RU173124U1

RU173124U1 - Absorber Spring

Info

Publication number: RU173124U1
Application number: RU2017116065U
Authority: RU
Inventors: Александр Валерьевич Габец; Дмитрий Александрович Ким
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталилитейный завод"
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2017-05-05
Publication date: 2017-08-14

Abstract

Полезная модель относится к деталям рельсовых транспортных средств и может использоваться при проектировании и изготовлении пружин для поглощающих аппаратов автосцепного устройства грузовых вагонов.The utility model relates to the details of rail vehicles and can be used in the design and manufacture of springs for absorbing devices of the coupler of freight cars.

Предлагается пружина поглощающего аппарата сцепного устройства грузового вагона, отличающаяся тем, что является конусообразной, имеет термическую обработку на твердость в пределах 375-444 НВ и выполнена из стали 51СrV4. Сечение прутка пружины в рабочем витке предпочтительно является круглым. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

A spring of an absorbing apparatus for a coupling device of a freight wagon is proposed, characterized in that it is conical, has a heat treatment of hardness in the range of 375-444 HB and is made of 51 CrV4 steel. The cross section of the spring bar in the working coil is preferably round. 1 C.p. f-ls, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к деталям рельсовых транспортных средств и может использоваться при проектировании и изготовлении пружин для поглощающих аппаратов автосцепного устройства железнодорожных транспортных средств.The utility model relates to the details of rail vehicles and can be used in the design and manufacture of springs for absorbing devices of the automatic coupler of railway vehicles.

Использование пружин в поглощающих аппаратах широко известно из уровня техники.The use of springs in absorbing devices is well known in the art.

Известно, что пружины, используемые в поглощающих аппаратах таких типов? как ПМК-110 (ПМК-110А), Ш-1-ТМ, Ш-2-Т, Ш-2-В, Ш-6-ТО-4, Ш-6-ТО-4У-120, ПМК-110К-23, являются цилиндрическими и традиционно изготавливаются из сталей следующих марок: 55С2, 55С2А, 60С2, 60С2А, 60С2ХА, 60С2ХФА и других марок по ГОСТ 14959-79.Is it known that springs used in absorbing devices of these types? as PMK-110 (PMK-110A), Sh-1-TM, Sh-2-T, Sh-2-V, Sh-6-TO-4, Sh-6-TO-4U-120, PMK-110K- 23, are cylindrical and are traditionally made of steel of the following grades: 55С2, 55С2А, 60С2, 60С2А, 60С2ХА, 60С2ХФА and other grades according to GOST 14959-79.

Известен фрикционный амортизатор по патенту на полезную модель RU 112881, в котором описан поглощающий аппарат со стальным корпусом в виде прямоугольного стакана, содержащим пружинное возвратно-подпорное устройство, которое представляет собой одну или две параллельные цилиндрические винтовые пружины сжатия жесткостью не более 920 кН/м.Known friction shock absorber according to the patent for utility model RU 112881, which describes an absorbing apparatus with a steel body in the form of a rectangular cup containing a spring reciprocating device, which is one or two parallel cylindrical compression coil springs with a stiffness of not more than 920 kN / m.

Сходное решение содержится и в патенте на изобретение RU 2350500.A similar solution is contained in the patent for invention RU 2350500.

Достоинством этих решений является использование стальных пружин, которые намного более долговечны, чем эластичные элементы.The advantage of these solutions is the use of steel springs, which are much more durable than elastic elements.

Недостатком же указанных решений является выполнение винтовой пружины цилиндрической. Такие пружины имеют ограниченный запас хода и относительно быстро достигают предела сжатия, а при его достижении способны к деформации и даже полному разрушению.The disadvantage of these solutions is the implementation of a coil spring coil. Such springs have a limited power reserve and relatively quickly reach the compression limit, and upon reaching it, they are capable of deformation and even complete destruction.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является получение пружины с улучшенными свойствами за счет выбранной формы и материала. Требуется пружина с увеличенной жесткостью, увеличенным запасом (ходом) сжатия (относительно пружины с равными характеристиками диаметра прутка, количества витков и межвиткового расстояния), уменьшением количества используемого материала (относительно, пружины с равными характеристиками диаметра прутка, количества витков и межвиткового расстояния), увеличением несущей способности пружины.The task to which the claimed utility model is directed is to obtain a spring with improved properties due to the selected shape and material. A spring with increased stiffness, increased stock (stroke) of compression (relative to a spring with equal characteristics of the bar diameter, number of turns and inter-turn distance), a decrease in the amount of material used (relative to a spring with equal characteristics of the diameter of the bar, number of turns and inter-turn distance), an increase bearing capacity of the spring.

