RU220080U1 - SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE BOOT OF A FREIGHT CAR - Google Patents
SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE BOOT OF A FREIGHT CAR Download PDFInfo
- Publication number
- RU220080U1 RU220080U1 RU2023117735U RU2023117735U RU220080U1 RU 220080 U1 RU220080 U1 RU 220080U1 RU 2023117735 U RU2023117735 U RU 2023117735U RU 2023117735 U RU2023117735 U RU 2023117735U RU 220080 U1 RU220080 U1 RU 220080U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- springs
- diameter
- double
- suspension
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания двухосных тележек грузовых вагонов, в частности рессорного комплекта и пружин в него входящих. Технический результат заключается в создании конструкции рессорного подвешивания трехосной тележки железнодорожного вагона с четырьмя рессорными комплектами, каждый из которых состоит из одного фрикционного гасителя колебаний и из шести двухрядных пружин, геометрические характеристики которых в совокупности позволят при применении в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс, сохранить эксплуатационные свойства рессорного подвешивания, обеспечивающего рабочую демпфирующую способность и выполнение требований ГОСТ 1452-2011 «Пружины цилиндрические винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог». Рессорное подвешивание трехосной тележки грузового вагона, содержащее четыре рессорных комплекта, каждый из которых установлен под одним из концов надрессорной балки, отличающееся тем, что рессорный комплект состоит из одного фрикционного гасителя колебаний и из шести двухрядных пружин, поддерживающих надрессорную балку, при этом каждая двухрядная пружина рессорного подвешивания состоит из наружной пружины, наружный диаметр которой составляет интервал от 217,5 мм до 222,5 мм, индекс наружной пружины, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка наружной пружины, составляет интервал от 4,4375 до 4,5625 и состоит из внутренней пружины, наружный диаметр которой составляет интервал от 120,5 мм до 123,5 мм, индекс внутренней пружины, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка внутренней пружины, составляет интервал от 4,4773 до 4,6136, при этом наружные и внутренние пружины, входящие в двухрядные пружины под надрессорной балкой, имеют одинаковое значение высоты в свободном состоянии, кроме того, каждая пружина выполнена цилиндрической винтовой с рабочими и опорными витками, при этом сумма индексов каждой двухрядной пружины находится в интервале от 8,9148 до 9,1761, при этом рессорное подвешивание выполнено с возможностью использования в трехосных тележках с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. The utility model relates to railway transport, concerns the spring suspension of two-axle bogies of freight cars, in particular the spring set and the springs included in it. The technical result consists in creating a spring suspension structure for a three-axle bogie of a railway car with four spring sets, each of which consists of one friction damper and six double-row springs, the geometric characteristics of which together will allow when used in a three-axle bogie of a freight car with a calculated static axial load , located in the range from 27 tf to 30 tf, to maintain the operational properties of the spring suspension, which ensures the working damping capacity and compliance with the requirements of GOST 1452-2011 “Cylindrical helical springs of bogies and shock-traction devices of rolling stock of railways”. Spring suspension of a three-axle freight car bogie, containing four spring sets, each of which is installed under one of the ends of the bolster, characterized in that the spring set consists of one friction damper and six double-row springs supporting the bolster, with each double-row spring spring suspension consists of an external spring, the outer diameter of which ranges from 217.5 mm to 222.5 mm, the index of the external spring, defined as the ratio of the average coil diameter to the diameter of the outer spring bar, ranges from 4.4375 to 4.5625 and consists of an internal spring, the outer diameter of which ranges from 120.5 mm to 123.5 mm, the index of the internal spring, defined as the ratio of the average coil diameter to the diameter of the rod of the internal spring, ranges from 4.4773 to 4.6136, while the outer and inner springs included in the double-row springs under the bolster have the same height in the free state, in addition, each spring is made cylindrical helical with working and supporting coils, while the sum of the indices of each double-row spring is in the range from 8.9148 to 9.1761, while the spring suspension is designed to be used in three-axle bogies with a calculated static axial load in the range from 27 tf to 30 tf. 3 w.p. f-ly, 2 ill.
Description
Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания двухосных тележек грузовых вагонов, в частности рессорного комплекта и пружин в него входящих.The claimed utility model relates to railway transport, concerns the spring suspension of two-axle bogies of freight cars, in particular the spring set and the springs included in it.
