RU2299823C1

RU2299823C1 - Locomotive torsional spring

Info

Publication number: RU2299823C1
Application number: RU2005138645/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский (RU); Евгений Васильевич Сливинский; Андрей Анатольевич Зайцев (RU); Андрей Анатольевич Зайцев; Дмитрий Николаевич Климов (RU); Дмитрий Николаевич Климов
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-05-27

Abstract

FIELD: transport engineering; locomotives.

SUBSTANCE: proposed torsional spring of locomotive contains hollow rod 5 arranged in bearing supports 7, 8 on bogie 9 and level 1 engaging with locomotive body 3. Additional spring-loaded rod 11 fitted by splines in rod engages by end with arc-shaped surfaces of guide 15 secured on locomotive body and providing automatic change of torsional rigidity of torsion bar in process of operation.

EFFECT: improved efficiency of tensional springs of locomotives and provision of smooth running of locomotive.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях современных тепловозов и электровозов.The present invention relates to the field of rail vehicles and can be used in the construction of modern diesel locomotives and electric locomotives.

Известны конструкции торсионных рессор. Так, например, в книге Орлов П.И Основы конструирования: Справочно-методическое пособие; в 2-х книгах. Книга 2. Под редакцией П.Н.Учаева - 3-е издание исправленное. - М.: Машиностроение, 1988 г., на стр.521-523, рис.909 и рис.910 показана и описана конструкция торсионной рессоры. Она представляет собой цилиндрический стержень, заделываемый концами в деталях, подвергающихся упругому угловому смещению. Заделка стержня чаще всего производится при помощи шлицевого соединения. Благодаря конструктивной простоте с малыми радиальными габаритами торсион широко применяют в машиностроении. Несмотря на это торсионные рессоры обладают существенным недостатком - постоянной величиной крутильной жесткости С_φ, которая зависит от длины стержня, расположенного в опорах. А так как, например, при использовании их в конструкциях транспортных машин, где под действием микро- и макронеровностей автомобильных дорог и железнодорожного пути возникают значительные по величине амплитуды колебаний как неподрессоренных, так и подрессорных их частей, то эффективность работы торсионных рессор является недостаточной.Known designs of torsion springs. So, for example, in the book Orlov P.I. Fundamentals of design: Reference and methodological manual; in 2 books. Book 2. Edited by P.N. Uchaev - 3rd edition revised. - M .: Mechanical Engineering, 1988, on pages 521-523, Fig. 909 and Fig. 910, the design of the torsion spring is shown and described. It is a cylindrical rod, terminated with ends in parts subjected to elastic angular displacement. The closure of the rod is most often done using a spline connection. Due to the structural simplicity with small radial dimensions, torsion is widely used in mechanical engineering. Despite this, torsion springs have a significant drawback - a constant value of torsional stiffness C _φ , which depends on the length of the rod located in the supports. And since, for example, when they are used in the construction of transport vehicles, where under the influence of micro- and macro-irregularities of highways and railway lines, the amplitudes of oscillations of both unsprung and sprung parts are significant in magnitude, the efficiency of torsion springs is insufficient.

Известна также торсионная рессора локомотива, описанная и показанная в книге «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., на стр.88, рис.55. Конструкция такой рессоры аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.The torsion spring of a locomotive is also known, described and shown in the book “Design, Calculation and Design of Locomotives”: a textbook for students of technical colleges and universities studying in the specialty “Locomotive Engineering” / A.A. Kamaev and others; edited by A.A. Kamaev. - M.: Mechanical Engineering, 1981, on page 88, Fig. 55. The design of such a spring is similar to that described above and therefore their disadvantages are similar.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы торсионной рессоры за счет автоматического регулирования крутильной жесткости стержня, а следовательно, и обеспечения плавности хода локомотивов.The aim of the invention is to increase the efficiency of the torsion spring due to the automatic control of the torsional stiffness of the rod, and therefore, ensure the smooth running of locomotives.

Поставленная цель достигается тем, что втулка также выполнена подшипниковой, а стержень пустотелым и имеет на внутренней своей поверхности шлицы, взаимосвязанные с ответными дополнительного стержня, один конец которого подпружинен относительно упомянутого пустотелого стержня, а другой квадратного сечения размещен подвижно в ответном отверстии кронштейна, жестко закрепленного на втулке, и последний контактирует своим торцом с дугообразной формы поверхностью вертикально расположенной направляющей, присоединенной к днищу кузова.This goal is achieved in that the sleeve is also made bearing, and the rod is hollow and has slots on its inner surface that are interconnected with the mates of an additional rod, one end of which is spring-loaded relative to the above-mentioned hollow rod, and the other square section is movably mounted in the mating hole of the bracket, rigidly fixed on the sleeve, and the latter contacts with its end face with an arcuate shape of a surface of a vertically arranged guide attached to the underbody.

На чертеже показана торсионная рессора локомотива в продольной ее плоскости с частичными разрезами.The drawing shows a torsion spring of a locomotive in its longitudinal plane with partial sections.

