PL193395B1 - Klocek cierny do wózka kolejowego wagonu towarowego i wózek kolejowego wagonu towarowego - Google Patents

Abstract

1. Klocek cierny do wózka kolejowego wa- gonu towarowego, który posiada pionowa scia- ne tylna biegnaca w przyblizeniu na calej bocz- nej szerokosci klocka ciernego, sciane nachy- lona biegnaca w dól pod katem ostrym od gór- nego polozenia bocznego polaczenia z poloze- niem górnym pionowej sciany tylnej, odcinek dolny biegnacy od i w zasadzie prostopadle do dolnej czesci pionowej sciany tylnej do dolnej czesci sciany nachylonej, sciany boczne, z których kazda biegnie od zewnetrznych kra- wedzi wspomnianej pionowej sciany tylnej, sciany nachylonej i odcinka dolnego, oraz we- wnetrzna sciane podtrzymujaca biegnaca od w zasadzie bocznego przeciecia centralne- go z wewnetrzna powierzchnia pionowej sciany tylnej do w zasadzie bocznego centralnego przeciecia z wewnetrzna powierzchnia sciany nachylonej, znamienny tym, ze klocek cier- ny (40) jest wykonany ze staliwa. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klocek cierny do wózka kolejowego wagonu towarowego i wózek kolejowego wagonu towarowego w układzie tłumiącym albo hamującym wózka kolejowego wagonu towarowego, a w szczególności klocek cierny z jedną nachyloną powierzchnią klinową do zastosowania w połączeniu hamującym ze zmiennym tłumieniem w wózku towarowego wagonu kolejowego pomiędzy końcami poprzecznicy i kieszeniami poprzecznicy w ramie bocznej.

Jak przedstawiono w opisach patentowych USA 4 426 934 i 4 637 319, typowy trzyczęściowy wózek kolejowego wagonu towarowego stosowany obecnie zawiera dwie ramy boczne w poprzecznym odstępie od siebie, które mają zwykle integralną konstrukcję staliwną i poprzecznicę biegnącą poprzecznie pomiędzy ramami bocznymi. Poprzecznicę zwykle również ma integralną staliwną. Końce poprzecznicy są podtrzymywane na kompletach sprężyn z ciężarem wagonu towarowego jako takim podtrzymywanym na środkowej płycie i bocznych podporach górnej powierzchni poprzecznicy. Oś i zestawy kół wchodzą do wideł maźniczych końców ramy bocznej ustawionych podłużnie.

Gdy towarowy wagon kolejowy porusza się po torze kolejowym, wagon jest poddany działaniu typowych pionowych i poziomych sił składowych, które powodują, że poprzecznica przesuwa się pionowo wewnątrz otworów poprzecznicy w ramie bocznej. Ruch taki jest pochłaniany przez komplety sprężyn wewnątrz otworów ramy bocznej. Dolne końce sprężyn są podpierane na powierzchni podpierania kompletów sprężyn ramy bocznej z górnymi końcami sprężyn podpierającymi dolną krawędź końców poprzecznicy.

Konieczne jest zapewnienie hamowania albo tłumienia dla poprzecznicy, aby ograniczyć ruch poprzecznicy. Takie tłumienie zapewnione jest przez klocki cierne, które umieszczone są w tak zwanych kieszeniach klocków ciernych utworzonych na zewnętrznych końcach poprzecznicy. Każdy koniec poprzecznicy zawiera dwie takie kieszenie klocków ciernych utworzone przez nachylone powierzchnie skierowane bocznie po każdej stronie końca poprzecznicy. W wózku kolejowym o konstrukcji zmiennego tłumienia, dolna część klocka ciernego jest podtrzymywana przez sprężynę albo komplet sprężyn, który biegnie do powierzchni podtrzymywania sprężyn ramy bocznej. Ten typ wózka jest znany jako wózek ze zmiennym tłumieniem, ponieważ siła ściskająca pochodzącą od sprężyny podtrzymującej klocek zmienia się podczas względnego pionowego ruchu pomiędzy poprzecznicą i ramą boczną. Klocki cierne w takich wózkach ze zmiennym tłumieniem posiadają zwykle jedną nachyloną powierzchnię klinową biegnącą na całej bocznej szerokości samego klocka ciernego.