Из уровня техники известно рессорное подвешивание двухосной тележки грузового вагона, содержащее два рессорных комплекта, каждый из которых установлен под одним из концов надрессорной балки и состоит из пяти двухрядных пружин, поддерживающих надрессорную балку, и двух двухрядных пружин, поддерживающих фрикционные клинья, при этом каждая двухрядная пружина рессорного подвешивания состоит из наружной пружины, средний диаметр которой составляет интервал от 168 мм до 172 мм, а индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, составляет интервал от 5,667 до 5,931, и из внутренней пружины, средний диаметр которой составляет интервал от 110 мм до 115 мм, а индекс пружины составляет интервал от 5,500 до 6,053, при этом наружные и внутренние пружины, входящие в двухрядные пружины под надрессорной балкой и под фрикционными клиньями, имеют одинаковое значение высоты в свободном состоянии, кроме того, каждая пружина выполнена цилиндрической винтовой, представляющей собой брус, ось которого параллельна винтовой линии образующей цилиндра, с рабочими и опорными витками, из стали с пределом текучести не менее 1470 МПа, вместе с этим, сумма индексов пружин каждой двухрядной пружины составляет не менее 11,3, отличающееся тем, что у каждой наружной пружины угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,853 до 6,229 градусов, а длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 2094 мм до 2149 мм, а у каждой внутренней пружины угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,839 до 6,318 градусов, а длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 2123 мм до 2280 мм, при этом, с учетом предельных отклонений, разность по высоте пружин в свободном состоянии, входящих в рессорное подвешивание, не более 3 мм, вместе с этим, пружины, установленные под фрикционные клинья, выше пружин, установленных под надрессорной балкой (см. RU 188249, F16F 1/06, F16F 5/06, опубл. 04.04.2019). Данное решение принято за прототип.From the prior art, spring suspension of a two-axle bogie of a freight car is known, containing two spring sets, each of which is installed under one of the ends of the bolster and consists of five double-row springs supporting the bolster, and two double-row springs supporting friction wedges, with each double-row spring suspension spring consists of an external spring, the average diameter of which ranges from 168 mm to 172 mm, and the index, defined as the ratio of the average diameter of the coil to the diameter of the spring bar, ranges from 5.667 to 5.931, and of an internal spring, the average diameter of which is interval from 110 mm to 115 mm, and the spring index ranges from 5.500 to 6.053, while the outer and inner springs included in the double-row springs under the bolster and under the friction wedges have the same free height, in addition, each spring made of cylindrical helical, which is a beam, the axis of which is parallel to the helical line of the cylinder generatrix, with working and supporting coils, made of steel with a yield strength of at least 1470 MPa, along with this, the sum of the spring indices of each double-row spring is at least 11.3, differing the fact that for each outer spring the angle of elevation of the axis of the screw bar is in the range from 5.853 to 6.229 degrees, and the length of the axis of the working part of the screw bar is in the range from 2094 mm to 2149 mm, and for each internal spring the angle of elevation of the axis of the screw bar is in the range from 5.839 up to 6.318 degrees, and the length of the axis of the working part of the screw beam ranges from 2123 mm to 2280 mm, while, taking into account the maximum deviations, the difference in height of the springs in the free state included in the spring suspension is not more than 3 mm, along with this, the springs installed under the friction wedges are higher than the springs installed under the bolster (see fig. RU 188249, F16F 1/06, F16F 5/06, publ. 04/04/2019). This decision was taken as a prototype.
Недостатком данного рессорного подвешивания является потеря эксплуатационных свойств двухрядных пружин, входящих в рессорное подвешивание, при их эксплуатации в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс. Опытным путем установлено, что при использовании в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс, в двухрядных пружинах с вышеуказанными геометрическими размерами произойдет касание витков и дальнейшее их разрушение, что указывает на низкую прочность пружин. В случае излома двухрядных пружин, входящих в рессорное подвешивание, они потеряют свою рабочую демпфирующую способность, что при эксплуатации неблагоприятно скажется на тележке и на железнодорожном вагоне в целом. Кроме того, разрушение пружин при их эксплуатации может привести к аварийной ситуации, вплоть до схода железнодорожного подвижного состава.The disadvantage of this spring suspension is the loss of operational properties of double-row springs included in the spring suspension when they are used in a three-axle freight car bogie with a design static axial load ranging from 27 tf to 30 tf. It has been experimentally established that when used in a three-axle freight car bogie with a design static axial load ranging from 27 tf to 30 tf, in double-row springs with the above geometric dimensions, the coils will touch and their further destruction, which indicates a low strength of the springs. In the event of a break in the double-row springs included in the spring suspension, they will lose their working damping capacity, which, during operation, will adversely affect the bogie and the railway car as a whole. In addition, the destruction of the springs during their operation can lead to an emergency, up to the derailment of the rolling stock.
Данное техническое решение принято за прототип.This technical solution is taken as a prototype.
Технической проблемой является разработка конструкции рессорного подвешивания, лишенной вышеприведенного недостатка.The technical problem is the development of a spring suspension design, devoid of the above disadvantage.
Технический результат заключается в создании конструкции рессорного подвешивания трехосной тележки железнодорожного вагона с четырьмя рессорными комплектами, каждый из которых состоит из одного фрикционного гасителя колебаний и из шести двухрядных пружин, геометрические характеристики которых в совокупности позволят при применении в трехосной тележки грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс, сохранить эксплуатационные свойства рессорного подвешивания, обеспечивающего рабочую демпфирующую способность и выполнение требований ГОСТ 1452-2011 «Пружины цилиндрические винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог».The technical result consists in creating a spring suspension structure for a three-axle bogie of a railway car with four spring sets, each of which consists of one friction damper and six double-row springs, the geometric characteristics of which together will allow when used in a three-axle bogie of a freight car with a calculated static axial load , located in the range from 27 tf to 30 tf, to maintain the operational properties of the spring suspension, which ensures the working damping capacity and compliance with the requirements of GOST 1452-2011 “Cylindrical helical springs of bogies and shock-traction devices of rolling stock of railways”.
