RU2427738C1

RU2427738C1 - Adaptive torsion spring

Info

Publication number: RU2427738C1
Application number: RU2010117498/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский (RU); Евгений Васильевич Сливинский; Леонид Алексеевич Савин (RU); Леонид Алексеевич Савин; Дмитрий Николаевич Климов (RU); Дмитрий Николаевич Климов; Марина Сергеевна Игуменова (RU); Марина Сергеевна Игуменова
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-08-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: torsion spring comprises rod with lever articulated with locomotive body and two supports rigidly secured on chassis frame. One splined support interacts with rod splines another support being bearing. L-like rod lever is provided with ball thrust to interact with locomotive inclined bottom surface. Lever other side is jointed with spring-loaded axle arranged to displace inside torsion rod. Said axle is furnished with radial pins to move in lengthwise grooves made in torsion rod axial channel.

EFFECT: higher efficiency of damping.

3 dwg

Description

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

Известна торсионная рессора, описанная в книге А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. 2-е издание переработанное и дополненное. - М.: Машиностроение, 1987 г., на стр.469, схема «а» и «б». Такая рессора используется в конструкциях транспортных машин и состоит из двух валов (схема «а»), к одному из которых присоединен рычаг 4, нагружаемый сосредоточенной силой F. При закручивании вала 3 моментом Fa звено 2 получает угловой поворот и закручивает вал 1. Такое нагружение обеспечивает как чистое кручение валов торсиона, так и их изгиб. Существенным недостатком этой конструкции является то, что в процессе кручения валов 1 и 3 их крутильная жесткость остается постоянной, а так как нагрузка F имеет в динамике широкий спектр проявления, то ее демпфирование происходит недостаточно эффективно.Known torsion spring described in the book by A.F. Krainev. Dictionary-reference on the mechanisms. 2nd edition revised and supplemented. - M.: Mechanical Engineering, 1987, on page 469, scheme “a” and “b”. Such a spring is used in the construction of transport vehicles and consists of two shafts (scheme “a”), one of which is connected to a lever 4 loaded by a concentrated force F. When the shaft 3 is tightened by the torque Fa, link 2 receives an angular rotation and spins shaft 1. Such loading provides both pure torsion of torsion shafts and their bending. A significant drawback of this design is that in the process of torsion of shafts 1 and 3, their torsional rigidity remains constant, and since the load F has a wide range of dynamics in dynamics, its damping is not effective enough.

Известна также торсионная рессора (см. книгу - Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов ВУЗов. А.А.Камаев и др. под редакцией А.А.Камаева. - М.: Машиностроение, 1981 г.), представляющая собой стержень 2 (см. стр.88, рис.55 этой книги) круглого реже квадратного сечения, один конец которого закреплен во втулке 1, установленной на раме тележки, а другой жестко связан с рычагом 4, шарнирно присоединенным к кузову локомотива. Второй опорой стержня 2 служит подшипник 3. Недостатком такой торсионной рессоры является то, что в процессе закручивания стержня 2 его крутильная жесткость остается постоянной, и поэтому она, так же как и конструкция, описанная в аналоге, не отвечает требованиям, предъявляемым плавности хода локомотива за счет эффективного гашения колебаний его кузова.Also known is the torsion spring (see book - Design, calculation and design of locomotives. A textbook for university students. A.A. Kamaev and others, edited by A.A. Kamaev. - M.: Engineering, 1981), which is rod 2 (see page 88, Fig. 55 of this book) is round less often of a square section, one end of which is fixed in a sleeve 1 mounted on the frame of the carriage, and the other is rigidly connected to the lever 4, pivotally attached to the body of the locomotive. The second support of the rod 2 is the bearing 3. The disadvantage of such a torsion spring is that in the process of twisting the rod 2 its torsional stiffness remains constant, and therefore, like the design described in the analogue, it does not meet the requirements for the locomotive to run smoothly due to the effective damping of vibrations of its body.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение демпфирующих характеристик торсионной рессоры.Therefore, the aim of the invention is to increase the damping characteristics of the torsion spring.

Поставленная цель достигается тем, что рычаг стержня выполнен Г-образным и с одной стороны снабжен упором шаровой формы, взаимодействующим с наклонной поверхностью днища кузова локомотива, а с другой присоединен к подвижно расположенной в осевом канале стержня торсиона подпружиненной относительно последнего подвижной оси, причем подвижная ось снабжена радиально расположенными пальцами, установленными с возможностью их перемещения в продольных пазах, выполненных в упомянутом стержне торсиона на участке его осевого канала.This goal is achieved by the fact that the lever of the rod is made L-shaped and on the one hand is provided with a spherical stop that interacts with the inclined surface of the underbody of the locomotive, and on the other is connected to the torsion bar movably located in the axial channel of the rod spring-loaded relative to the last movable axis, the movable axis equipped with radially arranged fingers installed with the possibility of their movement in longitudinal grooves made in the said torsion bar in the area of its axial channel.

На фиг.1 показан общий вид адаптивной торсионной рессоры сбоку, на фиг.2 - вид на нее по стрелке А и на фиг.3 - часть стержня торсиона, вид по стрелке В.Figure 1 shows a side view of the adaptive torsion spring on the side, figure 2 is a view of it in arrow A, and in figure 3 is a part of the torsion bar, view in arrow B.

