RU2284933C1

RU2284933C1 - Railway vehicle torsion spring

Info

Publication number: RU2284933C1
Application number: RU2005109034/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский (RU); Евгений Васильевич Сливинский; Андрей Анатольевич Зайцев (RU); Андрей Анатольевич Зайцев; Владимир Алексеевич Плотников (RU); Владимир Алексеевич Плотников; Евгений Васильевич Сидоров (RU); Евгений Васильевич Сидоров
Original assignee: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-10

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: invention relates to devices for damping vibrations of locomotive body relative to bogie. Proposed torsion spring consists of rod 1 arranged in splined and bearing supports installed on bogie frame and hinge-connected through lever with body. Both supports are provided with splines and they engage with mating splines made on outer surface of hollow cylindrical envelope which is provided with longitudinal slot and splines engaging with like splines on torsion rod. Rod has different-length arc projections 7, 8, 9 on its outer generating surface which are arranged for movement in said slot of hollow cylindrical envelope.

EFFECT: improved characteristics of torsion spring.

6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях локомотивов и вагонов.The present invention relates to the field of rail vehicles and can be used in the construction of locomotives and wagons.

Известна торсионная рессора, описанная в книге Орлов П.И. "Основы конструирования": Справочно-методическое пособие. В 2-х книгах. Кн.2. Под ред. П.Н.Угаева - 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение, 1988 год, где на стр.523 отмечены ее конструктивные особенности и на рис.910 показана принципиальная ее схема. Такая рессора состоит из упругого стержня, один конец которого заделан неподвижно, а другой снабжен рычагом, воспринимающим поперечную силу. Подобную конструкцию торсиона широко применяют в подвесках транспортных средств. Существенным недостатком такой рессоры является то, что угол ее закручивания φ при заданном допускаемом значении сдвига [τ] всецело определяется соотношением L/d, где L - длина стержня торсиона, а d - его диаметр. Из этого соотношения видно, что входящие в него геометрические характеристики стержня являются постоянными, и, следовательно, крутильная жесткость торсионной рессоры C=I·G/L·d² так же будет иметь постоянное значение. В практике за счет наличия неровностей пути возникают существенные колебания экипажной части транспортного средства, сопровождающиеся резким изменением динамических нагрузок приложенных к такой торсионной рессоре, а так как крутильная жесткость стержня постоянна, то последняя не способна успешно их деформировать, что в итоге вызывает пробой рессоры. Такие пробои рессор существенно сказываются на плавности экипажа.Known torsion spring described in the book Orlov P.I. "Fundamentals of Design": Reference and methodological manual. In 2 books. Book 2. Ed. P.N. Ugaev - 3rd ed., Rev. - M.: Mechanical Engineering, 1988, where on page 523 its design features are noted and its basic diagram is shown in Fig. 910. Such a spring consists of an elastic rod, one end of which is fixed motionless, and the other is equipped with a lever that receives transverse force. A similar torsion bar design is widely used in vehicle suspensions. A significant drawback of such a spring is that its twist angle φ for a given permissible shift value [τ] is entirely determined by the ratio L / d, where L is the length of the torsion bar and d is its diameter. It can be seen from this relation that the geometrical characteristics of the rod included in it are constant, and, therefore, the torsional stiffness of the torsion spring C = I · G / L · d ² will also have a constant value. In practice, due to the presence of irregularities of the path, significant fluctuations in the vehicle’s carriage occur, accompanied by a sharp change in the dynamic loads applied to such a torsion spring, and since the torsional stiffness of the rod is constant, the latter is not able to successfully deform them, which ultimately causes a spring breakdown. Such breakdowns of springs significantly affect the smoothness of the crew.

Известна также торсионная рессора локомотива, описанная на стр.88 и показанная на рис.55 книги "Конструкция, расчет и проектирование локомотивов": Учебник для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности "Локомотивостроение" / А.А.Камаев и др. Под редакцией А.А.Камаева. - М.: Машиностроение, 1981 г. Такая торсионная рессора в целом по конструкции не отличается то выше описанной и поэтому недостатки их подобны.The torsion spring of a locomotive is also known, described on page 88 and shown in Fig. 55 of the book “Design, Calculation and Design of Locomotives”: A textbook for students of technical colleges studying in the specialty “Locomotive Engineering” / A.A. Kamaev et al. Edited by A .A. Kamaev. - M .: Engineering, 1981. Such a torsion spring as a whole in design does not differ then the one described above and therefore their disadvantages are similar.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является разработка торсионной рессоры, которая в процессе своей работы имеет возможность изменять свою крутильную жесткость в зависимости от режимов воздействия на нее динамических нагрузок.Therefore, the aim of the invention is to develop a torsion spring, which in the process of its work has the ability to change its torsional stiffness depending on the modes of action of dynamic loads on it.