Технический результат достигается за счет того, что рессорное подвешивание трехосной тележки грузового вагона содержит четыре рессорных комплекта, каждый из которых установлен под одним из концов надрессорной балки, рессорный комплект состоит из одного фрикционного гасителя колебаний и из шести двухрядных пружин, поддерживающих надрессорную балку, при этом каждая двухрядная пружина рессорного подвешивания состоит из наружной пружины, наружный диаметр которой составляет интервал от 217,5 мм до 222,5 мм, индекс наружной пружины, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка наружной пружины, составляет интервал от 4,4375 до 4,5625, и состоит из внутренней пружины, наружный диаметр которой составляет интервал от 120,5 мм до 123,5 мм, индекс внутренней пружины, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка внутренней пружины, составляет интервал от 4,4773 до 4,6136, при этом наружные и внутренние пружины, входящие в двухрядные пружины под надрессорной балкой, имеют одинаковое значение высоты в свободном состоянии, кроме того, каждая пружина выполнена цилиндрической винтовой с рабочими и опорными витками, при этом сумма индексов каждой двухрядной пружины находится в интервале от 8,9148 до 9,1761, при этом рессорное подвешивание выполнено с возможностью использования в трехосных тележках с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс.The technical result is achieved due to the fact that the spring suspension of a three-axle freight car bogie contains four spring sets, each of which is installed under one of the ends of the bolster, the spring set consists of one friction damper and six double-row springs supporting the bolster, while each double-row spring suspension spring consists of an external spring, the outer diameter of which ranges from 217.5 mm to 222.5 mm, the index of the external spring, defined as the ratio of the average coil diameter to the diameter of the outer spring rod, ranges from 4.4375 to 4 .5625, and consists of an inner spring whose outer diameter ranges from 120.5 mm to 123.5 mm, the index of the inner spring, defined as the ratio of the average coil diameter to the inner spring bar diameter, ranges from 4.4773 to 4, 6136, while the outer and inner springs included in the double-row springs under the bolster have the same free height, in addition, each spring is made cylindrical helical with working and supporting coils, while the sum of the indices of each double-row spring is in the range from 8.9148 to 9.1761, while the spring suspension is designed to be used in three-axle bogies with a calculated static axial load in the range from 27 tf to 30 tf.
В рессорном подвешивании трехосной тележки грузового вагона пружины могут быть выполнены из пружинной марки стали 60С2ХФА.In the spring suspension of a three-axle bogie of a freight car, the springs can be made of spring steel grade 60S2KhFA.
В рессорном подвешивании трехосной тележки грузового вагона пружины могут быть выполнены из пружинной марки стали 60С2А.In the spring suspension of a three-axle bogie of a freight car, the springs can be made of spring steel grade 60S2A.
В рессорном подвешивании трехосной тележки грузового вагона пружины могут быть выполнены из пружинной марки стали 55С2-3Б.In the spring suspension of a three-axle bogie of a freight car, the springs can be made of spring steel grade 55S2-3B.
Заявляемая полезная модель поясняется фигурами.The claimed utility model is illustrated by figures.
На фиг. 1 изображен общий вид рессорного подвешивания А-А.In FIG. 1 shows a general view of the spring suspension A-A.
На фиг. 2 показан разрез рессорного подвешивания.In FIG. 2 shows a section of the spring suspension.
Позиции на фигурах:Positions on figures:
1 - фрикционный гаситель колебаний;1 - friction damper;
2 - наружная пружина;2 - outer spring;
3 - внутренняя пружина;3 - internal spring;
4 - клин нажимной;4 - pressure wedge;
5 - наружная пружина фрикционного гасителя колебаний;5 - outer spring of the friction damper;
6 - надрессорная балка.6 - bolster.
Рессорное подвешивание трехосной тележки грузового вагона содержит четыре рессорных комплекта, каждый из которых установлен под одним из концов надрессорной балки 6. Каждый рессорный комплект состоит из шести двухрядных пружин, при этом каждая двухрядная пружина рессорного подвешивания состоит из наружной пружины 2 и внутренней пружины 3, и состоит из одного фрикционного гасителя колебаний 1, который включает в себя клин нажимной 4 и наружную пружину фрикционного 5 гасителя колебаний 1.The spring suspension of a three-axle bogie of a freight car contains four spring sets, each of which is installed under one of the ends of the bolster 6. Each spring set consists of six double-row springs, each double-row spring of the spring suspension consists of an outer spring 2 and an inner spring 3, and consists of one friction damper 1, which includes a pressure wedge 4 and an outer spring of the friction damper 5 1.
Ниже представлен расчет силы F, сжимающей пружину наружную 2 от высоты 0 до высоты i. Силу F, сжимающую пружину наружную 2, рассчитывают по следующей формуле:Below is the calculation of the force F, compressing the outer spring 2 from the height 0 to height i . The force F compressing the outer spring 2 is calculated using the following formula:
где 0,001 - коэффициент для приведения жесткости (кН/м) к (кН/мм);where 0.001 is the coefficient for converting stiffness (kN/m) to (kN/mm);
0=265 мм - высота наружной пружины 2 в свободном состоянии. Данная величина 0 подобрана опытным путем. Имея такую высоту в свободном состоянии, наружная пружина 2, будучи под максимальной нагрузкой не изломается и не деформируется; 0 \u003d 265 mm - the height of the outer spring 2 in the free state. This value 0 was selected empirically. Having such a height in a free state, the outer spring 2, being under maximum load, does not break or deform;
i (мм) - высота наружной пружины 2, сжатой нагрузкой F (кН); i (mm) - height of the outer spring 2, compressed by the load F (kN);
CB - вертикальная жесткость наружной пружины 2 при сжатии.C B - vertical stiffness of the outer spring 2 in compression.
Вертикальная жесткость CB наружной пружины 2 определяется по формулеThe vertical stiffness C B of the outer spring 2 is given by
где G=80000 МПа - модуль сдвига материала пружины 2;where G=80000 MPa - shear modulus of the material of the spring 2;
d=40 мм - диаметр прутка наружной пружины 2, выбранный опытным путем;d=40 mm - the diameter of the rod of the outer spring 2, selected empirically;
D - средний диаметр наружной пружины 2, находящийся в интервале от 177,5 мм до 182,5 мм;D is the average diameter of the outer spring 2, which is in the range from 177.5 mm to 182.5 mm;
nP=3,74 - рабочее число витков наружной пружины 2.n P \u003d 3.74 - working number of turns of the outer spring 2.
