RU219885U1

RU219885U1 - FRICTION DAMPER

Info

Publication number: RU219885U1
Application number: RU2023114053U
Authority: RU
Inventors: Владислав Васильевич Колпаков; Сергей Анатольевич Иванов; Екатерина Владимировна Гофман
Original assignee: Акционерное общество Алтайского вагоностроения (АО "Алтайвагон")
Filing date: 2023-05-30
Publication date: 2023-08-11

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции фрикционных гасителей колебаний, используемых в рессорном подвешивании тележек грузовых вагонов. Фрикционный гаситель колебаний включает в себя клин и ролики. Клин содержит опорную площадку, заднюю стенку, боковые стенки и наклонную стенку с выполненными в ней пазами для размещения в них роликов, выступающих над наклонной стенкой. Пазы отделены друг от друга сигнальной перемычкой и состоят из цилиндрической части, переходящей в накатные дорожки, расположенные с наклоном в разные стороны от сигнальной перемычки под углом α, составляющим от 5° до 20°, к касательной F к двум цилиндрическим частям пазов. Пазы разнесены на расстояние В между центральными осями цилиндрических частей, составляющее от 50 до 70 мм. Диаметр роликов составляет от 20 до 40 мм. Повышается функциональность фрикционного гасителя колебаний. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

The utility model relates to railway rolling stock, in particular to the design of friction dampers used in spring suspension of freight car bogies. The friction damper includes a wedge and rollers. The wedge contains a support platform, a rear wall, side walls and an inclined wall with grooves made in it for accommodating rollers protruding above the inclined wall. The grooves are separated from each other by a signal bridge and consist of a cylindrical part, turning into rolling tracks, located with an inclination in different directions from the signal bridge at an angle α, ranging from 5° to 20°, to the tangent F to the two cylindrical parts of the grooves. The grooves are spaced apart by a distance B between the central axes of the cylindrical parts, which is from 50 to 70 mm. The diameter of the rollers is from 20 to 40 mm. Increases the functionality of the friction damper. 3 w.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции фрикционных гасителей колебаний, используемых в рессорном подвешивании тележек грузовых вагонов.The utility model relates to railway rolling stock, in particular to the design of friction dampers used in spring suspension of freight car bogies.

Известна конструкция фрикционного гасителя колебаний (RU 194882, МПК B61F 5/12, опубл. 26.12.2019), содержащая фрикционный клин, опирающийся на рессорную пружину, и имеющий верхнюю, наклонную, боковые стенки, опорную площадку с кольцевым буртом. При этом на наклонной рабочей поверхности фрикционного клина, взаимодействующей с соответствующей поверхностью надрессорной балки, выполнен паз, в который, ответным выступом, установлен износостойкий элемент.The design of a friction damper is known (RU 194882, IPC B61F 5/12, publ. 12/26/2019), containing a friction wedge resting on a spring spring, and having an upper, inclined, side walls, a support platform with an annular shoulder. At the same time, on the inclined working surface of the friction wedge interacting with the corresponding surface of the bolster, a groove is made, in which a wear-resistant element is installed with a reciprocal ledge.

Недостатком данной конструкции является то, что износостойкий элемент статичен, и при движении вагона подвергается усиленному износу. Из-за большой площади контакта возникает избыточное трение, действующее на износостойкий элемент, и, так как он статичен, силы трения действуют на него в полной мере, увеличивая износ и снижая срок службы фрикционного гасителя колебаний.The disadvantage of this design is that the wear-resistant element is static, and when the car is moving, it is subjected to increased wear. Due to the large contact area, there is excessive friction acting on the wear element, and since it is static, friction forces act on it to the fullest, increasing wear and reducing the life of the friction damper.

Наиболее близким аналогом предлагаемой конструкции фрикционного гасителя колебаний, является конструкция (US 2053990, МПК B61F 5/12, опубл. 08.08.1936), содержащая клин и ролики, при этом клин содержит опорную площадку, заднюю стенку, боковые стенки и наклонную стенку, с выполненными в ней пазами для размещения в них роликов, выступающих над наклонной стенкой. При этом на наклонной рабочей поверхности фрикционного клина выполнены пазы, в которые установлены ролики.The closest analogue of the proposed design of the friction damper is a design (US 2053990, IPC B61F 5/12, publ. 08.08.1936), containing a wedge and rollers, while the wedge contains a support platform, a rear wall, side walls and an inclined wall, with grooves made in it for placing rollers in them protruding above the inclined wall. At the same time, grooves are made on the inclined working surface of the friction wedge, in which the rollers are installed.

