RU207754U1

RU207754U1 - Пружина сжатия для боковой опоры тележки грузового вагона

Info

Publication number: RU207754U1
Application number: RU2021122364U
Authority: RU
Inventors: Елена Станиславовна Васильева; Андрей Сергеевич Власко; Павел Михайлович Нечаев; Александр Васильевич Самсонов; Александр Иванович Тиссен
Original assignee: Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского»; Общество с ограниченной ответственностью «Уральское конструкторское бюро вагоностроения»
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2021-11-15

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается конструктивных элементов боковых опор тележек грузового вагона, в частности, упругих элементов для боковых опор тележки грузового вагона.Внутренняя пружина сжатия для боковой опоры тележки грузового вагона цилиндрическая, винтовая, представляет собой брус, ось которого расположена на поверхности образующего цилиндра по винтовой линии, с рабочими и опорными витками.Средний диаметр пружины составляет интервал от 58 до 64 мм, её индекс составляет интервал от 4,357 до 5,083. Угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,240 до 6,341 градусов. Длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 1041,2 до 1270,1 мм.Заявляемая конструкция позволяет спроектировать внутреннюю пружину с геометрическими характеристиками, которые обеспечивают повышение эксплуатационной надежности боковых опор тележки грузового вагона. 1 з.п. ф-лы.

Description

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается конструктивных элементов боковых опор тележек грузового вагона, в частности, упругих элементов для боковых опор тележки грузового вагона.

Известна конструкция упругого элемента боковой опоры грузовой тележки [патент РФ на полезную модель № 198369, опубликован 02.07.2020г.]. Упругий элемент выполнен в виде втулки с центральным базирующим отверстием. Для увеличения площади верхнего опорного торца верхний конец упругой втулки выполнен в виде опорного фланца с увеличенным наружным диаметром D, который превышает наружный диаметр d средней части упругой втулки на 10-40%. Своим нижним концом упругая втулка установлена на опорное основание, выполненное с направляющим пальцем для базирования упругой втулки, наружный диаметр опорного основания D₁ равен или превышает диаметр D опорного фланца упругой втулки.

Недостатками вышеописанной конструкции является сложная конфигурация упругого элемента, состоящего из нескольких компонентов различной формы, что увеличивает трудозатраты на изготовления упругих элементов. Также недостатком являются большие габариты коробчатого корпуса боковой опоры, использование двух комплектов упругих элементов, крепление коробчатого основания к надрессорной балке выполнено внутри коробчатого корпуса, что исключает возможность быстрого демонтажа боковой опоры без снятия опорного колпака и удаления упругих элементов.

Кроме того, известна конструкция опорного скользуна тележки железнодорожного вагона [патент РФ на полезную модель № 180826, опубликован 26.06.2018г.]. Скользун тележки грузового вагона содержит корпус с направляющим отверстием, опирающийся на пластину, в корпусе установлен опорный стакан с верхней торцевой стенкой, подпружиненный наружной и внутренней пружинами, размещёнными между верхней торцевой стенкой опорного стакана и пластиной. Наружная и внутренняя пружины выполнены равной высоты, находящейся в диапазоне от 130 до 140 мм. Наружная пружина выполнена с правой навивкой и может иметь число рабочих витков, равное от 3,3 до 3,8, при этом индекс пружины может быть равен от 4,9 до 5,1, а жёсткость пружины может находиться в диапазоне от 416,79 до 483,86 кН/м. Внутренняя пружина выполнена с левой навивкой, имеет число рабочих витков от 5,2 до 6,5, индекс пружины может быть равен от 4,2 до 4,8, а жёсткость пружины может находиться в диапазоне от 191,95 до 234,03 кН/м.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.

Недостатком вышеописанной конструкции является то, что в соответствии с требованиями ГОСТ 9246-2013 «Тележки двухосные грузовых трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия» высота скользуна постоянного контакта, должна быть не более 130 мм, а высота пружины скользуна в свободном состоянии может быть на 10 мм больше установочной высоты, следовательно в пружины первоначально заложены повышенные напряжения, что уменьшает ресурс эксплуатации пружин и скользуна в целом, а также уменьшает эксплуатационную надежность боковой опоры грузовой тележки.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании внутренней, устанавливаемой в двухрядную пружину боковой опоры тележки грузового вагона, пружины с геометрическими характеристиками, которые позволят создать в комплекте с соответствующей наружной пружиной двухрядную пружину тележки грузового вагона, обеспечивающую эксплуатационную надежность и увеличение прочностных качеств боковой опоры тележки в сочетании с оптимальной металлоемкостью пружин, входящих в двухрядную пружину, а также обеспечивающую выполнение требований ГОСТ 9246-2013 и ГОСТ 34387-2018.