Средний диаметр пружины 2 рассчитан, исходя из:The average spring diameter 2 is calculated based on:
- наружного диаметра пружины 2, выбранного опытным путем и находящегося в интервале от 217,5 мм до 222,5 мм. Интервал от 217,5 мм до 222,5 мм подобран опытным путем и обусловлен наружным диаметром пружины 2, выбранным по номиналу и равным 220 мм и тем, что учтены допуски ±2,5 мм на номинальный наружный диаметр пружины 2. Допуски на наружный диаметр наружной пружины 2 установлены ГОСТ 1452 «Пружины цилиндрические и винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог»;- the outer diameter of the spring 2, selected empirically and in the range from 217.5 mm to 222.5 mm. The interval from 217.5 mm to 222.5 mm was selected empirically and is determined by the outer diameter of the spring 2, selected at face value and equal to 220 mm and the fact that tolerances of ± 2.5 mm for the nominal outer diameter of the spring 2 are taken into account. Tolerances for the outer diameter external spring 2 are installed in GOST 1452 “Cylindrical and helical springs of bogies and shock-traction devices of rolling stock of railways”;
- внутреннего диаметра пружины 2, выбранного опытным путем и находящегося в интервале от 137,5 мм до 142,5 мм. Интервал от 137,5 мм до 142,5 мм подобран опытным путем и обусловлен внутренним диаметром наружной пружины 2, выбранным по номиналу и равным 140 мм и тем, что учтены допуски ±2,5 мм на номинальный внутренний диаметр наружной пружины 2. Допуски на внутренний диаметр наружной пружины 2 установлены ГОСТ 1452 «Пружины цилиндрические и винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог».- the inner diameter of the spring 2, selected empirically and in the range from 137.5 mm to 142.5 mm. The interval from 137.5 mm to 142.5 mm was selected empirically and is determined by the inner diameter of the outer spring 2, selected at face value and equal to 140 mm and the fact that tolerances of ± 2.5 mm for the nominal inner diameter of the outer spring 2 are taken into account. Tolerances for the inner diameter of the outer spring 2 is set by GOST 1452 "Cylindrical and helical springs of bogies and shock-traction devices of rolling stock of railways."
Рабочее число витков наружной пружины 2 рассчитано в соответствии с ГОСТ 13765-86 «Пружины винтовые и цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения» и с учетом:The working number of turns of the outer spring 2 is calculated in accordance with GOST 13765-86 "Springs helical and cylindrical compression and tension from round steel" and taking into account:
- применения в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс;- applications in a three-axle bogie of a freight car with a calculated static axial load in the range from 27 tf to 30 tf;
- номинальной высоты 0 наружной пружины 2 в свободном состоянии, равной 265 мм;- nominal height 0 external spring 2 in a free state, equal to 265 mm;
- величины рабочего хода наружной пружины 2, находящегося в диапазоне высоты наружной пружины 2 от высоты i2, равной 215 мм, до высоты i1, равной 254 мм, определенных опытным путем;- the magnitude of the working stroke of the outer spring 2, which is in the range of the height of the outer spring 2 from the height i2 equal to 215 mm, up to a height i1 equal to 254 mm, determined empirically;
- силы пружины 2 при предварительной деформации и силы пружины 2 при рабочей деформации, которые принимаются в зависимости от нагрузки пружины 2, и силы пружины 2 при максимальной деформации, которая уточняется по ГОСТ 13765-86 «Пружины винтовые и цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения»;- spring force 2 at preliminary deformation and spring force 2 at working deformation, which are taken depending on the load of spring 2, and spring force 2 at maximum deformation, which is specified in accordance with GOST 13765-86 “Springs helical and cylindrical compression and tension from round steel sections";
- жесткости одного витка наружной пружины 2, выбранной по ГОСТ 13765-86 «Пружины винтовые и цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения».- the stiffness of one coil of the outer spring 2, selected according to GOST 13765-86 "Springs helical and cylindrical compression and tension of round steel".
Количество рабочих витков пружины 2 при расчетах вертикальной жесткости СВ принимается авторами равным 3,74 для всего диапазона значений среднего диаметра пружины 2, находящегося в интервале от 177,5 мм до 182,5 мм.The number of working coils of the spring 2 when calculating the vertical stiffness C B is taken by the authors to be 3.74 for the entire range of values of the average diameter of the spring 2, which is in the range from 177.5 mm to 182.5 mm.
Рассчитаем вертикальную жесткость СВ наружной пружины 2 по формуле (2) при средних диаметрах наружной пружины 2: D1=177,5 мм, D2=180 мм и D3=182,5 мм. При расчете из интервала 177, 5 мм - 182,5 мм выбраны крайние значения среднего диаметра и значение номинального среднего диаметра наружной пружины 2.Let us calculate the vertical stiffness C B of the outer spring 2 according to the formula (2) with the average diameters of the outer spring 2: D 1 =177.5 mm, D 2 =180 mm and D 3 =182.5 mm. When calculating from the interval 177.5 mm - 182.5 mm, the extreme values of the average diameter and the value of the nominal average diameter of the outer spring 2 were selected.
При D1=177,5 мм вертикальная жесткость наружной пружины 2 составляет СВ1=1223,977 кН/м.When D 1 =177.5 mm, the vertical stiffness of the outer spring 2 is C B1 =1223.977 kN/m.
При D2=180 мм вертикальная жесткость наружной пружины 2 составляет СВ2=1173,68 кН/м.When D 2 =180 mm, the vertical stiffness of the outer spring 2 is C B2 =1173.68 kN/m.