Адаптивная торсионная рессора состоит из стержня 1, снабженного шлицами 2, взаимосвязанными с ответно выполненными в опоре 3. Другой конец стержня 1 размещен с возможностью угловых поворотов в другой опоре 4. Опоры 3 и 4 жестко закреплены на тележке локомотива 5. В стержне 1 выполнен канал 6 и продольные пазы 7. В пазах 7 подвижно расположены пальцы 8, жестко закрепленные на оси 9. Ось 9 подпружинена пружиной сжатия 10 относительно стержня 1 и снабжена рычагом Г-образной формы 11, который упором шаровой формы 12 контактирует с наклонной поверхностью 13 кузова локомотива 14.The adaptive torsion spring consists of a rod 1, provided with slots 2, interconnected with the reciprocal made in the support 3. The other end of the rod 1 is placed with the possibility of angular rotations in another support 4. Supports 3 and 4 are rigidly mounted on the locomotive trolley 5. The channel 1 is made channel 6 and longitudinal grooves 7. In the grooves 7, the fingers 8 are movably mounted rigidly on the axis 9. The axis 9 is spring-loaded with a compression spring 10 relative to the rod 1 and is equipped with a L-shaped lever 11, which contacts the inclined surface 13 with the stop of the ball shape 12 to call of the locomotive 14.

Работает адаптивная рессора следующим образом. Когда локомотив неподвижен, адаптивная рессора нагружена статической нагрузкой приложенной от кузова локомотива 14 к Г-образной формы рычагу 11, который, например, расположен к горизонту под углом α так, как это показано на фиг.2. При этом на стержне 1 возникает статический момент М_кр, направленный по стрелке С. Такой момент создан тем, что ось 9 получила угловой поворот по этой же стрелке С при действии на Г-образной формы рычаг 11 статического усилия F, приложенного от собственного веса кузова локомотива 14 и наличия пальцев 8, которые, находясь в продольных пазах 7 стержня 1, передали ему такой момент. В случае движения локомотива под действием неровности пути возникают колебания кузова 14, причем такие колебания вызывают также по стрелке F динамические составляющие нагрузки различной интенсивности. В этом случае Г-образной формы рычаг получит еще больший угловой поворот в сторону направления М_кр (см. фиг.2) и своей осью 9 и пальцами 8 увеличит последний. При этом за счет наличия наклонной поверхности 13 ось 9 совместно с пальцами 8 переместиться по стрелке А, сжав пружину сжатия 10 и уменьшив тем самым рабочую длину l стержня 1. Известно, что изменение, а в данном случае уменьшение длины l стержня 1 торсиона увеличивается его жесткость на кручение согласно формуле

, и поэтому произойдет демпфирование вышеуказанной динамической составляющей нагрузки по стрелке F стержнем 1 торсиона. После исчезновения такой динамической составляющей, когда кузов локомотива 14 переместиться в направлении, обратном стрелке F, под действием сжатой пружины сжатия 10 пальцы 8 совместно с осью 9 и рычагом Г-образной формы займут исходное положение, такое, как это показано на фиг.1. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.The adaptive spring works as follows. When the locomotive is stationary, the adaptive spring is loaded with a static load applied from the body of the locomotive 14 to the L-shaped lever 11, which, for example, is located to the horizon at an angle α as shown in FIG. 2. At the same time, a static moment M _cr arises on the rod 1, directed along arrow C. This moment is created by the fact that the axis 9 received an angular rotation along the same arrow C when the lever 11 of the static force F applied from the dead weight of the body acts on the L-shaped locomotive 14 and the presence of fingers 8, which, being in the longitudinal grooves 7 of the rod 1, gave him such a moment. In the case of locomotive movement under the influence of roughness of the path, vibrations of the body 14 occur, and such vibrations also cause dynamic components of the load of different intensities along arrow F. In this case, the L-shaped lever will receive an even greater angular rotation in the direction of the direction M _cr (see figure 2) and with its axis 9 and fingers 8 will increase the latter. Moreover, due to the presence of an inclined surface 13, the axis 9 together with the fingers 8 move along arrow A, compressing the compression spring 10 and thereby reducing the working length l of the rod 1. It is known that a change, and in this case a decrease in the length l of the torsion bar 1 increases torsional stiffness according to the formula

, and therefore, damping of the aforementioned dynamic component of the load will occur along arrow F with the torsion bar 1. After the disappearance of such a dynamic component, when the body of the locomotive 14 moves in the direction opposite to the arrow F, under the action of the compressed compression spring 10, the fingers 8 together with the axis 9 and the L-shaped lever will occupy the initial position, such as shown in Fig. 1. Further, the processes described may be repeated repeatedly.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно направлено на автоматическое действие торсионных рессор, способных приспосабливаться к демпфированию широкого спектра изменения динамических нагрузок, действующих на экипажные части локомотивов.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, since it is aimed at the automatic action of torsion springs, which can adapt to damping a wide range of changes in dynamic loads acting on the crew of locomotives.

Claims

An adaptive torsion spring, mainly a locomotive, containing a rod with a lever pivotally interconnected with the body of the locomotive, and two supports rigidly mounted on the frame of the trolley, one of which is splined, interacting with its slots made on the rod, and the other is bearing, characterized in that the lever of the rod is made L-shaped and on the one hand is provided with a ball-shaped stop interacting with the inclined surface of the bottom of the body of the locomotive, and on the other hand, is attached to a movable axial shaft on the side of the torsion bar spring-loaded relative to the last movable axis, and the movable axis is equipped with radially spaced fingers installed with the possibility of their movement in the longitudinal grooves made in the said torsion bar in the area of its axial channel.