PL217776B1 - Zespół sprzęgowy do łączenia wagonów kolejowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół sprzęgowy do łączenia wagonów kolejowych. W szczególności wynalazek dotyczy konstrukcji centralnego zespołu sprzęgowego nadającego się do przenoszenia zwiększonych wzdłużnych sił ściskających, występujących głównie przy sprzęganiu z prędkościami przekraczającymi dopuszczalne oraz w sytuacjach nadzwyczajnych takich jak zderzenia wagonów kolejowych.

Z opisu patentowego WO9839193 znany jest zespół sprzęgowy zastosowany w ostoi do wagonów kolejowych. Znane rozwiązanie ma dwie środkowe belki wzdłużne umieszczone po obydwu stronach osi wzdłużnej wagonu. Zespół sprzęgowy przeznaczony do przenoszenia wzdłużnych sił rozciągających i ściskających zawiera aparat pociągowy umieszczony pomiędzy oporą tylną i oporą przednią, w przestrzeni pomiędzy środkowymi belkami ramy wagonu. W takim rozwiązaniu możliwie jest również zastosowanie dodatkowych elementów amortyzujących, przeznaczonych do wyrównywania siły pociągowej i do tłumienia energii hamowania. Ze względów konstrukcyjnych takie dodatkowe elementy amortyzujące mogą być umieszczone pomiędzy oporą tylną a oporą przednią, a w szczególności między oporą przednią a aparatem pociągowym, w samym aparacie pociągowym lub pomiędzy oporą tylną i aparatem pociągowym.

Z opisu patentowego EP1431157 znana jest również ostoja do wagonów kolejowych, w której dla zwiększenia zdolności tłumienia energii, spowodowanej występowaniem zwiększonych sił ściskających, w zespole sprzęgowym zastosowano dodatkową amortyzującą głowicę mocowaną rozłącznie pod środkowymi belkami ramy wagonu.

Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie zespołu sprzęgowego do łączenia wagonów kolejowych, który przy swej małej masie i prostej konstrukcji byłby zdolny do amortyzowania i pochłaniania dużych energii występujących w ostojach wagonów kolejowych, zwłaszcza przy sprzęganiu z prędkościami przekraczającymi dopuszczalne, oraz w sytuacjach nadzwyczajnych takich jak zderzenia wagonów kolejowych, przy zapewnieniu właściwej amortyzacji zmiennych sił rozciągających i ściskających występujących podczas zwykłej eksploatacji.

Zespół sprzęgowy do łączenia wagonów kolejowych ma aparat pociągowy umieszczony pomiędzy oporą przednią i oporą tylną w przestrzeni pomiędzy środkowymi belkami ramy wagonu. Rozwiązanie charakteryzuje się tym, że opora przednia jest sztywno połączona z środkowymi belkami ramy wagonu/ zaś opora tylna jest osadzona przesuwnie pomiędzy środkowymi belkami ramy wagonu. Za oporą tylną jest umieszczony wspornik zamocowany na stałe do ramy wagonu, przy czym pomiędzy wspornikiem a oporą tylną jest umiejscowiony zespół pochłaniania zwiększonej energii, który stanowi drąg zamocowany na stałe do opory tylnej i umieszczony przesuwnie w prowadzącym otworze wykonanym w ścianie czołowej wspornika, zaś na obwodzie otworu zamocowane są skrawające noże.

W korzystnym rozwiązaniu, w aparacie pociągowym zamontowany jest zespół amortyzujący.

Korzystnie, wspornik ma ściany boczne oraz prostopadłą do nich ścianę czołową o zwiększonej grubości i jest zamocowany na stałe do środkowych belek ramy wagonu.

Korzystnie, wspornik jest zamocowany na stałe do środkowych belek za pomocą połączenia nitowego, śrubowego lub spawanego.

Korzystnie, skrawające noże mają ostrza tnące umieszczone w wyżłobieniach prowadzących wykonanych na powierzchni drąga.

Korzystnie, skrawające noże mają części trzonkowe osadzone w promieniowych wycięciach wykonanych w ścianie czołowej wspornika.

W bardziej korzystnym rozwiązaniu drąg ma postać tulei.

Korzystnie, drąg jest ustalony w prowadzącym otworze poprzez tuleję.

Korzystnie, drąg jest ustalony w prowadzącym otworze poprzez co najmniej jeden ścinany kołek.

