RU226286U1 - Пятниковый узел грузового вагона с полимерной антифрикционной защитой - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях надрессорных балок и пятниковых узлов тележек грузовых вагонов. Пятниковый узел грузового вагона с полимерной антифрикционной защитой содержит диск 1 и кольцо 2, которые устанавливаются в подпятник 3. Диск и кольцо выполняются из антифрикционного полимерного материала. Полимерное кольцо выполняется с внешним диаметром, равным Dк, позволяющим запрессовывать его в подпятник с натягом. Внутренняя поверхность кольца имеет величину конусности, совпадающую с величиной конусности пятника, а также имеет величину шероховатости не более Ra 3,2. Высота полимерного кольца не превышает высоты внешнего бурта подпятника. Полимерное кольцо обеспечивает антифрикционную защиту упорной поверхности пятника и подпятника и не допускает сухого трения между этими поверхностями. На опорную поверхность подпятника устанавливается полимерный диск. Внешний диаметр диска выполняется с диаметром, равным Dд, позволяющим демонтировать и устанавливать диск без демонтажа полимерного кольца. Внутренний диаметр диска равен диаметру d внутреннего бурта подпятника. Диск обладает выемками 4. Выемка выполняется с шириной, равной p и длиной t от центра диска. Выемка выполняется закругленной с радиусом закругления, равным R. Через полимерный диск осуществляется опирание пятника кузова вагона на подпятник надрессорной балки. Рабочая поверхность полимерного диска имеет величину шероховатости не более Ra 3,2. Полимерный диск предотвращает износ опорной поверхности пятника и подпятника. Техническим результатом полезной модели является снижение величины износов упорных и опорных поверхностей пятника и подпятника в пятниковом узле, повышение срока службы пятникового узла, снижение коэффициента трения в зоне контакта поверхностей пятника и подпятника. Заявляемый технический результат достигается применением выполненных из антифрикционного полимерного материала износостойкого кольца и диска, которые устанавливается между пятником и подпятником пятникового узла грузового вагона.

Description

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях надрессорных балок и пятниковых узлов тележек грузовых вагонов.

Известны конструкции тележек грузовых вагонов моделей 18-578 [1], 18-194 [1], 18-9810 [2], 18-9855 [3], в подпятник которых устанавливается сменная износостойкая пластина в виде чаши или диска, выполненные из стали 30ХГСА.

Недостатком этой конструкции является износ опорной и упорной поверхности пятника из-за трения с поверхностью износостойкой пластины.

Известна конструкция надрессорной балки с износостойкой защитой подпятника [4], состоящая из нижнего и верхнего пояса, соединенные боковыми стенками, а также содержащая подпятник. Износостойкая защита подпятника предлагаемой конструкции надрессорной балки представлена плоским износостойким вкладышем из среднеуглеродистой стали и износостойким кольцом, которое устанавливается на опорную поверхность подпятника. На износостойком кольце выполнены вырезы, с помощью которых происходит фиксация кольца от выпадения и проворачивания ограничителями, выполненными на упорной поверхности подпятника с помощью наплавки металла.

Недостатком данной конструкции является механический износ пятника из-за его трения об износостойкий вкладыш.

Существует конструкция узла опоры кузова на тележку железнодорожного транспортного средства [5], содержащую износостойкую прокладку, которая установлена в углубление на опорной поверхности подпятника заподлицо с ней. Прокладка изготавливается таким образом, что ее диаметр меньше диаметра пятника на величину сумму радиусов двух его скруглений опорной поверхности.

Недостатками предложенного узла являются износ в процессе эксплуатации, который будет происходить на опорной поверхности пятника в зоне контакта его с той частью опорной поверхности подпятника, не защищенной износостойкой прокладкой, а также выемка, выполненная на опорной поверхности подпятника, образует концентратор напряжений, что послужит причиной появления усталостных трещин и разрушения надрессорной балки.

Известна конструкция центральной опоры железнодорожного вагона [6], в состав которой входит надрессорная балка. В подпятник этой надрессорной балки вставляется износостойкая чаша, изготовленная из полимерного материала. Полимерный материал, используемый для изготовления днища чаши, является армированным и имеет металлическую структуру. В подпятнике чаша крепится с помощью клея.

Недостатком предлагаемой опоры является низкая прочность полимерного материала, который разрушается от усилий воздействия пятника при перевалке кузова.