При D3=182,5 мм вертикальная жесткость наружной пружины 2 составляет СВ3=1126,107 кН/м.When D 3 =182.5 mm, the vertical stiffness of the outer spring 2 is C B3 =1126.107 kN/m.
Тогда сила F, сжимающая пружину наружную 2 для рессорного подвешивания до высоты i, при средних диаметрах пружины наружной 2: D1=177,5 мм, D2=180 мм и D3=182,5 мм, - рассчитывается по формуле (1).Then the force F, compressing the outer spring 2 for spring suspension to a height i , with average diameters of the outer spring 2: D 1 =177.5 mm, D 2 =180 mm and D 3 =182.5 mm, is calculated by formula (1).
Для высоты i1=254 мм ( i1 - это высота наружной пружины 2 при предварительной деформации):For Height i1 =254 mm ( i1 is the height of the outer spring 2 at pre-deformation):
- при D1=177,5 мм F1=0,001⋅(265-254)⋅1223,977=13,46 кН;- at D 1 =177.5 mm F 1 =0.001⋅(265-254)⋅1223.977=13.46 kN;
- при D2=180 мм F2=0,001⋅(265-254)⋅1173,68=12,9 кН;- at D 2 =180 mm F 2 =0.001⋅(265-254)⋅1173.68=12.9 kN;
- при D3=182,5 мм F3=0,001⋅(265-254)⋅1126,107=12,39 кН.- at D 3 =182.5 mm F 3 =0.001⋅(265-254)⋅1126.107=12.39 kN.
Для высоты i2=215 мм ( i2 - это высота наружной пружины 2 при рабочей деформации):For Height i2 =215 mm ( i2 is the height of the outer spring 2 at working deformation):
- при D1=177,5 мм F1=0,001⋅(265-215)⋅1223,977=61,20 кН;- at D 1 =177.5 mm F 1 =0.001⋅(265-215)⋅1223.977=61.20 kN;
- при D2=180 мм F2=0,001⋅(265-215)⋅1173,68=58,7 кН;- at D 2 =180 mm F 2 =0.001⋅(265-215)⋅1173.68=58.7 kN;
- при D3=182,5 мм F3=0,001⋅(265-215)⋅1126,107=56,31 кН.- at D 3 =182.5 mm F 3 =0.001⋅(265-215)⋅1126.107=56.31 kN.
Для высоты i3=209,6 мм ( i3 - это высота наружной пружины 2 при максимальной деформации):For Height i3 =209.6 mm ( i3 is the height of the outer spring 2 at maximum deflection):
- при D2=180 мм F1=0,001⋅(265-209,6)⋅1173,68=65,0 кН;- at D 2 =180 mm F 1 =0.001⋅(265-209.6)⋅1173.68=65.0 kN;
- при D1=177,5 мм F2=0,001⋅(265-209,6)⋅1223,977=67,81 кН;- at D 1 =177.5 mm F 2 =0.001⋅(265-209.6)⋅1223.977=67.81 kN;
- при D3=182,5 мм F3=0,001⋅(265-209,6)⋅1126,107=62,39 кН.- at D 3 =182.5 mm F 3 =0.001⋅(265-209.6)⋅1126.107=62.39 kN.
Таким образом, наружная пружина 2 с диаметром прутка 40 мм, со средним диаметром пружины 2, находящимся в диапазоне от 177,5 мм до 182,5 мм, при силе, сжимающей наружную пружину 2 более чем на 67,81 кН (при применении в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс) будет деформирована.Thus, the outer spring 2 with a rod diameter of 40 mm, with an average diameter of the spring 2 ranging from 177.5 mm to 182.5 mm, with a force compressing the outer spring 2 by more than 67.81 kN (when used in three-axle bogie of a freight car with a design static axial load ranging from 27 tf to 30 tf) will be deformed.
Индекс (С) наружной пружины 2 рессорного подвешивания определяемый как отношение среднего диаметра (D) наружной пружины 2 к диаметру (d) прутка наружной пружины 2 рассчитывают следующим образом. Средний диаметр наружной пружины 2 находится в интервале от 177,5 мм до 182,5 мм, а диаметр прутка пружины 2 равен 40 мм. Соответственно:The index (C) of the outer spring 2 spring suspension, defined as the ratio of the average diameter (D) of the outer spring 2 to the diameter (d) of the rod of the outer spring 2 is calculated as follows. The average diameter of the outer spring 2 ranges from 177.5 mm to 182.5 mm, and the diameter of the spring bar 2 is 40 mm. Respectively:
Получается, что индекс (С) наружной пружины 2 рессорного подвешивания находится в интервале от 4,4375 до 4,5625.It turns out that the index (C) of the outer spring 2 spring suspension is in the range from 4.4375 to 4.5625.
Далее представлен расчет силы F, сжимающей пружину внутреннюю 3 для рессорного подвешивания от высоты 0 до высоты i. Силу F, сжимающую пружину внутреннюю 3 для рессорного подвешивания, рассчитывают по следующей формуле:The following is a calculation of the force F, compressing the inner spring 3 for spring suspension from height 0 to height i . The force F compressing the inner spring 3 for spring suspension is calculated using the following formula:
где 0,001 - коэффициент для приведения жесткости (кН/м) к (кН/мм);where 0.001 is the coefficient for converting stiffness (kN/m) to (kN/mm);
0=265 мм - высота внутренней пружины 3 в свободном состоянии. Данная величина 0 подобрана опытным путем. Имея такую высоту в свободном состоянии, внутренняя пружина 3, будучи под максимальной нагрузкой не изломается и не деформируется; 0 =265 mm - the height of the internal spring 3 in the free state. This value 0 was selected empirically. Having such a height in a free state, the inner spring 3, being under maximum load, does not break or deform;
i (мм) - высота внутренней пружины 3, сжатой нагрузкой F (кН); i (mm) - the height of the internal spring 3, compressed by the load F (kN);
CB - вертикальная жесткость внутренней пружины 3 при сжатии.C B - vertical stiffness of the inner spring 3 in compression.