W innym korzystnym rozwiązaniu drąg jest ustalony w prowadzącym otworze poprzez oporowy występ umieszczony przed ostrzem tnącym skrawającego noża.

Wykonanie opory tylnej w postaci przesuwnej względem środkowych belek, i zamocowanie wspornika do ramy wagonu w oddaleniu od opory tylnej umożliwia wykorzystanie przestrzeni powstałej pomiędzy tymi elementami do umiejscowienia zespołu pochłaniania zwiększonej energii.

Wykonanie zespołu pochłaniania zwiększonej energii w postaci drąga zamocowanego na stałe do opory tylnej, umiejscowionego przesuwnie w prowadzącym otworze z nożami skrawającymi w ścianie czołowej wspornika, umożliwia wykorzystanie tego prowadzącego otworu także jako prowadnicy przesuwnej opory tylnej.

PL 217 776 B1

Przedmiot wynalazku został zilustrowany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespół sprzęgowy według wynalazku umiejscowiony w podwoziu pojazdu szynowego w widoku perspektywicznym, fig. 2 - zespół z fig. 1 w widoku z góry, fig. 3 - zespół sprzęgowy w widoku perspektywicznym, fig. 4 - zespół sprzęgowy w widoku z góry, fig. 5 - oporę tylną zamocowaną do wspornika w widoku perspektywicznym, fig. 6 - oporę tylną zamocowaną do wspornika w przekroju podłużnym, fig. 7 - konstrukcję wspornika w widoku perspektywicznym bez przykręconych noży skrawających i bez tulei skrawanej, fig. 8 - szczegół rozwiązania przeznaczonego do ustalania siły granicznej uwolnienia opory tylnej, fig. 9 - inne rozwiązanie przeznaczone od ustalania siły granicznej uwolnienia opory tylnej, fig. 10 - następny przykład ustalania siły granicznej uwolnienia opory tylnej, fig. 11 - zespół sprzęgowy według wynalazku bez opory przedniej w widoku perspektywicznym, fig. 12 - zespół sprzęgowy według wynalazku bez opory przedniej po całkowitej deformacji w widoku perspektywicznym, fig. 13 - część zespołu sprzęgowego według wynalazku podczas deformacji w widoku perspektywicznym, fig. 14 - częściowy przekrój podłużny przez wspornik podczas deformacji, fig. 15 - oporę tylną przesuniętą względem wspornika po całkowitej deformacji w przekroju podłużnym, zaś fig. 16 - oporę tylną przesuniętą względem wspornika po całkowitej deformacji w widoku perspektywicznym.

Figura 1 i fig. 2 przedstawiają usytuowanie zespołu sprzęgowego według wynalazku w ostoi wagonu kolejowego. Uwidoczniona ostoja wagonu kolejowego ma środkowe belki 1, 2 ułożone po obu stronach osi podłużnej wagonu, połączone z belką czołową 3. Pomiędzy środkowymi belkami 1, 2 zamocowana jest sztywno opora przednia 6, a opora tylna 7 jest osadzona luźno pomiędzy tymi belkami i połączona sztywno, poprzez drąg 8, ze wspornikiem 9 zamocowanym na stałe do ramy wagonu poprzez przynitowanie, przykręcenie śrubami lub przyspawanie do wewnętrznej powierzchni środkowych belek 1, 2. Zespół sprzęgowy według wynalazku umieszczony w ostoi wagonu kolejowego ma aparat pociągowy 10 umieszczony pomiędzy oporą przednią 6 i oporą tylną 7, w którym zamontowany jest zespół 11 amortyzujący pochłaniający energię, mający za zadanie wyrównywanie zmiennych sił rozciągających i ściskających występujących podczas zwykłej eksploatacji. Przestrzeń pomiędzy oporą tylną 7 a wspornikiem 9 jest przeznaczona na osadzenie zespołu 12 pochłaniania zwiększonej energii, co zostało dokładniej pokazane na fig. 3 i fig. 4 przedstawiających zespół sprzęgowy według wynalazku w widoku perspektywicznym i w widoku z góry.

W rozwiązaniu według zilustrowanego na fig. 3 i fig. 4 przykładu wykonania, zespół 12 pochłaniania zwiększonej energii stanowi drąg 8 zamocowany na stałe do opory tylnej 7 i umieszczony z możliwością przesuwu w prowadzącym otworze 13, wykonanym w ścianie czołowej 14 wspornika 9.

