобретению, соединительный конец поводковой части выполнен с боковыми и поперечными стенками, образующими сквозную полость, на кольцевом седле, выполненном с верхней сферической поверхностью, установлена центральная опора, выполненная с ответной нижней сферической поверхностью, опорным основанием и стойками, образующими посадочный паз, в котором размещён центральный вкладыш, выполненный с отверстием для размещения стержня, при этом соединительный конец поводковой части опирается на опорное основание центральной опоры, стойки центральной опоры размещены в сквозной полости соединительного конца поводковой части, а стержень размещён в соосно расположенных отверстии центрального вкладыша, отверстиях соединительного конца пятниковой части, выполненных в его боковых стенках, и отверстиях соединительного конца поводковой части, выполненных в его боковых стенках вытянутыми в продольном направлении устройства.
В частных формах реализации посадочный паз центральной опоры выполнен с нижней цилиндрической поверхностью, при этом центральный вкладыш выполнен с ответной контактной нижней цилиндрической поверхностью.
В частных формах реализации стойки центральной опоры выполнены параллельными друг другу, с наружными цилиндрическими поверхностями.
В частных формах реализации стойки центральной опоры выполнены наклонными, с наружными цилиндрическими поверхностями, к которым ответными контактными внутренними цилиндрическими поверхностями примыкают поперечные вкладыши, зафиксированные в гнёздах, выполненных в поперечных стенках соединительного конца поводковой части.
В частных формах реализации стержень размещён непосредственно в отверстиях боковых стенок соединительного конца пятниковой части, выполненных круглыми для размещения стержня.
В частных формах реализации стержень размещён в отверстиях боковых стенок соединительного конца пятниковой части посредством продольных вкладышей с отверстиями, выполненными круглыми для размещения стержня, зафиксированных в отверстиях боковых стенок соединительного конца пятниковой части.
Для пояснения сущности изобретения представлены чертежи, на которых изображены:
на фиг. 1 - состав устройства сочленения грузовых вагонов, изометрическая проекция;
на фиг. 2 - поводковая часть устройства, главный вид;
на фиг. 3 - центральная опора, главный вид;
на фиг. 4 - центральная опора, вид сбоку, совмещённый с продольным разрезом;
на фиг. 5 - центральный вкладыш, вид сбоку, совмещённый с продольным разрезом;
на фиг. 6 - устройство сочленения грузовых вагонов в сборе, изометрическая проекция;
на фиг. 7 - состав устройства сочленения грузовых вагонов, вариант исполнения с продольными и поперечными вкладышами, изометрическая проекция;
на фиг. 8 - поводковая часть устройства, вариант исполнения с продольными и поперечными вкладышами, главный вид;
на фиг. 9 - устройство сочленения грузовых вагонов в сборе, вариант исполнения с продольными и поперечными вкладышами, изометрическая проекция.
Устройство сочленения грузовых вагонов содержит пятниковую 1 и поводковую 2 части, каждая из которая выполнена с хвостовиком 1.1, 2.1 коробчатой формы, предназначенным для крепления к хребтовой балке вагона, и с соединительным концом 1.2, 2.2, соответственно. Соединительные концы 1.2 и 2.2 пятниковой 1 и поводковой 2 частей устройства между собой шарнирно соединены посредством стержня 3.
Соединительный конец 1.2 пятниковой части 1 имеет боковые стенки 1.3, в которых выполнены отверстия 1.4, и нижнюю площадку 1.5, образующие совместно открытую спереди и сверху полость. Отверстия 1.4 могут быть выполнены круглой формы с диаметром, соответствующим диаметру стержня 3. Отверстия 1.4 могут быть также выполнены прямоугольной формы для размещения в них продольных вкладышей. В нижней площадке 1.5 смонтированы гнездо 1.6 цилиндрической формы со стороны полости и пятник 1.7 с наружной стороны.
Соединительный конец 2.2 поводковой части 2 имеет боковые стенки 2.3 и поперечные стенки 2.4, образующие сквозную, открытую снизу и сверху, полость. Нижние торцы боковых 2.3 и поперечных стенок 2.4 представляют собой нижнюю опорную поверхность 2.5. В боковых стенках 2.3 выполнены отверстия 2.6, вытянутые в продольном направлении устройства. В поперечных стенках 2.4 могут быть выполнены гнёзда 2.7 прямоугольной формы для размещения в них поперечных вкладышей.
В гнезде 1.6 пятниковой части 1 размещено кольцевое седло 4, выполненное с верхней сферической поверхностью 4.1. Сверху на кольцевом седле 4 установлена центральная опора 5, выполненная с нижней сферической поверхностью 5.1, которая является ответной контактной поверхностью для верхней сферической поверхности 4.1 кольцевого седла 4. Сферические поверхности 4.1 и 5.1 кольцевого седла 4 и центральной опоры 5, соответственно, имеют общий геометрический центр О, через который проходят продольная ось О-x, поперечная ось О-y и вертикальная ось О-z устройства. Центральная опора 5 выполнена с опорным основанием 5.2 и стойками 5.3, имеющими наружные цилиндрические поверхности 5.4. Стойки 5.3 могут быть выполнены параллельными друг другу, либо наклонными, направленными верхними концами к центру. Между собой стойки 5.3 образуют посадочный паз 5.5, который выполнен с нижней цилиндрической поверхностью 5.6. В посадочном пазе 5.5 с возможностью поворота размещён центральный вкладыш 6, выполненный с нижней цилиндрической поверхностью 6.1, которая является ответной контактной поверхностью для нижней цилиндрической поверхности 5.6 посадочного паза 5.5 центральной опоры 5, и с круглым отверстием 6.2 для размещения стержня 3, диаметром, соответствующим диаметру стержня 3.