Под несущей способностью пружины понимается ее способность к сопротивлению при сжатии, в том числе и горизонтальном. Такую способность также называют поглощающей (поглощательной) или нагрузочной способностью.The bearing capacity of a spring is understood to mean its ability to resist compression, including horizontal. This ability is also called absorption (absorption) or load capacity.

Увеличение несущей способности пружины влечет увеличение усилия, требуемого для сжатия пружины.An increase in the bearing capacity of the spring entails an increase in the force required to compress the spring.

Решение поставленной задачи достигается путем исполнения пружины поглощающего аппарата сцепного устройства грузового вагона конусообразной, при этом пружина имеет термическую обработку на твердость в пределах 375-444 НВ и выполнена из стали 51CrV4.The solution to this problem is achieved by executing the spring of the absorbing apparatus of the coupling device of the freight car cone-shaped, while the spring has heat treatment for hardness in the range of 375-444 HB and is made of 51CrV4 steel.

Химический состав в % материала - сталь 51СrV4:Chemical composition in% of material - steel 51CrV4:

СFROM 0.47-0.550.47-0.55 SiSi до 0.4up to 0.4 MnMn 0.7-1.10.7-1.1 PP до 0.025up to 0.025 SS до 0.025up to 0.025 CrCr 0.9 - 1.20.9 - 1.2 VV 0.10 - 0.250.10 - 0.25 Железо (Fe) и примеси Iron (Fe) and Impurities остальноеrest

Техническим результатом полезной модели является повышение жесткости и несущей способности пружины, получение силовых характеристик для обеспечения требуемой энергоемкости поглощающего аппарата для класса Т1. Дополнительным техническим результатом является бóльшая компактность такой пружины по сравнению с цилиндрическойThe technical result of the utility model is to increase the stiffness and bearing capacity of the spring, obtaining power characteristics to provide the required energy intensity of the absorbing apparatus for class T1. An additional technical result is the greater compactness of such a spring compared to a cylindrical

Конусообразные (то же, что и конусные, конические) пружины повышают стабильность силовых характеристик поглощающего аппарата путем устранения фрикционных автоколебаний. Conical (the same as conical, conical) springs increase the stability of the power characteristics of the absorbing apparatus by eliminating frictional self-oscillations.

Коническая пружина отличается от цилиндрической тем, что при одном и том же количестве витков коническая пружина допускает большее сжатие. Известно, что конические пружины применяются в случаях, когда требуется получить нелинейную силовую характеристику (нелинейность обеспечивает непериодичность колебаний и уменьшает опасность резонанса). Конические пружины в отличие от цилиндрических имеют переменный диаметр витков, который возрастает от одного конца (торца) к другому.A conical spring differs from a cylindrical one in that for the same number of turns, the conical spring allows more compression. It is known that conical springs are used in cases where it is required to obtain a nonlinear power characteristic (nonlinearity ensures non-periodicity of oscillations and reduces the risk of resonance). Conical springs, unlike cylindrical springs, have a variable diameter of turns, which increases from one end (end) to the other.

Может использоваться пружина как с постоянным, так и с переменным шагом витков. Предпочтительным является постоянный шаг.A spring can be used with both constant and variable pitch. Preferred is a constant step.

Может использоваться пружина как с равномерным изменением диаметра витков D, так и с неравномерным. Предпочтительным является равномерное изменение такого диаметра.A spring can be used both with a uniform change in the diameter of the coils D, and with an uneven one. Preferred is a uniform change in this diameter.