Możliwość pochłaniania zwiększonej energii jest realizowana poprzez zamocowanie skrawających noży 15 na obwodzie prowadzącego otworu 13 i wprowadzenie ostrzy skrawających noży 15 w głąb powierzchni zewnętrznej drąga 8. Siła pociągowa oraz siła hamowania są przenoszone na aparat pociągowy 10, umieszczony pomiędzy oporą przednią 6 i oporą tylną 7, poprzez belkę 16 połączoną z głowicą sprzęgową 17.

Figura 5 i fig. 6 przedstawiają zespół 12 pochłaniania zwiększonej energii w postaci drąga 8 zamocowanego na stałe do opory tylnej 7 i umieszczonego z możliwością przesuwu w prowadzącym otworze 13, wykonanym w ścianie czołowej 14 wspornika 9. Otwory 18 wykonane w bocznych ścianach 19 wspornika 9 są przeznaczone do wykonania połączenia nitowego lub śrubowego wspornika 9 ze środkowymi belkami 1, 2 ramy wagonu kolejowego.

W przekroju podłużnym, przedstawionym na fig. 6, drąg 8 ma postać rury, która swym jednym końcem jest przyspawana do opory tylnej 7. Drugi koniec rurowego drąga 8 jest umieszczony z możliwością przesuwu w prowadzącym otworze 13 wspornika 9, przy czym drąg 8 jest zabezpieczony przed swobodnym przesuwem w tym otworze poprzez gwintowaną tuleję 20, której kołnierz 21 jest przyspawany do końca drąga 8 wychodzącego ze ściany czołowej 14. Na wejściu prowadzącego otworu 13 są zamocowane części trzonkowe 15a skrawających noży 15, zaś ostrza tnące 15b tych noży są umieszczone w wyżłobieniach prowadzących 22, o ograniczonej długości, wykonanych na powierzchni drąga 8.

W celu zapewnienia równomiernego rozkładu sił ułatwiających osiowe prowadzenie drąga 8 w prowadzącym otworze 13 podczas pracy zespołu sprzęgowego, części trzonkowe 15a skrawających noży 15 są osadzone w promieniowych wycięciach 23 w równych odstępach kątowych. Kształt i rozmieszczenie promieniowych wycięć 23 pokazano na fig. 7, na której przedstawiono wspornik 9 w rzucie perspektywicznym przed przykręceniem skrawających noży 15 i przed jego zamontowaniem

PL 217 776 B1 w konstrukcji zespołu sprzęgowego według wynalazku. Jak przedstawiono na fig. 1 - wspornik 9 ma ściany boczne 19 prostopadłe do ściany czołowej 14 o zwiększonej grubości.

Figura 8 przedstawia szczegół rozwiązania przeznaczonego do ustalania siły granicznej uwolnienia przesuwu drąga 8, a przez to również przesuwu opory tylnej 7. Koniec rurowego drąga 8 jest umieszczony z możliwością przesuwu w prowadzącym otworze 13 wspornika 9, przy czym drąg 8 jest zabezpieczony przed swobodnym przesuwem w tym otworze poprzez zrywaną tuleję 20, której gwintowana część 24 jest wkręcona we wspornik 9, a druga część, stanowiąca kołnierz 21 jest przyspawana do drąga 8. Na wejściu prowadzącego otworu 13 są zamocowane części trzonkowe 15a skrawających noży 15, zaś ostrza tnące 15b tych noży są umieszczone w wyżłobieniach prowadzących 22 wykonanych w drągu 8.

Figura 9 przedstawia szczegół alternatywnego rozwiązania przeznaczonego do ustalania siły granicznej uwolnienia przesuwu drąga 8. W przedstawionym rozwiązaniu siła graniczna uwalniania drąga 8 jest ustalona przez siłę ścinania kołków 25 przechodzących przez ścianę wspornika 9 oraz przez ścianę tulejowego drąga 8.

W innym rozwiązaniu na fig. 10, siła graniczna uwolnienia przesuwu drąga 8 względem wspornika 9 jest ustalona przez oporowe występy 26 umieszczone na drągu 8. Oporowe występy 26 mogą przyjmować formę miejscowych zgrubień materiału drąga 8 umiejscowionych przed ostrzem tnącym 15b skrawającego noża 15, albo mogą być wykonane jako pierścieniowe zgrubienie na całym obwodzie tego drąga w sąsiedztwie ostrza tnącego 15b.