Takie klocki cierne do zastosowania w wózkach kolejowych towarowych wagonów ze zmiennym tłumieniem wykonywano tradycyjnie z żeliwa. Hartowane żeliwo sferoidalne stosowane w takich klockach ciernych produkuje się zwykle przy twardości Brinella 331-385. Współczynnik tarcia takich klocków żeliwnych przy obciążeniu 23,4 kG na cm kwadratowy (psi) wynosi około 0,177, a przy obciążeniu około 35,15 kG na cm kwadratowy (psi) około 0,206. Rozproszenie energii takich żeliwnych klocków ciernych w centymetrowych kipach wynosi około 14,65 dla skoku 2,32 cm oraz około 8,58 dla skoku 1,27 cm.

Zwykle stosuje się pionową wykładzinę wideł maźnicy wzdłuż pionowej strony ramy bocznej, która styka się z pionową ścianą klocka ciernego.

Jak omówiono w wymienionych wyżej dwóch opisach patentowych, może wystąpić niepożądane ścieranie wzdłuż ściany kieszeni klocka ciernego poprzecznicy w takich wózkach, gdy żeliwny klocek cierny trze o ścianę podczas względnego ruchu pomiędzy poprzecznicą i ramą boczną. Takie ścieranie może w końcu spowodować taki stan, że nastąpi zatarcie klocka ciernego i zakleszczenie albo zablokowanie, przez co ograniczony jest ruch tłumiący poprzecznicy na komplecie sprężyn. Taka blokada powoduje, że ogromne siły związane z kołami i osiami podtrzymującymi załadowany kolejowy wagon towarowy są przenoszone z ram bocznych poprzez klocek cierny bezpośrednio na nachyloną powierzchnię kieszeni poprzecznicy. Warunek ten może spowodować stan nadmiernego obciążenia, tworzenie się pęknięć zmęczeniowych i ewentualnie uszkodzenie konstrukcji końca poprzecznicy.

Układ do rozwiązywania tego problemu jest przedstawiony w opisie patentowym USA 4 426 934 i zawiera wykładzinę wideł maźnicy umieszczoną w kieszeni klocka ciernego poprzecznicy. Celem tej wykładziny wideł maźnicy jest ochrona nachylonej powierzchni kieszeni klocka ciernego poprzecznicy, jak również dwóch ścian bocznych takiej kieszeni. Taki układ nie został bezpośrednio przyjęty i jest trudny w instalacji, ponieważ wykładziny wideł maźnicy zwykle się obluzowują podczas pracy i mogą spowodować stan, którego wynikiem może być dalsze błędne funkcjonowanie wózka kolejowego wagonu towarowego.

PL 193 395 B1

Kolejne rozwiązanie jest przedstawione w opisie patentowym USA 4 637 319, dotyczy ono głównie żłobienia spowodowanego przez takie żeliwne klocki cierne. Takie klocki zawierają otwór na kołek, umożliwiający montaż wózka kolejowego wagonu towarowego. Trzeba utrzymywać klocek cierny w poprzecznicy podczas montażu albo obsługi technicznej wózka. Kołek przytrzymujący przechodzi przez otwory na kołek w kieszeni klocka ciernego poprzecznicy i przez sam klocek cierny, aby umożliwić przytrzymywanie klocka ciernego na miejscu. Przy obsłudze kołek wyjmuje się i klocek przesuwa się pionowo w typowy sposób hamujący. Jednak klocek zużywa się na zewnętrznej ściance kieszeni poprzecznicy poprzez ruch krawędzi otworu na kołek w klocku ciernym względem zewnętrznej kieszeni poprzecznicy. W ściance kieszeni tworzy się występ biegnący na zewnątrz krawędzi otworu na kołek, blokując w końcu klocek cierny. Patent USA 4 637 319 stanowi rozwiązanie tego problemu przez zastosowanie wgłębienia wzdłuż zewnętrznej kieszeni klocka ciernego poprzecznicy, przez co umożliwia się ruch klocka ciernego bez zużywania poprzez towarzyszący otwór na kołek w klocku ciernym.