Поставленная цель достигается тем, что подшипниковая опора так же, как и шлицевая, снабжена шлицами и обе они взаимосвязаны с ответными, выполненными на внешней поверхности пустотелой цилиндрической оболочки, внутри которой имеется продольный паз и шлицы, контактирующиеся с подобными стержня торсиона, а сам стержень на своей внешней образующей поверхности несет ряд различных по длине, дуговых по форме, выступов, подвижно размещенных в упомянутом пазу пустотелой цилиндрической оболочки.This goal is achieved in that the bearing, as well as the spline bearing, is equipped with slots and both are interconnected with the counterparts made on the outer surface of the hollow cylindrical shell, inside which there is a longitudinal groove and slots in contact with the like of the torsion bar, and the rod itself its outer forming surface carries a number of different in length, arc-shaped protrusions movably placed in the said groove of the hollow cylindrical shell.

На чертежах на фиг.1 показан общий вид торсионной рессоры в разрезе с боку, на фиг.2 - одна из ее деталей в аксонометрии, на фиг.3 - стержень торсиона так же в аксонометрии и на фиг.4, 5 и 6 - ее сечения по АА, ВВ и СС.In the drawings in Fig. 1 shows a General view of the torsion spring in section from the side, in Fig. 2 - one of its parts in a perspective view, in Fig. 3 - the torsion bar is also in a perspective view and in Figs. 4, 5 and 6 - her sections for AA, BB and SS.

Торсионная рессора рельсового экипажа состоит из стержня 1, снабженного шлицами 2 и буртом 3. Стержень 1 размещен в пустотелой цилиндрической оболочке 4 и своими шлицами 2 взаимосвязан с ответными шлицами 5, выполненными в пустотелой цилиндрической оболочке 4. Цилиндрическая пустотелая оболочка 4 снабжена продольным пазом 6, в котором размещены различные по длине, дуговые по форме выступы 7, 8 и 9, выполненные на поверхности стержня 1, и шлицами 10, контактирующими с ответными, находящимися в шлицевой опоре 11 и подшипниковой опоре 12. Стержень 1 снабжен рычагом 13 шарнирно закрепленным на кузове 14, а опоры 11 и 12 жестко присоединены к раме тележки 15 экипажа.The torsion spring of the rail crew consists of a rod 1 provided with slots 2 and a collar 3. The rod 1 is placed in a hollow cylindrical shell 4 and its slots 2 is interconnected with mating slots 5 made in a hollow cylindrical shell 4. The cylindrical hollow shell 4 is provided with a longitudinal groove 6, in which protrusions 7, 8 and 9 are made of various lengths, arched in shape, made on the surface of the rod 1, and with slots 10 in contact with the mates in the spline bearing 11 and the bearing support 12. The rod 1 is provided with wives with a lever 13 pivotally mounted on the body 14, and the supports 11 and 12 are rigidly attached to the frame of the carriage 15 of the crew.