Недостатком данной конструкции является неконтролируемое перемещение роликов в пазах независимо друг от друга в связи с выполнением паза существенно шире диаметра ролика. Также при эксплуатации данной конструкции есть большой риск заклинивания фрикционного гасителя колебаний, т.к. при ударной нагрузке на рессорные пружины, существует высокая вероятность вылета какого-либо из роликов из паза в наклонной поверхности. Так же к недостаткам можно отнести отсутствие возможности контроля критического износа клина.The disadvantage of this design is the uncontrolled movement of the rollers in the grooves independently of each other due to the implementation of the groove is much wider than the diameter of the roller. Also, during the operation of this design, there is a high risk of jamming of the friction damper, because. under shock load on the leaf springs, there is a high probability that any of the rollers will fly out of the groove in the inclined surface. Also, the disadvantages include the lack of the ability to control the critical wear of the wedge.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение функциональности фрикционного гасителя колебаний за счет обеспечения заданного перемещения роликов в пазах клина и своевременного информирования о критическом истирании рабочих поверхностей клина и роликов.The technical result of the proposed technical solution is to increase the functionality of the friction damper by providing a given movement of the rollers in the grooves of the wedge and timely informing about the critical abrasion of the working surfaces of the wedge and rollers.

Технический результат достигается тем, что фрикционный гаситель колебаний, включает в себя клин и ролики, при этом клин содержит опорную площадку, заднюю стенку, боковые стенки и наклонную стенку с выполненными в ней пазами для размещения в них роликов, выступающих над наклонной стенкой, причем пазы отделены друг от друга сигнальной перемычкой и состоят из цилиндрической части, переходящей в накатные дорожки, расположенные с наклоном в разные стороны от сигнальной перемычки под углом α, составляющим от 5° до 20°, к касательной F к двум цилиндрическим частям пазов, а пазы разнесены на расстояние В между центральными осями цилиндрических частей, составляющее от 50 до 70 мм. Диаметр роликов составляет от 20 до 40 мм.The technical result is achieved by the fact that the friction damper includes a wedge and rollers, while the wedge contains a support platform, a rear wall, side walls and an inclined wall with grooves made in it to accommodate rollers protruding above the inclined wall, and the grooves separated from each other by a signal jumper and consist of a cylindrical part, turning into rolling tracks, located with an inclination in different directions from the signal jumper at an angle α, ranging from 5° to 20°, to the tangent F to two cylindrical parts of the grooves, and the grooves are spaced apart to a distance B between the central axes of the cylindrical parts, which is from 50 to 70 mm. The diameter of the rollers is from 20 to 40 mm.

Полезная модель поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 показан фрикционный гаситель колебаний в изометрии, на фиг. 2 - клин в изометрии, на фиг. 3 показан разрез А-А фиг. 2, на фиг. 4 показана область контакта наклонной поверхности фрикционного гасителя колебаний с надрессорной балкой.The utility model is illustrated with the help of graphic materials, where in Fig. 1 shows a friction damper in isometry, FIG. 2 - wedge in isometry, in Fig. 3 shows section A-A of FIG. 2, in FIG. 4 shows the area of contact of the inclined surface of the friction damper with the bolster.

Фрикционный гаситель колебаний состоит из клина 1 (фиг. 1), роликов 2 и 3 и опирается опорной площадкой 4, по меньшей мере, на одну подклиновую пружину (не показано).The friction damper consists of a wedge 1 (Fig. 1), rollers 2 and 3 and is supported by the support platform 4 on at least one wedge spring (not shown).

Клин 1 выполнен в виде полого корпуса и содержит верхнюю горизонтальную стенку 5 (фиг. 2), опорную площадку 4 с выступающим вниз кольцевым буртиком 6, предназначенную для взаимодействия с подклиновыми пружинами рессорного комплекта (не показано), внутреннее ребро 7 (фиг. 3), заднюю вертикальную стенку 8, предназначенную для взаимодействия с фрикционной планкой боковой рамы тележки (не показано), переднюю стенку 9, боковые стенки 10 с ограничителями поперечного перемещения 11 относительно надрессорной балки 12, а так же наклонную стенку 13, сопряженную с верхней горизонтальной стенкой 5, передней стенкой 9 и с боковыми стенками 10.The wedge 1 is made in the form of a hollow body and contains an upper horizontal wall 5 (Fig. 2), a support platform 4 with an annular collar protruding downwards 6, designed to interact with the wedge springs of the spring set (not shown), an inner rib 7 (Fig. 3) , the rear vertical wall 8, designed to interact with the friction bar of the bogie side frame (not shown), the front wall 9, the side walls 10 with the limiters of the transverse movement 11 relative to the bolster 12, as well as the inclined wall 13 associated with the upper horizontal wall 5 , front wall 9 and with side walls 10.