Żadne z tych rozwiązań nie dotyczy rzeczywistego problemu w takich wózkach towarowych wagonów kolejowych ze zmiennym tłumieniem, czyli nieodłącznej twardości i własności ściernych żeliwnego klocka ciernego w staliwnej kieszeni klocka ciernego poprzecznicy.

Podsumowanie wynalazku

Niniejszy wynalazek dostarcza ulepszony staliwny klocek cierny do zastosowania w układzie hamującym w połączeniu poprzecznicy wózka kolejowego wagonu towarowego i ramy bocznej.

Staliwny klocek cierny według niniejszego wynalazku nadaje się zwłaszcza do zastosowania w ciernym układzie hamującym ze zmiennym tłumieniem i w wózku kolejowego wagonu towarowego, w którym wykorzystuje się układ klocka ciernego ze zmiennym tłumieniem pomiędzy końcem poprzecznicy i ramą boczną. Działanie staliwnego klocka ciernego według niniejszego wynalazku jest poprawione w porównaniu z klockiem żeliwnym, ponieważ współczynnik tarcia staliwnego klocka ciernego przy obciążeniu 333 psi wynosi około 0,194 a przy obciążeniu 500 psi około 0,211. Ponadto rozproszenie energii w centymetrowych KIPS dla staliwnego klocka ciernego według niniejszego wynalazku dla skoku 2,32 cm wynosi 15,51 a dla skoku 1,27 cm wynosi 9,11. Poprawę w działaniu widać wyraźnie z charakterystyki wspomnianego wyżej żeliwnego klocka ciernego.

Poprawiona zostanie również niezawodność staliwnego klocka ciernego w wykorzystaniu w tradycyjnym wózku kolejowego wagonu towarowego. Staliwny klocek cierny nie będzie się nadmiernie zużywał w kieszeni staliwnej poprzecznicy, co mogłoby prowadzić do zablokowania klocka ciernego, a nawet uszkodzenia samej poprzecznicy. Oczywisty jest wzrost bezpieczeństwa kolejowych wagonów towarowych, w których wykorzystuje się takie klocki staliwne.

Koszt takich wózków kolejowych wagonów towarowych, w których wykorzystuje się staliwne klocki cierne będzie niższy w porównaniu z wózkami wagonów towarowych, w których trzeba stosować kieszeniową wykładzinę wideł maźnicy, aby chronić nachyloną powierzchnię poprzecznicy przed twardością właściwą dla żeliwnego klocka ciernego. Jest również oczywiste, że zostanie przedłużony czas eksploatacji takiego wózka kolejowego wagonu towarowego, w którym stosuje się staliwny klocek cierny.

Głównym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie ulepszonego klocka ciernego ze staliwa, aby zapewnić ulepszone funkcjonowanie w wózku kolejowego wagonu towarowego.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia w perspektywie wózek kolejowego wagonu towarowego posiadający poprzecznicę wchodzącą pomiędzy dwie ramy boczne znajdujące się w poprzecznym odstępie, fig. 2 - zdemontowany koniec poprzecznicy i kieszeń ramy bocznej w wózku kolejowego wagonu towarowego ze zmiennym tłumieniem, fig. 3 - rzut boczny i częściowy przekrój poprzeczny końca poprzecznicy wchodzącego do otworu ramy bocznej wózka kolejowego wagonu towarowego ze zmiennym tłumieniem, fig. 4 - widok z boku ulepszonego klocka ciernego według niniejszego wynalazku, a fig. 5 - ulepszony klocek cierny według niniejszego wynalazku w perspektywie.

Szczegółowy opis korzystnego przykładu wykonania

Na fig. 1, pokazany jest typowy trzyczęściowy wózek 10 kolejowego wagonu towarowego. Wózek 10 kolejowego wagonu towarowego jest złożony ze staliwnych ram bocznych 12 i 14, które są identyczne i znajdują się w odstępie od siebie. Zestawy osi i kół 18 i 20 wchodzą do końcowych otworów 26 i 28 wideł maźniczych ramy bocznej 12 i podobnych końcowych otworów wideł maźniczych ramy bocznej 14. Koniec 22 poprzecznicy 16 przechodzi przez otwór 30 ramy bocznej 12 i jest w nim przytrzymywany, podobny koniec 24 poprzecznicy 16 wchodzi do podobnego otworu w ramie bocznej 14.