Вертикальная жесткость CB внутренней пружины 3 определяется по формулеThe vertical stiffness C B of the inner spring 3 is determined by the formula
где G=80000 МПа - модуль сдвига материала пружины 3;where G=80000 MPa - shear modulus of the material of the spring 3;
d=22 мм - диаметр прутка внутренней пружины 3, выбранный опытным путем;d=22 mm - the diameter of the rod of the inner spring 3, selected empirically;
D - средний диаметр внутренней пружины 3, находящийся в интервале от 98,5 мм до 101,5 мм;D is the average diameter of the inner spring 3, which is in the range from 98.5 mm to 101.5 mm;
nP=7,75 - рабочее число витков внутренней пружины 3.n P \u003d 7.75 - working number of turns of the internal spring 3.
Средний диаметр пружины 3 рассчитан, исходя из:The average spring diameter 3 is calculated based on:
- наружного диаметра внутренней пружины 3, выбранного опытным путем и находящегося в интервале от 120,5 мм до 123,5 мм. Интервал от 120,5 мм до 123,5 мм подобран опытным путем и обусловлен наружным диаметром внутренней пружины 3, выбранным по номиналу и равным 122 мм и тем, что учтены допуски ±1,5 мм на номинальный наружный диаметр внутренней пружины 3. Допуски на наружный диаметр внутренней пружины 3 установлены ГОСТ 1452 «Пружины цилиндрические и винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог»;- the outer diameter of the inner spring 3, selected empirically and in the range from 120.5 mm to 123.5 mm. The interval from 120.5 mm to 123.5 mm was selected empirically and is determined by the outer diameter of the inner spring 3, selected at face value and equal to 122 mm and the fact that tolerances of ±1.5 mm are taken into account for the nominal outer diameter of the inner spring 3. Tolerances for the outer diameter of the inner spring 3 is set by GOST 1452 “Cylindrical and helical springs of bogies and shock-traction devices of rolling stock of railways”;
- внутреннего диаметра внутренней пружины 3, выбранного опытным путем и находящегося в интервале от 76,5 мм до 79,5 мм. Интервал от 76,5 мм до 79,5 мм подобран опытным путем и обусловлен внутренним диаметром внутренней пружины 3, выбранным по номиналу и равным 78 мм и тем, что учтены допуски ±1,5 мм на номинальный внутренний диаметр внутренней пружины 3. Допуски на внутренний диаметр внутренней пружины 3 установлены ГОСТ 1452 «Пружины цилиндрические и винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог».- the inner diameter of the inner spring 3, selected empirically and in the range from 76.5 mm to 79.5 mm. The interval from 76.5 mm to 79.5 mm was selected empirically and is determined by the inner diameter of the inner spring 3, selected at face value and equal to 78 mm and the fact that tolerances of ±1.5 mm for the nominal inner diameter of the inner spring 3 are taken into account. Tolerances for the inner diameter of the inner spring 3 is set by GOST 1452 "Cylindrical and helical springs of bogies and shock-traction devices of rolling stock of railways."
Рабочее число витков внутренней пружины 3 рассчитано в соответствии с ГОСТ 13765-86 «Пружины винтовые и цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения» и с учетом:The working number of turns of the internal spring 3 is calculated in accordance with GOST 13765-86 "Springs helical and cylindrical compression and tension from round steel" and taking into account:
- применения в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс;- applications in a three-axle bogie of a freight car with a calculated static axial load in the range from 27 tf to 30 tf;
- номинальной высоты 0 внутренней пружины 3 в свободном состоянии, равной 265 мм;- nominal height 0 internal spring 3 in a free state, equal to 265 mm;
- величины рабочего хода внутренней пружины 3, находящегося в диапазоне высоты внутренней пружины 3 от высоты i2, равной 215 мм, до высоты i1, равной 254 мм, определенных опытным путем;- the value of the working stroke of the internal spring 3, which is in the range of the height of the internal spring 3 from the height i2 equal to 215 mm, up to a height i1 equal to 254 mm, determined empirically;
- силы пружины 3 при предварительной деформации и силы пружины 3 при рабочей деформации, которые принимаются в зависимости от нагрузки пружины 3, и силы пружины 3 при максимальной деформации, которая уточняется по ГОСТ 13765-86 «Пружины винтовые и цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения»;- spring force 3 at preliminary deformation and spring force 3 at working deformation, which are taken depending on the load of spring 3, and spring force 3 at maximum deformation, which is specified in accordance with GOST 13765-86 “Springs helical and cylindrical compression and tension from round steel sections";
- жесткости одного витка внутренней пружины 3, выбранной по ГОСТ 13765-86 «Пружины винтовые и цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения».- the stiffness of one coil of the internal spring 3, selected according to GOST 13765-86 "Springs helical and cylindrical compression and tension of round steel".
Количество рабочих витков пружины 3 при расчетах вертикальной жесткости СВ принимается авторами равным 3,74 для всего диапазона значений среднего диаметра пружины 3, находящегося в интервале от 98,5 мм до 101,5 мм..The number of working coils of the spring 3 when calculating the vertical stiffness C B is taken by the authors to be 3.74 for the entire range of values of the average diameter of the spring 3, which is in the range from 98.5 mm to 101.5 mm.