В наклонной стенке 13 выполнены пазы 14 и 15 в виде цилиндрических частей, переходящих в накатные дорожки 16 и 17 (фиг. 4). Пазы расположены на расстоянии В, измеренном между центральными осями цилиндрических частей, как показано на фиг. 4. Между указанными пазами расположена сигнальная перемычка 18. В паз 14 установлен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси ролик 2, а в паз 15 соответственно ролик 3. Ролики 2 и 3 имеют равный диаметр величиной D. Сигнальная перемычка 18 не позволяет роликам 2 и 3 соприкасаться между собой, а так же служит для контроля критической величины износа роликов 2 и 3 и наклонной стенки 13. Так, например, при износе поверхности наклонной стенки 13 и роликов 2 и 3 до сигнальной перемычки 18 дальнейшая эксплуатация фрикционного гасителя колебаний не допускается.In the inclined wall 13, grooves 14 and 15 are made in the form of cylindrical parts, turning into rolling tracks 16 and 17 (Fig. 4). The slots are located at a distance B, measured between the central axes of the cylindrical parts, as shown in FIG. 4. Between these grooves there is a signal jumper 18. In the groove 14, roller 2 is installed with the possibility of rotation around its longitudinal axis, and in the groove 15, respectively, roller 3. Rollers 2 and 3 have an equal diameter of D. The signal jumper 18 does not allow rollers 2 and 3 to come into contact with each other, and also serves to control the critical wear of rollers 2 and 3 and the inclined wall 13. So, for example, when the surface of the inclined wall 13 and rollers 2 and 3 are worn to the signal jumper 18, further operation of the friction damper is not allowed.

В противоположных боковых стенках 10 выполнены технологические сквозные отверстия 19.Technological through holes 19 are made in opposite side walls 10.

Накатные дорожки 16 и 17 выполнены с наклоном в разные стороны от сигнальной перемычки 18 и расположены под углом α к касательной F к двум цилиндрическим частям пазов 14 и 15, значение которого может составлять от 5° до 20°.The rolling tracks 16 and 17 are made with an inclination in different directions from the signal jumper 18 and are located at an angle α to the tangent F to the two cylindrical parts of the grooves 14 and 15, the value of which can be from 5° to 20°.

При угле наклона накатных дорожек 16 и 17 менее 5° не будет происходить возвращение роликов 2 и 3 в пазы 14 и 15 соответственно, т.к. происходит сильное снижение силы трения-качения и соответственно снижение гашения колебаний надрессорной балки. Если ролики 2 и 3 будут без усилия подъема в накат перемещаться по своим пазам 14 и 15 соответственно, то не будет создаваться плавности хода всего вагона. Увеличение угла α выше 20° приведет к повышенному износу роликов 2 и 3, из-за большей вероятности проворота роликов в цилиндрических частях пазов, чем выкату их на накатные дорожки 16 и 17 соответственно.When the angle of inclination of the rolling tracks 16 and 17 is less than 5°, the rollers 2 and 3 will not return to the grooves 14 and 15, respectively, because there is a strong decrease in the friction-rolling force and, accordingly, a decrease in the damping of oscillations of the bolster. If rollers 2 and 3 move along their grooves 14 and 15, respectively, without lifting effort, the entire car will not be smooth. An increase in the angle α above 20° will lead to increased wear of the rollers 2 and 3, due to the greater likelihood of the rollers turning in the cylindrical parts of the grooves than rolling them out onto the rolling tracks 16 and 17, respectively.