Поставленная задача решается за счет того, что конструкция внутренней пружины имеет средний диаметр, который составляет интервал от 58 до 64 мм, её индекс составляет интервал от 4,357 до 5,083, угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,240 до 6,341 градусов, длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 1041,2 до 1270,1 мм.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что внутренняя пружина сжатия для боковой опоры тележки грузового вагона цилиндрическая, винтовая, представляющая собой брус, ось которого расположена на поверхности образующего цилиндра по винтовой линии, с рабочими и опорными витками, при этом средний диаметр пружины составляет интервал от 58 до 64 мм, её индекс составляет интервал от 4,357 до 5,083, угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,240 до 6,341 градусов, длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 1041,2 до 1270,1 мм.

Кроме того, внутренняя пружина, выполнена из стали с пределом текучести не менее 1470 МПа.

Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности двухрядной пружины боковой опоры тележки грузового вагона, которая состоит из внутренней и наружной пружин в сочетании с оптимальной металлоемкостью внутренней и наружной пружин, и обеспечении выполнения требований ГОСТ 9246-2013 и ГОСТ 34387-2018, что позволяет выполнить заданное перемещение кузова железнодорожного вагона относительно тележек вагона в повороте или на прямых участках магистральных путей в сочетании с повышением уровня ремонтопригодности, с уменьшением себестоимости и трудоёмкости изготовления и ремонта в эксплуатации боковой опоры тележки грузового вагона.

Боковая опора тележки грузового вагона с установленной двухрядной пружиной, в которой совместно с наружной пружиной применена внутренняя пружина со средним диаметром, имеющим интервал от 58 до 64 мм, с индексом, составляющим интервал от 4,357 до 5,083, с углом подъема оси винтового бруса, составляющим интервал от 5,240 до 6,341 градусов, с длиной оси рабочей части винтового бруса, составляющим интервал от 1041,2 до 1270,1 мм, обеспечивает запас от уровня напряжений, возникающих в пружинах боковой опоры тележки от эксплуатационных нагрузок, до уровня допускаемых напряжений для сталей, из которых изготовлены пружины, не менее чем на 12,9% и не более, чем 40,3%. Как следствие, при увеличении запаса по напряжениям в пружинах до допускаемых значений, снижается вероятность излома их прутков и выхода из строя боковой опоры тележки в эксплуатации, что и является фактом повышения эксплуатационной надежности.

Выполнение внутренней пружины из стали с пределом текучести не менее 1470 МПа обеспечивает максимальный эффект сочетания прочности и металлоемкости, то есть пружина имеет минимальные значения по массе и при этом обладает достаточной прочностью и долговечностью для обеспечения функциональности.

В подтверждение данного утверждения, в таблице 1 из множества вариантов приведены несколько возможных вариантов исполнения внутренних пружин, которые совместно с наружными пружинами образуют двухрядные пружины, используемые в боковой опоре тележки грузового вагона.

В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания опытных образцов, начат выпуск установочной партии вагонов с установленными двухрядными пружинами, в которых установлены заявляемые внутренние пружины.

Таблица 1 – Выборочные варианты возможных исполнений пружин внутренних для боковой опоры тележки грузового вагона

Вариант	Средний диаметр витка D, мм	Угол подъема оси, α	Длина оси рабочей части бруса, мм	Индекс пружины	Напряжения в пружине по I режиму/ III режиму, МПа (для замыкания ограничителя хода на тележках типа 3 по ГОСТ 9246-2013)	Предел текучести материала пружины, МПа	Допускаемые напряжения в пружине, МПа
1	61	5,958	1107,9	4,692	752,8/ 606,3	1470	1000/ 800
2	61	6,173	1060,2	4,357	789,5/ 696,6		1000/ 800
3	61	6,009	1108,0	5,083	804,2/ 548,3		1000/ 800
4	63	5,770	1143,8	4,846	699,8/ 563,6		1000/ 800
5	64	5,681	1161,8	4,923	675,4/ 544,0		1000/ 800
6	58	6,246	1054,0	4,462	844,1/ 679,8		1000/ 800
7	61	5,240	1270,1	5,083	538,2/ 477,7		1000/ 800
8	61	6,341	1041,2	4,692	899,5/ 645,6		1000/ 800
9	61	6,056	1108,1	4,692	791,2/ 644,7		1000/ 800
10	61	5,752	1107,5	4,692	671,9/ 525,4		1000/ 800

Claims

1. Пружина сжатия для боковой опоры тележки грузового вагона цилиндрическая, винтовая, представляющая собой брус, ось которого расположена на поверхности образующего цилиндра по винтовой линии, с рабочими и опорными витками, отличающаяся тем, что средний диаметр пружины составляет интервал от 58 мм до 64 мм, ее индекс составляет интервал от 4,357 до 5,083, угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,240 до 6,341 градусов, длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 1041,2 мм до 1270,1 мм.

2. Пружина сжатия для боковой опоры тележки грузового вагона по п. 1, отличающаяся тем, что пружина выполнена из стали с пределом текучести не менее 1470 МПа.