Существует конструкция центральной опоры железнодорожного вагона [7], которая состоит из надрессорной балки с подпятником. Изностойкая защита представлена пластиной, устанавливаемой на опорную поверхность подпятника и полуколец, выполняющих функцию защиты бурта подпятника. Полукольца фиксируются с помощью сварки по стыкам и крепятся к бурту подпятника с помощью вспомогательных элементов для предотвращения вертикальных перемещений. Вспомогательные элементы могут быть реализованы в различных исполнениях:

1) В виде планок, которые устанавливаются в пазы полуколец и свариваются с буртом подпятника;

2) В виде выступов на бурте подпятника или полукольцах, которые вставляются в углубления сопрягаемой поверхности;

3) В виде втулок, которые запрессовываются в подпятник, к которым крепятся полукольца.

Недостатком предложенной конструкции центральной опоры железнодорожного вагона является появление трещин в конструкции при сваривании колец и бурта из-за различной степени свариваемости металла полуколец и подпятника надрессорной балки.

Известна конструкция подпятникового узла тележки грузового вагона [8], в состав которой входит подпятник и износостойкая вставка в виде тарели, которая имеет плоскую опорную поверхность с отверстием для установки шкворня и упорную цилиндрическую поверхность, которая устанавливается с натягом внутри наружного бурта подпятника. Вставка имеет внутренний бурт вокруг ее центрального отверстия. Центральное отверстие имеет диаметр, превышающий диаметр шкворневого отверстия в надрессорной балке.

Недостатком данной конструкции подпятникового узла тележки грузового вагона является незащищенность опорной и упорной поверхности пятника от сухого трения.

Существует конструкция подпятникового узла тележки вагона [9], включающая подпятник и антифрикционную вставку, которая выполнена из сталеполимерного материала. Антифрикционная вставка состоит из стальной сердцевины в форме тарели, имеющей по всей поверхности отверстия, оси которых образуют квадратную сетку, и сплошной оболочки из антифрикционного полимера, который формирует нижнюю и верхнюю рабочие поверхности и заполняет отверстия в стальной тарели.

Недостатком предложенной конструкции является выдавливание полимерных покрытий из-под контактных поверхностей пятника и подпятника из-за больших усилий, приходящихся на эти покрытия при движении вагона и перевалке кузова.

Известен опорный шкворневой узел [10], включающий в себя пятник и подпятник. Антифрикционная защита данного пятникового узла состоит из нанесенных на опорные поверхности пятника и подпятника полимерных покрытий и отполированного металлического диска. Металлический диск обработан не ниже девятого класса шероховатости.

Недостатками предложенного шкворневого узла является выдавливание полимерных покрытий из-под контактных поверхностей пятника и подпятника из-за больших усилий, приходящихся на эти покрытия при движении вагона и перевалке кузова.

Существуют конструкции прокладок подпятника тележки грузового вагона [11], [12], [13], выполненные в виде стального диска, имеющего центральное отверстие и углубления на верхней или нижней поверхностях для заполнения смазкой.

Недостатком предложенных конструкций является отсутствие защиты упорной поверхности пятника и подпятника от сухого трения.

Известна конструкция трехосной тележки железнодорожного вагона [14], в подпятниковом узле, которая устанавливает упорное кольцо на упорную поверхность подпятника.

Недостатком предложенной конструкции является отсутствие защиты опорной защиты пятника и подпятника.

Известна конструкция трехосной тележки железнодорожного вагона [15], в которой на опорную поверхность подпятникового узла устанавливается прокладка, выполненная в форме диска со сквозным центральным отверстием.

Недостатком предложенной конструкции является износ упорных поверхностей подпятника и пятника из-за отсутствия их защиты.

Ближайшим аналогом предлагаемой модели является надрессорная балка с износостойкой защитой подпятника [16], включающая подпятник, в который установлено износостойкое металлическое кольцо, соединенное с внутренней поверхностью бурта подпятника, и износостойкий диск, установленный в подпятниковое место.

Недостатком предложенной конструкции надрессорной балки с износостойкой защитой подпятника является износ и повреждения упорной поверхности пятника, который возникает из-за трения пятника о металлическое износостойкое кольцо.

Техническим результатом полезной модели является снижение величины износов упорных и опорных поверхностей пятника и подпятника в пятниковом узле, повышение срока службы пятникового узла, снижение коэффициента трения в зоне контакта поверхностей пятника и подпятника.