Наиболее оптимальным диаметром d прутка пружины при выполнении его круглым в сечении является d от 32 до 40 мм. Предпочтительным диаметром d1 является d1=36.The most optimal diameter d of the spring bar when it is round in cross section is d from 32 to 40 mm. A preferred diameter d1 is d1 = 36.

Пруток пружины в рабочих витках может быть в сечении как круглым, так и овальным, эллипсообразным, уплощенным, квадратным, прямоугольным.The spring bar in the working coils can be either round or oval, ellipsoid, flattened, square, rectangular in cross section.

Наиболее оптимальным для воплощения пружины является правое направление навивки, однако левое также является допустимым.The most optimal for the embodiment of the spring is the right direction of winding, however, the left is also acceptable.

Число рабочих витков n1 может варьироваться от 5 до 8. Наиболее оптимальное значение n1 = 6,5.The number of working turns n1 can vary from 5 to 8. The most optimal value is n1 = 6.5.

Число витков полное n2 также может варьироваться в зависимости от количества рабочих витков. Наиболее оптимальное значение n2 = 8,48 (коррелирует n1 = 6,5).The number of turns total n2 may also vary depending on the number of working turns. The most optimal value is n2 = 8.48 (correlates n1 = 6.5).

Длина развернутой части пружины может варьироваться от 2550 до 4100 мм. При оптимальных величинах n1, n2 и d1 длина развернутой части пружины составит 3324 мм.The length of the deployed part of the spring can vary from 2550 to 4100 mm. With optimal values of n1, n2 and d1, the length of the deployed part of the spring will be 3324 mm.

Диаметр широкого опорного витка D1 может варьироваться от 170 до 180 мм. Наиболее оптимальное значение D1=174 мм.The diameter of the wide support turn D1 can vary from 170 to 180 mm. The most optimal value is D1 = 174 mm.

Диаметр узкого опорного витка D2 может варьироваться от 142 до 152 мм. Наиболее оптимальное значение D2=147 мм.The diameter of the narrow support coil D2 can vary from 142 to 152 mm. The most optimal value is D2 = 147 mm.

После термообработки допускается упрочнение пружины наклепом дробью. After heat treatment, hardening of the spring by hardening with a shot is allowed.

Желательно, чтобы разность между минимальным и максимальным значением шага пружин составляла не более 3 мм.It is desirable that the difference between the minimum and maximum value of the step of the springs is not more than 3 mm.

Желательно, чтобы допуск плоскостности обработанных поверхностей опорных витков составлял не более 1 мм.It is desirable that the flatness tolerance of the machined surfaces of the support turns is not more than 1 mm.

Желательно, чтобы допуск перпендикулярности оси пружины относительно опорных поверхностей составлял не более 8 мм. It is desirable that the tolerance of the perpendicularity of the spring axis relative to the supporting surfaces is not more than 8 mm.

Желательно, чтобы глубина обезуглероженного слоя пружины составляла не более 2 мм.It is desirable that the depth of the decarburized spring layer is not more than 2 mm.

Допускается покрытие готовой пружины грунтовкой (например, ГФ-0119 по ГОСТ 22343-78) и/или эмалью (например, ПФ-115 по ГОСТ 6565-76).It is allowed to coat the finished spring with a primer (for example, GF-0119 according to GOST 22343-78) and / or enamel (for example, PF-115 according to GOST 6565-76).

Термическая обработка пружины на твердость предпочтительно выполняется следующим образом. Термообработка пружин состоит из закалки и отпуска; при закалке пружины нагреваются в нефтяных или электрических печах до 800°-830°С с выдержкой при этой температуре в течение 5-30 мин в зависимости от размеров пружины; пружины охлаждаются в масле или нефти, пружины из листов значительной толщины - в воде; отпуск ведется при температуре 390-430°С в свинцовой ванне, реже - в нефтяной печи. При указанных температурах пружины выдерживаются 5-30 мин в зависимости от размеров, а затем охлаждаются на воздухе.Heat treatment of the spring for hardness is preferably performed as follows. Heat treatment of springs consists of hardening and tempering; during hardening, the springs are heated in oil or electric furnaces to 800 ° -830 ° C with holding at this temperature for 5-30 minutes, depending on the size of the spring; springs are cooled in oil or oil, springs from sheets of considerable thickness in water; tempering is carried out at a temperature of 390-430 ° C in a lead bath, less often in an oil furnace. At the indicated temperatures, the springs are kept for 5-30 minutes depending on the size, and then cooled in air.