Соединительный конец 2.2 подковой части 2 опирается нижней опорной поверхностью 2.5 на опорное основание 5.2 центральной опоры 5. Стойки 5.3 центральной опоры 5 при этом размещены внутри сквозной полости соединительного конца 2.2 поводковой части 2. В варианте выполнения стоек 5.3 параллельными друг другу их фиксация в сквозной полости соединительного конца 2.2 поводковой части 2 осуществляется за счёт выполнения сквозной полости с поперечным сечением цилиндрической, либо округлой вытянутой формы, соответствующим поперечному сечению центральной опоры 5 на уровне стоек 5.3 с наружными цилиндрическими поверхностями 5.4. В варианте выполнения стоек 5.3 наклонными к их наружным цилиндрическим поверхностям 5.4 ответными контактными внутренними цилиндрическими поверхностями 7.1 примыкают поперечные вкладыши 7. Такой вариант выполнения конструкции позволяет повысить ремонтопригодность за счёт возможности смены поперечных вкладышей 7 при их износе в процессе эксплуатации. Поперечные вкладыши 7 имеют прямоугольную форму и размещены в гнёздах 2.7, выполненных в поперечных стенках 2.4 соединительного конца 2.2 поводковой части 2 и имеющих ответную прямоугольную форму. Фиксация поперечных вкладышей 7 в гнёздах 2.7 осуществляется винтовым соединением.
Стержень 3 размещён в соосно расположенных отверстии 6.2 центрального вкладыша 6, отверстиях 1.4 соединительного конца 1.2 пятниковой части 1 и отверстиях 2.6 соединительного конца 2.2 поводковой части 2. Стержень 3, таким образом, располагается в собранном устройстве горизонтально. При этом геометрический центр О расположен на оси 3.1 стержня 3.
Для размещения стержня 3 в отверстия 1.4 соединительного конца 1.2 пятниковой части 1 возможны два варианта выполнения конструкции. По одному из вариантов, стержень 3 размещён непосредственно в отверстиях 1.4, которые при этом выполнены круглыми, диаметром, соответствующим наружному диаметру стержня 3 для обеспечения беззазорной посадки. Для фиксации в устройстве стержень 3 выполнен на одном конце с торцевым буртиком 3.2 и на противоположном конце с отверстием для установки, например, шплинта. По второму из вариантов, стержень 3 размещён в отверстиях 8.1 продольных вкладышей 8, которые имеют прямоугольную форму и, в свою очередь, вставлены в отверстия 1.4 соединительного конца 1.2 пятниковой части 1, имеющие ответную прямоугольную форму. Отверстия 8.1 продольных вкладышей 8 выполнены при этом круглыми, диаметром, соответствующим наружному диаметру стержня 3 для обеспечения беззазорной посадки. Продольные вкладыши 8 зафиксированы в отверстиях 1.4 при помощи клиновых вставок 9, которые крепятся к боковым стенкам 1.3 соединительного конца 1.2 пятниковой части 1 болтовым соединением. Для фиксации в устройстве стержень 3 выполнен с буртиками 3.3, взаимодействующими с внутренними торцевыми поверхностями продольных вкладышей 8.
Повышение технологичности при изготовлении, техническом обслуживании и ремонте предлагаемого устройства достигается за счёт исключения сложных сферических поверхностей в пятниковой и поводковой частях устройства, реализации съёмной конструкции основных изнашиваемых деталей, таких как кольцевое седло 4, центральная опора 5, центральный вкладыш 6. На контактных поверхностях указанных деталей, подвергаемых повышенному износу, может применяться известная из уровня техники износостойкая защита, в частности, поверхностное упрочнение. Указанные детали, а также стержень 3, поперечные 7 и продольные 8 вкладыши, могут быть изготовлены из износостойких материалов.
Предлагаемая конструкция устройства сочленения грузовых вагонов обеспечивает достаточную величину отклонений поводковой части 2 относительно пятниковой части 1 для компенсации вертикальных и горизонтальных переломов и других неровностей рельсового пути при их прохождении сочленёнными вагонами. Предлагаемая конструкция устройства также обеспечивает три степени свободы относительно продольной оси О-x, поперечной оси О-y и вертикальной оси О-z.
Необходимые при движении вагона отклонения поводковой части 2 вокруг продольной оси О-x обеспечиваются поворотом поводковой части 2 совместно с центральной опорой 5 вокруг общего геометрического центра О сферических поверхностей 4.1 и 5.1 кольцевого седла 4 и центральной опоры 5, соответственно, что возможно за счёт контактного взаимодействия между центральным вкладышем 6, в котором установлен стержень 3, и центральной опорой 5 по цилиндрическим поверхностям 6.1 и 5.6, соответственно.
Необходимые при движении вагона отклонения поводковой части 2 вокруг поперечной оси О-y обеспечиваются поворотом поводковой части 2 совместно с центральной опорой 5 и центральным вкладышем 6 вокруг общего геометрического центра О сферических поверхностей 4.1 и 5.1 кольцевого седла 4 и центральной опоры 5, соответственно, что возможно за счёт расположения геометрического центра О на оси 3.1 стержня 3.
Необходимые при движении вагона отклонения поводковой части 2 вокруг вертикальной оси О-z обеспечиваются поворотом поводковой части 2 вокруг оси 5.7 центральной опоры 5, что возможно за счёт наличия вытянутых в продольном направлении устройства отверстий 2.6 в боковых стенках 2.3 соединительного конца 2.1 поводковой части 2.