Рассчитаем вертикальную жесткость СВ внутренней пружины 3 по формуле (4) при средних диаметрах внутренней пружины 3: D1=98,5 мм, D2=100 мм и D3=101,5 мм. При расчете из интервала 98,5 мм - 101,5 мм выбраны крайние значения среднего диаметра и значение номинального среднего диаметра внутренней пружины 3.Let us calculate the vertical stiffness C B of the inner spring 3 according to the formula (4) with the average diameters of the inner spring 3: D 1 =98.5 mm, D 2 =100 mm and D 3 =101.5 mm. When calculating from the interval 98.5 mm - 101.5 mm, the extreme values of the average diameter and the value of the nominal average diameter of the inner spring 3 were selected.
При D1=98,5 мм вертикальная жесткость СВ внутренней пружины 3 составляет СВ1=315,33 кН/м.When D 1 =98.5 mm, the vertical stiffness C B of the inner spring 3 is C B1 =315.33 kN/m.
При D2=100 мм вертикальная жесткость СВ внутренней пружины 3 составляет СВ2=302,27 кН/м.When D 2 =100 mm, the vertical stiffness C B of the inner spring 3 is C B2 =302.27 kN/m.
При D3=101,5 мм вертикальная жесткость СВ внутренней пружины 3 составляет СВ3=289,06 кН/м.When D 3 =101.5 mm, the vertical stiffness C B of the inner spring 3 is C B3 =289.06 kN/m.
Тогда сила F, сжимающая пружину внутреннюю 3 для рессорного подвешивания до высоты i, при средних диаметрах пружины 3: D1=98,5 мм, D2=100 мм и D3=101,5 мм, - рассчитывается по формуле (3).Then the force F, compressing the inner spring 3 for spring suspension to a height i , with average spring diameters 3: D 1 =98.5 mm, D 2 =100 mm and D 3 =101.5 mm, is calculated by formula (3).
Для высоты i1=254 мм ( i1 - это высота внутренней пружины 3 при предварительной деформации):For Height i1 =254 mm ( i1 is the height of the inner spring 3 at pre-deformation):
- при D1=98,5 мм F1=0,001⋅(265-254)⋅315,33=3,47 кН;- at D 1 =98.5 mm F 1 =0.001⋅(265-254)⋅315.33=3.47 kN;
- при D2=100 мм F2=0,001⋅(265-254)⋅302,27=3,32кН;- at D 2 =100 mm F 2 =0.001⋅(265-254)⋅302.27=3.32 kN;
- при D3=101,5 мм F3=0,001⋅(265-254)⋅289,06=3,18 кН.- at D 3 =101.5 mm F 3 =0.001⋅(265-254)⋅289.06=3.18 kN.
Для высоты i2=215 мм ( i2 - это высота внутренней пружины 3 при рабочей деформации):For Height i2 =215 mm ( i2 is the height of the inner spring 3 at working deformation):
- при D1=98,5 мм F1=0,001⋅(265-215)⋅315,33=15,77 кН;- at D 1 =98.5 mm F 1 =0.001⋅(265-215)⋅315.33=15.77 kN;
- при D2=100 мм F2=0,001⋅(265-215)⋅302,27=15,11 кН;- at D 2 =100 mm F 2 =0.001⋅(265-215)⋅302.27=15.11 kN;
- при D3=101,5 мм F3=0,001⋅(265-215)⋅289,06=14,45 кН.- at D 3 =101.5 mm F 3 =0.001⋅(265-215)⋅289.06=14.45 kN.
Для высоты i3=203,6 мм ( i3 - это высота внутренней пружины 3 при максимальной деформации):For Height i3 =203.6 mm ( i3 is the height of the inner spring 3 at maximum deflection):
- при D1=98,5 мм F1=0,001⋅(265-203,6)⋅315,33=19,3 кН;- at D 1 =98.5 mm F 1 =0.001⋅(265-203.6)⋅315.33=19.3 kN;
- при D2=100 мм F2=0,001⋅(265-203,6)⋅302,27=18,56 кН;- at D 2 =100 mm F 2 =0.001⋅(265-203.6)⋅302.27=18.56 kN;
- при D3=101,5 мм F3=0,001⋅(265-203,6)⋅289,06=17,75 кН.- at D 3 =101.5 mm F 3 =0.001⋅(265-203.6)⋅289.06=17.75 kN.
Таким образом, внутренняя пружина 3 с диаметром прутка 22 мм, со средним диаметром витка внутренней пружины 3, находящимся в диапазоне от 98,5 мм до 101,5 мм, при силе, сжимающей внутреннюю пружину 3 более чем на 19,3 кН (при применении в трехосной тележке грузового вагона с расчетной статической осевой нагрузкой, находящейся в интервале от 27 тс до 30 тс), будет деформирована.Thus, the inner spring 3 with a rod diameter of 22 mm, with an average coil diameter of the inner spring 3 ranging from 98.5 mm to 101.5 mm, with a force compressing the inner spring 3 by more than 19.3 kN (at application in a three-axle freight car bogie with a calculated static axial load ranging from 27 tf to 30 tf) will be deformed.