PL 193 395 B1

Sprężyny podtrzymujące w komplecie sprężyn 32 są skierowane w górę od odcinka 34 podtrzymującego komplet sprężyn 32 ramy bocznej 12. Podobny komplet sprężyn 32 jest skierowany w górę od ramy bocznej 14 do podtrzymującego końca 24 poprzecznicy.

Na fig. 2 i 3 pokazany jest szczegółowo koniec 22 poprzecznicy podtrzymywany na komplecie sprężyn 32 biegnącym w górę od odcinka 34 podtrzymującego sprężyny ramy bocznej 12, 14. Klocek cierny 40 widać jako podtrzymywany przez komplet sprężyn 42, który biegnie w górę od odcinka 34 podtrzymującego komplet sprężyn ramy 32 bocznej 12, 14. Pionowa ściana 48 klocka ciernego 40 styka się z wykładziną wideł maźniczych 60, która zwykle jest połączona śrubowo i przyspawana do przytrzymującego ją odcinka ramy bocznej 12, natomiast nachylona ścianka 46 klocka ciernego 40 styka się ze ścianką klinową 38 nachylonych kieszeni w końcu 22 poprzecznicy 16. Widać od razu, że siły pochodzące od kompletu sprężyn 42 zmieniają się wraz z pionowym rozmieszczeniem poprzecznicy 16 i związanego z nią klocka ciernego 40.

Na fig. 4 i 5 pokazany jest szczegółowo klocek cierny 40. Klocek cierny 40 jest wykonany z materiału staliwnego i zwykle ma jednorodną budowę. Jednak aby zmniejszyć ciężar, klocek cierny 40 jest w dużej części pusty w środku, z odpowiednimi ściankami wzmacniającymi i żebrami podtrzymującymi. Pokazany klocek cierny 40 ma w zasadzie pionową tylną ścianę 48, która biegnie przez całą szerokość klocka ciernego 40. Odcinek dolny 44 biegnie poprzecznie od przecięcia z pionową tylną ścianą 48. Ściana nachylona 46 biegnie w dół od przecięcia z pionową ścianą 48 pod kątem ostrym. Korzystny kąt wynosi zwykle 32 stopnie. Nachylona ścianka 46 biegnie również na całej szerokości klocka ciernego 40. Dolna krawędź nachylonej ścianki 46 łączy się ze ścianą dolną 44.

Typowym materiałem na klocek cierny 40 jest staliwo AISl/SAE Grade 1527. Skład chemiczny takiej stali jest następujący: węgiel około 0,27% i mangan około 1,6% o twardości Brinella 418-512.

Wewnętrzne żebro 56 na ogół biegnie od bocznego centralnego pionowego przecięcia z tylną ścianą 48 do na ogół pionowego przecięcia z wewnętrzną powierzchnią nachylonej ściany 46. Aby zmniejszyć ciężar, wewnętrzny przekrój 58 wewnętrznego żebra podtrzymującego 56 w zasadzie jest pusty. Ponadto pomiędzy bocznymi krawędziami tylnej ściany 48 i nachylonej ściany 46 biegną ściany boczne 52 i 54, stanowiące dodatkową konstrukcję i zapewniające wytrzymałość. Ściany boczne 52 i 54 również mają puste przekroje wewnętrzne, aby zmniejszyć ciężar.

Claims (12)

1. Klocek cierny do wózka kolejowego wagonu towarowego, który posiada pionową ścianę tylną biegnącą w przybliżeniu na całej bocznej szerokości klocka ciernego, ścianę nachyloną biegnącą w dół pod kątem ostrym od górnego położenia bocznego połączenia z położeniem górnym pionowej ściany tylnej, odcinek dolny biegnący od i w zasadzie prostopadle do dolnej części pionowej ściany tylnej do dolnej części ściany nachylonej, ściany boczne, z których każda biegnie od zewnętrznych krawędzi wspomnianej pionowej ściany tylnej, ściany nachylonej i odcinka dolnego, oraz wewnętrzną ścianę podtrzymującą biegnącą od w zasadzie bocznego przecięcia centralnego z wewnętrzną powierzchnią pionowej ściany tylnej do w zasadzie bocznego centralnego przecięcia z wewnętrzną powierzchnią ściany nachylonej, znamienny tym, że klocek cierny (40) jest wykonany ze staliwa.