Заявляемый технический результат достигается применением выполненных из антифрикционного полимерного материала износостойкого кольца и диска, которые устанавливается между пятником и подпятником пятникового узла грузового вагона.

Пятниковый узел грузового вагона с полимерной антифрикционной защитой, включающий пятник, подпятник и установленные между ними кольцо и диск, выполненные из полимерного антифрикционного материала, причем диск включает в свою конструкцию выемки.

Сущность полезной модели поясняется фигурами.

На фиг. 1 показана схема полимерной антифрикционной защиты пятникового узла грузового вагона.

На фиг. 2 изображен полимерный диск, вид сверху.

Позиции на фигурах:

1 - полимерный диск, 2 - полимерное кольцо, 3 - подпятник надрессорной балки тележки грузового вагона, 4 - выемка.

Полимерная антифрикционная защита пятникового узла грузового вагона содержит диск 1 и кольцо 2, которые устанавливаются в подпятник 3. Диск и кольцо выполняются из антифрикционного полимерного материала. Полимерное кольцо выполняется с внешним диаметром, равным Dк, позволяющим запрессовывать его в подпятник с натягом. Внутренняя поверхность кольца имеет величину конусности, совпадающую с величиной конусности пятника, а также имеет величину шероховатости не более Ra 3,2. Высота полимерного кольца не превышает высоты внешнего бурта подпятника. Полимерное кольцо обеспечивает антифрикционную защиту упорной поверхности пятника и подпятника и не допускает сухого трения между этими поверхностями. На опорную поверхность подпятника устанавливается полимерный диск. Внешний диаметр диска выполняется с диаметром равным Dд, позволяющим демонтировать и устанавливать диск без демонтажа полимерного кольца. Внутренний диаметр диска равен диаметру d внутреннего бурта подпятника. Диск обладает выемками 4. Выемка выполняется с шириной, равной p и длиной t от центра диска. Выемка выполняется закругленной с радиусом закругления, равным R. Через полимерный диск осуществляется опирание пятника кузова вагона на подпятник надрессорной балки. Рабочая поверхность полимерного диска имеет величину шероховатости не более Ra 3,2. Полимерный диск предотвращает износ опорной поверхности пятника и подпятника.

Одним из применимых материалов в предлагаемой конструкции является синтетический термопласт марки ZX-410. Данный материал способен выдержать давление до 142 МПа при сжатии, обладает низким коэффициентом трения, а также при применении данного материала отпадает необходимость в смазочном материале в зоне контакта опорных и упорных плоскостей пятника и подпятники с поверхностями кольца и диска. Высокая упругость позволяет использовать кольцо и диск без приработки. Способность данного материала поглощать частицы абразивов и инородные тела позволяет снизить абразивный износ и сохранить форму контактных поверхностей. Физические свойства полимерного материала позволяют снизить величину силы трения в зоне контакта пятника и подпятника и отказаться от необходимости фиксации кольца и диска в подпятнике.

Проведенные испытания 22 мая 2022 года в цехе текущего отцепочного ремонта станции Братск (ТОР Братск) эксплуатационного вагонного депо Тайшет (ВЧДЭ-13) полимерной антифрикционной защиты подтвердили заявленный технический результат. В ходе испытаний был установлен образец предлагаемой полимерной антифрикционной защиты в пятниковый узел грузового вагона, находящегося в эксплуатации. Испытания проводились во время движения вагона по различным участкам сети железных дорог, в том числе в условиях кривых на горно-перевальных участках. После испытаний был произведен демонтаж полимерной антифрикционной защиты и обследован пятниковый узел грузового вагона. В ходе этого процесса было отмечено, что кольцо и диск легко поддаются демонтажу: снять диск возможно подручным инструментом, не прибегая, к использованию дополнительных приспособлений. Затраченное время демонтажа составило менее 5 минут. В результате обследования пятникового узла следов износа пятника и подпятника не было обнаружено.

Источники информации:

1. Ефимов В.П. Новые грузовые тележки для железных дорог России и стран СНГ / В.П. Ефимов // Тяжелое машиностроение. - 2008. - №9. - С. 34-38.

2. Москвичева А.А. Модернизация тележек грузовых вагонов / А.А. Москвичева // Наука в центральной России. - 2012. - №2S. - С. 179-182.