Индекс (С) определяемый как отношение среднего диаметра (D) витка внутренней пружины 3 к диаметру (d) прутка внутренней пружины 3 рассчитывают следующим образом. Средний диаметр витка внутренней пружины 3 находится в интервале от 98,5 мм до 101,5 мм, диаметр прутка пружины 3 равен 22 мм. Соответственно:The index (C) defined as the ratio of the average diameter (D) of the coil of the inner spring 3 to the diameter (d) of the rod of the inner spring 3 is calculated as follows. The average diameter of the coil of the inner spring 3 is in the range from 98.5 mm to 101.5 mm, the diameter of the spring bar 3 is 22 mm. Respectively:
Внутренние пружины 3 и/или наружные пружины 2 для рессорного подвешивания могут быть выполнены из пружинных марок стали: 60С2ХФА, 60С2А, 55С2-3Б. Металл, подвергающийся растяжению или наоборот сжатию (упругой деформации) после снятия с него действующих сил, должен оставаться в первоначальной форме (без остаточной деформации). Поэтому пружинные марки стали, такие как: 60С2ХФА, 60С2А, 55С2-3Б, - характеризующиеся повышенным пределом текучести δв и упругостью позволяют внутренним пружинам 3 и/или наружным пружинам 2, изготовленным из данных марок стали, выдерживать механические нагрузки без изменения своей первоначальной формы.Internal springs 3 and/or external springs 2 for spring suspension can be made of spring steel grades: 60S2KhFA, 60S2A, 55S2-3B. A metal subjected to tension or vice versa compression (elastic deformation) after removal of the acting forces from it must remain in its original form (without permanent deformation). Therefore, spring steel grades, such as: 60S2KhFA, 60S2A, 55S2-3B, - characterized by an increased yield strength δ in and elasticity allow internal springs 3 and / or external springs 2, made from these steel grades, to withstand mechanical loads without changing their original shape .
Была изготовлена опытная партия полезной модели, которая прошла опытные испытания и подтвердила свои преимущества.An experimental batch of a utility model was made, which passed experimental tests and confirmed its advantages.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU220080U1 true RU220080U1 (en) | 2023-08-24 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220285U1 (en) * | 2023-07-05 | 2023-09-05 | Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения" (АО "Рузхиммаш") | INNER SPRING FOR SPRING SUSPENSION |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2528370A1 (en) * | 1982-06-15 | 1983-12-16 | Dietrich & Cie De | Railway bogie for heavy loads - has load resting on tray for transverse movement by reversible screw centralising mechanism |
| RU177424U1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-02-21 | Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") | 3-axle trolley with balance beam |
| KR101845334B1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-04-06 | 한국철도기술연구원 | 3 axles bogie for freight car |
| RU200876U1 (en) * | 2020-08-26 | 2020-11-16 | Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» | THREE-AXLE BALANCE TROLLEY |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2528370A1 (en) * | 1982-06-15 | 1983-12-16 | Dietrich & Cie De | Railway bogie for heavy loads - has load resting on tray for transverse movement by reversible screw centralising mechanism |
| KR101845334B1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-04-06 | 한국철도기술연구원 | 3 axles bogie for freight car |
| RU177424U1 (en) * | 2017-09-13 | 2018-02-21 | Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") | 3-axle trolley with balance beam |
| RU200876U1 (en) * | 2020-08-26 | 2020-11-16 | Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» | THREE-AXLE BALANCE TROLLEY |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220285U1 (en) * | 2023-07-05 | 2023-09-05 | Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения" (АО "Рузхиммаш") | INNER SPRING FOR SPRING SUSPENSION |
| RU220285U9 (en) * | 2023-07-05 | 2023-12-19 | Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения" (АО "Рузхиммаш") | INNER SPRING FOR SPRING SUSPENSION |
| RU223717U1 (en) * | 2023-10-31 | 2024-02-29 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского" | THREE-AXLE FREIGHT CAR TROLLEY |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU618223B2 (en) | Friction elastomer draft gear | |
| US20050046096A1 (en) | Elastomeric spring assembly for a railcar and method of making same | |
| RU220080U1 (en) | SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE BOOT OF A FREIGHT CAR | |
| CN105299120A (en) | Buffering and energy absorption filling pipe | |
| RU181833U1 (en) | EXTERNAL SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU220327U1 (en) | INNER SPRING FOR SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE TROLLEY OF A RAILWAY CAR | |
| RU220570U1 (en) | OUTER SPRING FOR SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE TROLLEY OF A RAILWAY CAR | |
| RU167062U1 (en) | SPRING SUSPENSION OF A TWO-AXLE TRUCK OF A CAR | |
| RU220285U1 (en) | INNER SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU220285U9 (en) | INNER SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU153745U1 (en) | SPRINGS AND SPRING SUSPENSION OF A TWO-AXLE TRUCK CAR | |
| RU220291U9 (en) | OUTSIDE SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU220291U1 (en) | OUTSIDE SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU188249U1 (en) | SPRING SUSPENSION OF A TWO-AXLE TRUCK OF A CAR | |
| RU212559U1 (en) | OUTER SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU188187U1 (en) | COMPRESSION SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| RU223717U1 (en) | THREE-AXLE FREIGHT CAR TROLLEY | |
| RU210248U1 (en) | INTERNAL SPRING FOR SPRING SUSPENSION | |
| KR102157827B1 (en) | Buffer device | |
| RU222531U1 (en) | INTERNAL COMPRESSION SPRING FOR SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE BOARD OF A FREIGHT CAR | |
| RU222508U1 (en) | EXTERNAL COMPRESSION SPRING FOR SPRING SUSPENSION OF A THREE-AXLE BOARD OF A FREIGHT CAR | |
| RU188510U1 (en) | COMPRESSION SPRING FOR CAMSHAFT | |
| RU225826U1 (en) | SPRING SUSPENSION OF A FREIGHT CAR TROLLEY | |
| RU101986U1 (en) | SPRING KIT FOR SUSPENSION TRUCKS OF A LOAD RAILWAY CAR | |
| RU215838U1 (en) | RAILWAY CAR UNDERCARRIAGE |