На фиг. 1 показана пружина поглощающего аппарата в горизонтальном положении. На изображении показана пружина, выполненная из стального круглого в сечении прутка путем спиральной навивки прутка. Навивка прутка образует рабочие витки 1 и опорные витки 2 (широкий) и 3 (узкий) пружины. Каждый указанный опорный виток имеет сужающийся (например, конусообразный, или сплющенный, или срезанный) конец прутка 4. Одновременно опорные витки являются торцами (широким и узким), образующими опорные поверхности концов пружины.In FIG. 1 shows the spring of an absorbing apparatus in a horizontal position. The image shows a spring made of a steel bar round in cross section by spiral winding of the bar. The winding of the rod forms working coils 1 and supporting coils 2 (wide) and 3 (narrow) springs. Each specified support coil has a tapered (for example, tapered, or flattened, or cut) end of the bar 4. At the same time, the support coils are ends (wide and narrow) that form the supporting surfaces of the ends of the spring.

Поглощающий аппарат, содержащий предлагаемую пружину, работает следующим образом. Под действием сжимающей нагрузки и подпорного усилия происходит процесс ударного сжатия амортизатора, при этом фрикционные элементы (подвижные фрикционные пластины, фрикционные клинья, неподвижные пластины с металлокерамическими (или композитными) накладками и коническая пружина) делают такое сжатие плавным и гасят энергию столкновения. Дальнейшее разжатие (возврат в исходное состояние) происходит благодаря распрямлению пружины. Absorbing apparatus containing the proposed spring, operates as follows. Under the action of compressive load and retaining force, the shock absorber compresses, the friction elements (movable friction plates, friction wedges, fixed plates with ceramic-metal (or composite) overlays and conical spring) make this compression smooth and absorb the collision energy. Further decompression (return to initial state) occurs due to spring straightening.

Таким образом, конусообразная пружина воспринимает нагрузки, возникающие при приближении друг к другу вагонов и других элементов железнодорожного состава, соединенных посредством аппарата поглощения.Thus, a cone-shaped spring perceives the loads that arise when cars and other elements of the train are connected to each other, connected by means of an absorption apparatus.

Благодаря конической форме пружины и выбранному материалу пружина имеет повышенную жесткость, сниженную вибрацию, больший ресурс использования. °С до 50°С, и может использоваться в различных климатических поясах.Due to the conical shape of the spring and the selected material, the spring has increased stiffness, reduced vibration, and a longer service life. ° C to 50 ° C, and can be used in various climatic zones.

В результате повышения несущей способности пружины обеспечено уменьшение ударных нагрузок в поглощающем аппарате, что позволяет уменьшить износ самой пружины, элементов поглощающего аппарата, сцепных и буферных элементов подвижного состава.As a result of increasing the load-bearing capacity of the spring, shock loads in the absorbing apparatus are reduced, which reduces the wear of the spring itself, the elements of the absorbing apparatus, coupling and buffer elements of the rolling stock.

Проводимые в настоящее время предварительные испытания опытных образцов поглощающего аппарата предлагаемой конструкции с одной основной конусообразной пружиной в возвратно-подпорном устройстве подтверждают стабильность работы пружины и соответствие поглощающих аппаратов по показателям энергоемкости требованиям, предъявляемым к аппаратам класса Т1.Currently conducted preliminary tests of prototypes of an absorbing device of the proposed design with one main cone-shaped spring in a reciprocating support device confirm the stability of the spring and the compliance of the absorbing devices in terms of energy intensity with the requirements for class T1 devices.

Claims

1. The spring of the absorbing apparatus of the coupling device of the freight car, characterized in that it is conical, has a heat treatment for hardness in the range of 375-444 HB and is made of 51CrV4 steel.

2. The spring according to claim 1, characterized in that the cross section of the spring rod in the working coil is round.