3. Бабанин В.С., О ресурсе компонентов тележек модели 18-9855 на пробеге 1 млн км в подконтрольной эксплуатации / В.С. Бабанин, А.А. Рудь, А.Л. Борисов // Научные основы и технологии повышения ресурса и живучести подвижного состава железнодорожного транспорта: Сборник трудов международной научной конференции, Коломна, 22 июня 2021 года. - Коломна: Акционерное общество «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава», 2021. - С. 142-149.

4. Патент на полезную модель №196132 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16. Надрессорная балка с износостойкой защитой подпятника: №2019124901: заявл. 05.08.2019: опубл. 18.02.2020 / П.М. Нечаев, А.В. Самсонов, А.А. Гореньков [и др.]; заявитель Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод имени Ф.Э. Дзержинского", Общество с ограниченной ответственностью "Уральское конструкторское бюро вагоностроения".

5. Патент №2127682 С1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16, B61F 5/52. Узел опоры кузова на тележку железнодорожного транспортного средства: №97103493/28: заявл. 04.03.1997: опубл. 20.03.1999 / А.А. Пранов, В.А. Ивашов, М.П. Гейлер [и др.]; заявитель Уральская государственная академия путей сообщения.

6. Патент США №4289077 US С1 105/199.4 от 24.05.1979.

7. Патент США №3713710 US С1 308/137 от 30.01.1973.

8. Патент №2201879 С2 Российская Федерация, МПК B61F 5/16, B61F 5/52. Подпятниковый узел тележки грузового вагона: №2000110880/28: заявл. 27.04.2000: опубл. 10.04.2003 / С.И. Попов, В.М. Круглов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "КОРУД".

9. Патент №2263596 С1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16. Подпятниковый узел тележки вагона: №2004108552/11: заявл. 22.03.2004: опубл. 10.11.2005 / В.М. Круглов, В.Ф. Лапшин, Ю.М. Никишин; заявитель Уральский государственный университет путей сообщения.

10. Патент на полезную модель №190621 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16. Опорный шкворневой узел: №2019113876: заявл. 06.05.2019: опубл. 04.07.2019 / В.А. Кохановский, П.Г. Иваночкин, М.А. Мукутадзе [и др.].

11. Патент на полезную модель №215532 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16. прокладка подпятника тележки грузового вагона: №2022129461: заявл. 14.11.2022: опубл. 16.12.2022 / А.В. Пинзберг, Д.В. Гавриков, И.А. Ежов; заявитель Акционерное общество Алтайского вагоностроения.

12. Патент на полезную модель №215036 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16. прокладка подпятника тележки грузового вагона: №2022127037: заявл. 18.10.2022: опубл. 25.11.2022 / А.В. Пинзберг, Д.В. Гавриков, И.А. Ежов; заявитель Акционерное общество Алтайского вагоностроения.

13. Патент на полезную модель №215035 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16. прокладка подпятника тележки грузового вагона: №2022126629: заявл. 13.10.2022: опубл. 25.11.2022 / А.В. Пинзберг, Д.В. Гавриков, И.А. Ежов; заявитель Акционерное общество Алтайского вагоностроения.

14. Патент на полезную модель №218387 U1 Российская Федерация, МПК B61F 3/10, B61F 5/16. трехосная тележка железнодорожного вагона: № 2023109858: заявл. 18.04.2023: опубл. 24.05.2023 / А.Л. Ставский, В.В. Карпюк, А.А. Шмыгин; заявитель Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения".

15. Патент на полезную модель №218070 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16, B61F 3/10. трехосная тележка железнодорожного вагона: № 2023109859: заявл. 18.04.2023: опубл. 04.05.2023 / А.Л. Ставский, В.В. Карпюк, А.А. Шмыгин; заявитель Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения".

16. Патент на полезную модель №212909 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/16, B61F 3/00. Надрессорная балка с износостойкой защитой подпятника: №2022108851: заявл. 04.04.2022: опубл. 12.08.2022 / А.Л. Ставский, В.В. Карпюк, А.А. Шмыгин, М.С. Петровичев; заявитель Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения".

Claims (1)

1. Пятниковый узел грузового вагона с полимерной антифрикционной защитой, включающий пятник, подпятник и установленные между ними кольцо и диск, выполненные из полимерного антифрикционного материала, причем диск включает в свою конструкцию выемки.

Images