Na fig. 11 pokazany jest zespół sprzęgowy według wynalazku w widoku perspektywicznym bez opory przedniej, a na fig. 12 ten sam zespół sprzęgowy po całkowitej deformacji powstałej w wyniku zderzenia wagonów kolejowych. Jak pokazano na fig. 12, podczas zderzenia następuje przemieszczenie aparatu pociągowego 10 umieszczonego pomiędzy środkowymi belkami 1, 2, a wraz z nim przemieszczeniu ulega drąg 8 zamocowany do opory tylnej 7 osadzonej przesuwnie względem tych środkowych belek 1, 2, co powoduje, że skrawające noże 15 umieszczone na wsporniku 9 wykonują operację nacinania podłużnych rowków 27 na powierzchni drąga 8, pochłaniając energie kinetyczną zderzenia.

Operacja nacinania podłużnych rowków 27 na powierzchni drąga 8 jest dokładniej zilustrowana na fig. 13, przedstawiającej część zespołu sprzęgowego według wynalazku w trakcie deformacji w widoku perspektywicznym.

Figura 14 przedstawia częściowy przekrój podłużny przez wspornik 9 i drąg 8 podczas operacji nacinania podłużnych rowków 27. Aby mogła się rozpocząć operacja nacinania podłużnych rowków 27 na powierzchni drąga 8, siła zderzenia powinna przekroczyć granicę wytrzymałości na zrywanie tulei 20, pokazanej w stanie nierozerwanym na fig. 8, w wyniku czego gwintowana część 24 zrywanej tulei 20 pozostaje w gwintowanym podcięciu prowadzącego otworu 13, a jej oderwana druga część, stanowiąca kołnierz 21, pozostaje na drągu 8.

Maksymalne przesunięcie opory tylnej 7 względem wspornika 9 po wykonaniu całej pracy związanej z nacięciem rowków 27 na drągu 8 jest przedstawione na fig. 15, w przekroju poprzecznym, a widok perspektywiczny tego usytuowania opory tylnej I względem wspornika 9 przedstawia fig. 16.

Claims (10)

1. Zespół sprzęgowy do łączenia wagonów kolejowych, zawierający aparat pociągowy umieszczony pomiędzy oporą przednią i oporą tylną w przestrzeni pomiędzy środkowymi belkami ramy wagonu, znamienny tym, że opora przednia (6) jest sztywno połączona ze środkowymi belkami (1, 2) ramy wagonu, zaś opora tylna (7) jest osadzona przesuwnie pomiędzy tymi belkami (1, 2), a za oporą tylną (7) jest umieszczony wspornik (9) zamocowany na stałe do ramy wagonu, przy czym pomiędzy wspornikiem (9) a oporą tylną (7) jest umiejscowiony zespół (12) pochłaniania zwiększonej energii, który stanowi drąg (8) zamocowany na stałe do opory tylnej (7) i umieszczony przesuwnie w prowadzącym otworze (13) wykonanym w ścianie czołowej (14) wspornika (9), przy czym na obwodzie otworu (13) zamocowane są skrawające noże (15).

2. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w aparacie pociągowym (10) zamontowany jest zespół amortyzujący (11).

PL 217 776 B1

3. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wspornik (9) ma ściany boczne (19) oraz prostopadłą do nich ścianę czołową (14) o zwiększonej grubości i jest zamocowany na stałe do środkowych belek (1, 2) ramy wagonu.

4. Zespół sprzęgowy według zastrz. 3, znamienny tym, że wspornik (9) jest zamocowany na stałe do środkowych belek (1, 2) za pomocą połączenia nitowego, śrubowego lub spawanego.

5. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że skrawające noże (15) mają ostrza tnące (15b) umieszczone w wyżłobieniach prowadzących (22), wykonanych na powierzchni drąga (8).

6. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że skrawające noże (15) mają części trzonkowe (15a) osadzone w promieniowych wycięciach (23) wykonanych w ścianie czołowej (14) wspornika (9).

7. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że drąg (8) ma postać tulei.

8. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że drąg (8) jest ustalony w prowadzącym otworze (13) poprzez tuleję (20).

9. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że drąg (8) jest ustalony w prowadzącym otworze (13) poprzez co najmniej jeden ścinany kołek (25).

10. Zespół sprzęgowy według zastrz. 1, znamienny tym, że drąg (8) jest ustalony w prowadzącym otworze (13) poprzez oporowy występ (26) umieszczony przed ostrzem tnącym (15b) skrawającego noża (15).