Принцип работы фрикционного гасителя колебаний заключается в следующем. Во время движения вагона под нагрузкой надрессорная балка 12 перемещается вниз, задействовав в работу верхний ролик 2 (фиг. 4), который выходя из цилиндрической части своего паза 14 путем наката по накатной дорожке 16 перемещается к сигнальной перемычке 18. При этом контактная поверхность ролика 2 становится двухточечной, (с точками контакта d и с (фиг. 4)), что способствует его откату в цилиндрическую часть паза 14. В процессе перемещения надрессорной балки 12 вверх происходит аналогичная работа ролика 3 - под действием прижимной силы от подклиновых пружин (не показано) рессорного комплекта в работу включатся нижний ролик 3 и по тому же принципу накатывается по своей накатной дорожке 17 вверх к сигнальной перемычке 18. У нижнего ролика 3 при выходе из цилиндрической части паза 15 контактная поверхность, также становится двухточечной, что и возвращает его в исходное положение.The principle of operation of the friction damper is as follows. During the movement of the car under load, the bolster 12 moves down, activating the upper roller 2 (Fig. 4), which, leaving the cylindrical part of its groove 14, moves along the rolling track 16 to the signal jumper 18. In this case, the contact surface of the roller 2 becomes two-point, (with contact points d and c (Fig. 4)), which contributes to its rollback into the cylindrical part of the groove 14. In the process of moving the bolster 12 upwards, a similar operation of the roller 3 occurs - under the action of downforce from the wedge springs (not shown ) of the spring set, the lower roller 3 is put into operation and, according to the same principle, rolls along its rolling track 17 upwards to the signal jumper 18. At the lower roller 3, when leaving the cylindrical part of the groove 15, the contact surface also becomes two-point, which returns it to its original position.

Таким образом, использование вышеописанной конструкции повышает функциональность фрикционного гасителя колебаний за счет обеспечения заданного перемещения роликов 2 и 3 в пазах 14 и 15 соответственно, и своевременного информирования о критическом истирании наклонной поверхности клина благодаря сигнальной перемычке 18.Thus, the use of the above design increases the functionality of the friction damper by providing a given movement of the rollers 2 and 3 in the grooves 14 and 15, respectively, and timely informing about the critical abrasion of the inclined surface of the wedge due to the signal jumper 18.

Диаметр D роликов 2 и 3 подобран с учетом их гарантированного качения по поверхности надрессорной балки 12 и выходом на накатные дорожки 16 и 17. Это способствует меньшему износу указанных пазов и роликов.The diameter D of the rollers 2 and 3 is selected taking into account their guaranteed rolling on the surface of the bolster 12 and access to the rolling tracks 16 and 17. This contributes to less wear of these grooves and rollers.

Диаметр D роликов 2 и 3 составляет от 20 до 40 мм. При диаметре D меньше 20 мм по геометрическим условиям вероятность выхода роликов 2 и 3 из пазов 14 и 15 соответственно путем наката по накатным дорожкам 16 и 17 снижается к нулю. В этом случае они будут играть роль роликов подшипника качения, имея только движение вращения, что не приведет к существенному снижению износа. Ролики 2 и 3 диаметром более 40 мм по геометрическим условиям ввиду ограниченности поверхности клина 1 не смогут в полной мере иметь движения наката. Они полностью займут своим объемом соответствующие пазы, и будут играть роль статичного износостойкого элемента, работающего по системе «трение-скольжение», что не приведет к существенному снижению износа.The diameter D of the rollers 2 and 3 is between 20 and 40 mm. When the diameter D is less than 20 mm, according to geometric conditions, the probability of the exit of rollers 2 and 3 from the grooves 14 and 15, respectively, by rolling along the rolling tracks 16 and 17 is reduced to zero. In this case, they will play the role of rolling bearing rollers, having only rotational movement, which will not lead to a significant reduction in wear. Rollers 2 and 3 with a diameter of more than 40 mm, according to geometric conditions, due to the limited surface of the wedge 1, will not be able to fully have rolling motions. They will completely occupy the corresponding grooves with their volume, and will play the role of a static wear-resistant element operating according to the “friction-sliding” system, which will not lead to a significant reduction in wear.

Расстояние В между центральными осями цилиндрических частей пазов 14 и 15 может составлять от 50 до 70 мм. Расстояние В напрямую зависит от диаметра роликов 2 и 3. Минимальная величина В, равная 50 мм выбрана из расчета диаметра роликов 2 и 3 по 20 мм и минимальной толщины сигнальной перемычки 18, равной 10 мм. Уменьшение величины В приведет к необходимости утоньшения сигнальной перемычки 18 и возможному ее излому, что недопустимо. Максимальное расстояние В, равное 70 мм обусловлено максимальным диаметром D роликов 2 и 3 и ограничением, связанным с габаритной длиной наклонной стенки 13, не позволяющей использовать ролики 2 и 3 большего диаметра.The distance B between the central axes of the cylindrical parts of the grooves 14 and 15 can be from 50 to 70 mm. Distance B directly depends on the diameter of rollers 2 and 3. The minimum value B, equal to 50 mm, is selected based on the diameter of rollers 2 and 3, 20 mm each, and the minimum thickness of the signal bridge 18, equal to 10 mm. A decrease in the value of B will lead to the need to thin the signal jumper 18 and its possible breakage, which is unacceptable. The maximum distance B, equal to 70 mm, is due to the maximum diameter D of the rollers 2 and 3 and the limitation associated with the overall length of the inclined wall 13, which does not allow the use of rollers 2 and 3 of a larger diameter.