2. Klocek według zastrz. 1, znamienny tym, że współczynnik tarcia materiału staliwnego wynosi około 0,194 przy obciążeniu 23,4 kG na cm kwadratowy.

3. Klocek według zastrz. 1, znamienny tym, że współczynnik tarcia materiału staliwnego wynosi około 0,21 przy obciążeniu 35,15 na cm kwadratowy.

4. Klocek według zastrz. 1, znamienny tym, że gdy zainstalowany jest w wózku wagonu towarowego, ma rozpraszanie energii w centymetrowych kipsach około 15,51 dla skoku 2,32 cm.

5. Klocek według zastrz. 1, znamienny tym, że gdy zainstalowany jest w wózku wagonu towarowego, ma rozpraszanie energii w centymetrowych kipsach około 9,41 dla skoku 1,27 cm.

6. Klocek cierny według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonany jest ze stali AISI/SAE Grade 1527.

7. Wózek kolejowego wagonu towarowego, zawierający dwie ramy boczne w odstępie poprzecznym, poprzecznicę biegnącą poprzecznie pomiędzy tymi ramami bocznymi, przy czym poprzecznica ma dwa końce i każdy wchodzi do otworu w każdej ramie bocznej, komplet sprężyn w otworze każdej ramy bocznej do podtrzymywania tego końca poprzecznicy i klocek cierny w każdej nachylonej kieszeni, przy czym klocek cierny zawiera pionową ścianę tylną biegnącą w przybliżeniu na całej bocznej szerokości klocka ciernego, nachyloną ścianę biegnącą w dół pod kątem ostrym od

PL 193 395 B1 górnego położenia bocznego połączenia z położeniem górnym pionowej ściany tylnej, odcinek dolny biegnący od i w zasadzie prostopadle do dolnej części tylnej do dolnej części ściany nachylonej, ściany boczne, z których każda biegnie od zewnętrznych krawędzi pionowej ściany tylnej, ściany nachylonej i odcinka dolnego, oraz wewnętrzną ścianę podtrzymującą biegnącą od w zasadzie bocznego przecięcia centralnego z wewnętrzną powierzchnią pionowej ściany tylnej do w zasadzie bocznego centralnego przecięcia z wewnętrzną powierzchnią ściany nachylonej, znamienny tym, że klocek cierny (40) jest wykonany ze staliwa, w każdym końcu (22, 24) poprzecznicy (16) są dwie nachylone kieszenie, każda z tych nachylonych kieszeni posiada nachyloną ścianę klinową (38), pierwsza ściana boczna odchodzi od tej nachylonej ściany klinowej (38), druga ściana boczna jest w odstępie od pierwszej ściany bocznej i odchodzi od nachylonej ściany klinowej (38), przy czym każda ze ścian bocznych pierwszej i drugiej nachylonej kieszeni poprzecznicy (16) ma płaskie wewnętrzne powierzchnie przy ścianach bocznych (52, 54) klocka ciernego (40).

8. Wózek według zastrz. 7, znamienny tym, że staliwo klocka ciernego (40) ma współczynnik tarcia materiału staliwnego około 0,194 przy obciążeniu 23,4 kG na cm kwadratowy.

9. Wózek według zastrz. 7, znamienny tym, że staliwo klocka ciernego (40) ma współczynnik tarcia materiału staliwnego około 0,211 przy obciążeniu 35,15 kG na cm kwadratowy.

10. Wózek według zastrz. 7, znamienny tym, że staliwo klocka ciernego (40) ma rozpraszanie energii w centymetrowych kipach około 15,51 dla skoku 2,32 cm.

11. Wózek według zastrz. 7, znamienny tym, że klocek cierny (40) ma rozpraszanie energii w centymentrowych kipach około 9,41 dla skoku 1,27 cm.

12. Wózek według zastrz. 7, znamienny tym, że klocek cierny (40) jest wykonany ze stali