Торсионная рессора локомотива состоит из рычага 1, при помощи шарнира 2 связанного с кузовом локомотива 3, и он закреплен с использованием шпонки 4 на пустотелом стержне 5. Пустотелый стержень 5 снабжен упорами 6 и подвижно размещен в подшипниках 7 и 8, жестко установленных на тележке 9 локомотива. В пустотелом стержне 5 находится пружина сжатия 10, контактирующая с дополнительным стержнем 11. Последний имеет квадратное сечение 12, и этот участок расположен в таком же отверстии 13, выполненном в кронштейне 14, жестко закрепленном на подшипнике 8. Дополнительный стержень 11 примыкает к дугообразной формы направляющей 15, жестко установленной на кузове 3 локомотива. Внутренняя поверхность пустотелого стержня 5 снабжена шлицами, взаимосвязанными со шлицами, выполненными на верхней поверхности дополнительного стержня 11.The torsion spring of the locomotive consists of a lever 1, by means of a hinge 2 connected to the body of the locomotive 3, and it is fixed using a key 4 on the hollow core 5. The hollow core 5 is equipped with stops 6 and is movably placed in bearings 7 and 8, rigidly mounted on the cart 9 locomotive. In the hollow rod 5 there is a compression spring 10 in contact with the additional rod 11. The latter has a square section 12, and this section is located in the same hole 13, made in the bracket 14, rigidly mounted on the bearing 8. The additional rod 11 is adjacent to the arcuate shape of the guide 15, rigidly mounted on the body 3 of the locomotive. The inner surface of the hollow core 5 is provided with slots interconnected with the slots made on the upper surface of the additional rod 11.

Работает торсионная рессора локомотива следующим образом. При движении локомотива по рельсовому пути из-за наличия его неровностей, пучин, стыков и так далее возникают поперечные колебания кузова по стрелке В, что способствует угловому повороту рычага 1, а так как он жестко связан с пустотелым стержнем 5, то последний получает, например, закрутку относительно его продольной оси по стрелке А. Закрутка пустотелого стержня 5 происходит относительно дополнительного стержня 11 за счет того, что он не подлежит провороту относительно продольной оси из-за наличия его квадратного сечения 12, расположенного в ответном, выполненном в кронштейне 14. Одновременно с угловым поворотом пустотелого стержня 5 происходит линейное перемещение дополнительного стержня 11 по стрелке С, так как последний касается дугообразной формы направляющей 15, которая получает угловой поворот совместно с кузовом 3 локомотива по стрелке В. Двигаясь в отверстии 13 и шлицах, выполненных в пустотелом стержне 5, дополнительный стержень 11 упруго деформирует, по этой же стрелке С, пружину сжатия 10. Такое поступательное движение дополнительного стержня 11 приводит к уменьшению длины участка l пустотелого стержня 5, который подвержен угловой упругой деформации, а так как эта длина становится меньшей, то жесткость пустотелого стержня 5 увеличивается, что и способствует эффективному демпфированию таких колебаний. После исчезновения динамической нагрузки, вызвавшей угловой поворот кузова 3 локомотива по стрелке В, последний возвращается в исходное положение и пустотелый стержень 5 под действием упругих сил сопротивления получает угловое перемещение в противоположном стрелке А направлении. В тоже время, дугообразной формы направляющая 15 занимает положение такое, как показано на чертеже, а дополнительный стержень 11 под действием сжатой пружины 10 перемещается в направлении, обратном стрелке С, и также занимает положение, показанное на чертеже. Далее процесс линейного перемещения по стрелке С дополнительного стержня 11 происходит неоднократно, что способствует постоянному изменению длины участка 1, а следовательно, и изменению крутильной жесткости торсиона.Works torsion spring locomotive as follows. When the locomotive moves along the rail track due to the presence of its irregularities, abysses, joints and so on, lateral vibrations of the body occur along arrow B, which contributes to the angular rotation of the lever 1, and since it is rigidly connected to the hollow core 5, the latter receives, for example , a twist relative to its longitudinal axis in the direction of arrow A. The twist of the hollow core 5 occurs relative to the additional core 11 due to the fact that it cannot be rotated relative to the longitudinal axis due to the presence of its square section 12 located in the response made in the bracket 14. Simultaneously with the angular rotation of the hollow core 5, the additional rod 11 is linearly moved along arrow C, since the latter touches the arcuate shape of the guide 15, which receives an angular rotation together with the body 3 of the locomotive along arrow B. Moving in the hole 13 and splines made in the hollow core 5, the additional shaft 11 elastically deforms, in the same arrow C, the compression spring 10. Such a translational movement of the additional shaft 11 leads to a decrease in the length of the region l of the hollow core 5, which is subject to angular elastic deformation, and since this length becomes smaller, the rigidity of the hollow core 5 increases, which contributes to the effective damping of such vibrations. After the disappearance of the dynamic load that caused the angular rotation of the body 3 of the locomotive along arrow B, the latter returns to its original position and the hollow core 5 under the action of elastic resistance forces receives angular movement in the opposite arrow A direction. At the same time, the arcuate shape of the guide 15 occupies a position such as shown in the drawing, and the additional rod 11 under the action of the compressed spring 10 moves in the direction opposite to arrow C, and also occupies the position shown in the drawing. Further, the process of linear movement along arrow C of the additional rod 11 occurs repeatedly, which contributes to a constant change in the length of the section 1, and consequently, to a change in the torsional stiffness of the torsion bar.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет за счет изменения длины рабочей части торсиона эффективно демпфировать спектр динамических нагрузок, возникающих при поперечных колебаниях кузова локомотива.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, since it allows, due to the change in the length of the working part of the torsion bar, to effectively damp the spectrum of dynamic loads arising from transverse vibrations of the locomotive body.

Claims

Locomotive torsion spring, consisting of a lever locomotive pivotally attached to the bottom of the body, rigidly fixed to the rod, one end of which is located with the help of splines in the sleeve rigidly mounted on the trolley, and the other is located in the bearing, characterized in that the sleeve is also made bearing the rod is hollow and has slots on its inner surface that are interconnected with the mates of an additional rod, one end of which is spring-loaded relative to the said hollow rod, and the other, a square cross-section, placed movably in the counter-hole of the bracket, rigidly mounted on the sleeve, and the latter contacts with its end face with an arcuate shape of a surface of a vertically located guide attached to the underbody.