Линии, проведенные между контактными точками d и с и центром роликов 2 или 3 (см. фиг. 4) (при их нахождении в соответствующих пазах 14 и 15) создают развернутый тупой угол, что необходимо и достаточно для возвращения ролика в исходное положение после наката по накатной дорожке. При этом контактные точки d и с не лежат на одной диаметрально противоположной линии в пределах диаметра ролика. В момент перемещения надрессорной балки 12 вниз или вверх возникает ее двухточечный контакт с роликом 2 или 3, и именно то, что две точки d и с не лежат на одной диаметральной линии создает условия, при которых ролик 2 или 3 вернется в свое исходное положение.The lines drawn between the contact points d and c and the center of the rollers 2 or 3 (see Fig. 4) (when they are in the corresponding grooves 14 and 15) create a developed obtuse angle, which is necessary and sufficient to return the roller to its original position after rolling along the rolling track. In this case, the contact points d and c do not lie on the same diametrically opposite line within the roller diameter. When the bolster 12 moves down or up, its two-point contact with roller 2 or 3 occurs, and it is precisely the fact that two points d and c do not lie on the same diametral line that creates conditions under which roller 2 or 3 will return to its original position.

Стоит отметить, что ролики 2 и 3 выступают на расстояние h над поверхностью наклонной стенки 13. Оптимальная величина выступания h роликов над поверхностью наклонной стенки составляет от 3 до 8 мм (фиг. 4).It should be noted that the rollers 2 and 3 protrude at a distance h above the surface of the inclined wall 13. The optimal value of the protrusion h of the rollers above the surface of the inclined wall is from 3 to 8 mm (Fig. 4).

При значениях h меньше 3 мм создается высокая вероятность, что один или оба ролика 2 и 3 могут выключиться из контакта с поверхностью надрессорной балки 12, а так же из-за допусков в размерной цепи сопрягаемых деталей, которые по нижнему пределу исключат контакт роликов 2 и 3 с поверхностью надрессорной балки 12. При значениях h больше 8 мм, накат роликов 2 и 3 сводится к нулю, так как их осевой центр будет выступать за наклонную поверхность 13 клина 1.With h values less than 3 mm, a high probability is created that one or both rollers 2 and 3 can be switched off from contact with the surface of the bolster 12, as well as due to tolerances in the dimensional chain of mating parts, which, at the lower limit, will exclude contact of rollers 2 and 3 with the surface of the bolster 12. At values h greater than 8 mm, the rolling of rollers 2 and 3 is reduced to zero, since their axial center will protrude beyond the inclined surface 13 of the wedge 1.

Для достижения прочностных характеристик клин по предлагаемому техническому решению может быть изготовлен и высокопрочного чугуна, например марки ВЧ120, а ролики, к примеру, из марок сталей Г13Л, 20 ГЛ, 30 ГСЛ, 110Г13Л или шарикоподшипниковых сталей ШХ5, ШХ6, ШХ20СГ, 95X18-Ш, которые позволяют не создавать наклепа на поверхности пазов и накатных дорожек.To achieve strength characteristics, the wedge according to the proposed technical solution can also be made of high-strength cast iron, for example, grade VCh120, and the rollers, for example, from steel grades G13L, 20 GL, 30 GSL, 110G13L or ball-bearing steels ShKh5, ShKh6, ShKh20SG, 95X18-Sh , which allow not to create hardening on the surface of the grooves and rolling tracks.

Claims

1. Friction vibration damper, which includes a wedge and rollers, while the wedge contains a support platform, a rear wall, side walls and an inclined wall with grooves made in it to accommodate rollers protruding above the inclined wall, characterized in that the grooves are separated from each other by a signal jumper and consist of a cylindrical part turning into rolling tracks located with an inclination in different directions from the signal jumper at an angle α to the tangent F to two cylindrical parts of the grooves, and the grooves are spaced apart by a distance B between the central axes of the cylindrical parts.

2. Friction vibration damper according to claim 1, characterized in that the diameter of the rollers is from 20 to 40 mm.

3. Friction vibration damper according to claim 1, characterized in that the distance B is from 50 to 70 mm.

4. Friction vibration damper according to claim 1, characterized in that the angle α is from 5° to 20°.