Работает торсионная рессора рельсового экипажа следующим образом. При статическом нагружении торсионной рессоры, когда рельсовый экипаж не находится в движении, за счет того, что рычаг 13 шарнирно соединен с кузовом 14, последний под действием собственного веса G поворачивается по стрелке D и закручивает по этой же стрелке стержень 1, причем закрутка его происходит на такой угол, который обеспечивает появление зазора δ (см. фиг.5 и 6). Так как выступы 7, 8 и 9 стержня 1 имеют разную по дуге длину, то они располагаются относительно стенки продольного паза 6 пустотелой цилиндрической оболочки 4 с разными зазорами δ₁, δ₂ и т. д. так, как это показано на фиг.5 и фиг.6. Следует отметить, что угловой поворот стержня 1 по стрелке D происходит с его упругим сопротивлением за счет того, что его шлицы 2 взаимосвязаны со шлицами 5 неподвижной пустотелой цилиндрической оболочки 4, которая своими шлицами 10 размещена в опорах 11 и 12 и тем самым является неподвижной. Как только экипаж будет подвержен колебаниям из-за преодоления им неровностей пути, рычаг 13 получит еще больший угловой поворот также по стрелке D, и, следовательно, стержень 1 дополнительно сдеформируется, и тогда выступ 7, выбрав зазор 5i (фиг.5), войдет в контакт с боковой поверхностью продольного паза 6, что окажет большее сопротивление закрутке стержня 1 по той причине, что длина рабочей части 1 его уменьшится до 1₁, а следовательно, его крутильная жесткость увеличится. Если рост динамической нагрузки будет продолжаться, то тогда зазор δ₂ у выступа 8 будет также выбран (см. фиг.6), и крутильная жесткость стержня 1 еще более увеличится, что и позволит обеспечить рост момента сопротивления на рычаге 13, а следовательно, и снизить колебания кузова 14 экипажа. Чем больше выполнить выступов 7, 8 и 9 на поверхности стержня различной длины, тем эффективнее можно использовать демпфирующие характеристики торсионной рессоры. После снятия динамической нагрузки на рычаге 13 под действием упругих сил сопротивления стержень 1 возвращается в исходное положение, такое как это показано на фиг.5 и фиг.6. Далее процесс угловых поворотов стержня 1 торсиона при движении экипажа может повторяться неоднократно.Works torsion spring rail crew as follows. Under static loading of the torsion spring, when the rail crew is not in motion, due to the fact that the lever 13 is pivotally connected to the body 14, the latter, under the action of its own weight G, rotates in the direction of arrow D and twists the rod 1 in the same direction, and its twisting occurs at such an angle that provides the appearance of a gap δ (see FIGS. 5 and 6). Since the protrusions 7, 8 and 9 of the rod 1 have a different arc length, they are located relative to the wall of the longitudinal groove 6 of the hollow cylindrical shell 4 with different gaps δ ₁ , δ ₂ , etc., as shown in figure 5 and Fig.6. It should be noted that the angular rotation of the rod 1 in the direction of arrow D occurs with its elastic resistance due to the fact that its slots 2 are interconnected with the slots 5 of the stationary hollow cylindrical shell 4, which is placed with its slots 10 in the supports 11 and 12 and is thus stationary. As soon as the crew is subject to fluctuations due to overcoming irregularities of the path, the lever 13 will receive an even greater angular rotation also along arrow D, and therefore, the rod 1 will be further deformed, and then the protrusion 7, having selected the gap 5i (Fig. 5), will enter in contact with the side surface of the longitudinal groove 6, which will have greater resistance to the twist of the rod 1 for the reason that the length of the working part 1 will decrease to 1 ₁ , and therefore, its torsional rigidity will increase. If the growth of the dynamic load continues, then the gap δ ₂ at the protrusion 8 will also be selected (see Fig.6), and the torsional stiffness of the rod 1 will increase even more, which will allow for an increase in the moment of resistance on the lever 13, and therefore, reduce fluctuations in the body of the 14 crew. The more protrusions 7, 8 and 9 are made on the surface of the rod of different lengths, the more effectively the damping characteristics of the torsion spring can be used. After removing the dynamic load on the lever 13 under the action of elastic resistance forces, the rod 1 returns to its original position, such as shown in Fig.5 and Fig.6. Further, the process of angular rotations of the rod 1 of the torsion bar during the movement of the crew can be repeated several times.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет в широком диапазоне изменения динамических нагрузок, действующих на экипаж в его движении, эффективно демпфировать их и тем самым повышать плавность хода рельсовых транспортных средств.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, as it allows a wide range of changes in the dynamic loads acting on the crew in its movement to effectively dampen them and thereby increase the smoothness of rail vehicles.

Claims

The torsion spring of the rail crew, containing a rod with a lever pivotally interconnected with the body, and two supports rigidly mounted on the frame of the trolley, one of which is spline and the other bearing, characterized in that the bearing support, as well as the spline bearing, is provided with slots and both of them are interconnected with the counterparts made on the outer surface of the hollow cylindrical shell, inside which there is a longitudinal groove and slots in contact with the like of the torsion bar, and the rod itself on its outer forming surface and carries a number of different lengths of arc shaped projections is movably arranged in said recess a hollow cylindrical shell.