RU2743601C1 - Carriage torsion stabilizer link - Google Patents
Carriage torsion stabilizer link Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743601C1 RU2743601C1 RU2020119963A RU2020119963A RU2743601C1 RU 2743601 C1 RU2743601 C1 RU 2743601C1 RU 2020119963 A RU2020119963 A RU 2020119963A RU 2020119963 A RU2020119963 A RU 2020119963A RU 2743601 C1 RU2743601 C1 RU 2743601C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- torsion
- thrust
- threaded connection
- stabilizer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G21/00—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
- B60G21/02—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected
- B60G21/04—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
- B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
- B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области транспортного машиностроения (преимущественно к подвижному составу на железной дороге), конкретно - к стабилизаторам бокового (поперечного) наклона железнодорожных, главным образом пассажирских, вагонов (в том числе двухэтажных, характеризующихся большей массой и более высоким расположением центра масс).The present invention relates to the field of transport engineering (mainly to rolling stock on the railway), in particular to stabilizers of the lateral (transverse) inclination of railway, mainly passenger, cars (including double-deck ones, characterized by a greater mass and a higher center of mass).
Известны торсионные стабилизаторы в составе колесных тележек трамваев и железнодорожных подвижных составов с одним торсионным устройством в системе вторичного подрессоривания, причем торсионный вал (торсион) располагается вдоль надрессорной балки, подвижно соединен с продольными балками рамы тележки, а с помощью двух рычажных систем - с надрессорной балкой, так что при наклоне кузова (а значит, и надрессорной балки) в поперечном по отношению к направлению тележки направлении сила упругого противодействия, возникающая в торсионе, стремится вернуть надрессорную балку (и кузов) в исходное положение [1. RU 2220863 С2, B61F 5/00, 10.01.2004, ОАО «Крюковский вагоностроительный завод» (UA)]. В этом стабилизаторе торсион, посредством подшипниковых (радиальные подшипники скольжения) опор, соединяется с продольными балками тележки. К торсионному валу жесткой связью, предпочтительно прессовой посадкой со шпонкой, прикреплены две рычажные системы. Шарнирно прикрепленные к рычагам тяги (подвески) связаны с надрессорной балкой.Known torsion stabilizers in the wheel bogies of trams and railway rolling stock with one torsion device in the secondary suspension system, and the torsion shaft (torsion bar) is located along the bolster, movably connected to the longitudinal beams of the bogie frame, and using two lever systems - with the bolster , so that when the body (and hence the bolster) is tilted in the direction transverse to the direction of the bogie, the elastic reaction force arising in the torsion bar tends to return the bolster (and the body) to its original position [1. RU 2220863 C2,
С некоторой модернизацией подобная система запатентована тем же предприятием позднее [2. RU 2376181 С2, B61F 5/00, 10.08.2009, ОАО «Крюковский вагоностроительный завод» (UA)]. Отличие состоит в том, что на подрессоренной раме тележки вдоль продольной оси надрессорной балки с двух сторон расположено по торсионному валу (торсиону) с жестко закрепленными к продольным балкам концами кососимметрично относительно поперечной оси тележки, а к другим концам торсионных валов, вставленным в шарнирные опоры, также кососимметрично относительно поперечной оси тележки жестко присоединены приводные рычаги, шарнирно связанные через стержни с концевыми частями надрессорной балки, при этом стержни одной стороной соединяются с рычагами через выполненные в них продольные пазы, а другой стороной шарнирно присоединены к концевым частям надрессорной балки. Все в совокупности образует двухступенчатую подвеску переменной жесткости, с дополнительной функцией стабилизатора поперечной устойчивости («включение в работу торсионов для амортизации как вертикальных, так и угловых боковых перемещений кузова»).With some modernization, a similar system was patented by the same enterprise later [2. RU 2376181 C2,
К недостаткам таких ТС следует отнести, в частности, знакопеременность и однопоточность нагрузок, передаваемых от надрессорной балки к концам торсиона, а значит - ограничения по повышению долговечности (срока службы, работоспособности, надежности) и уменьшению массогабаритных показателей всех последовательно работающих звеньев и их взаимосвязей (особенно с учетом рабочих зазоров и люфтов между ними.The disadvantages of such vehicles include, in particular, the alternation and single-flow of loads transmitted from the bolster to the ends of the torsion bar, which means that there are limitations on increasing the durability (service life, performance, reliability) and reducing the weight and dimensions of all successively working links and their interconnections ( especially taking into account the working gaps and backlash between them.
Мало чем отличается от описанных аналогов и зарубежный торсионный стабилизатор, описанный в источнике [3. Solutions. - URL: https://www.ferrabyrne.co.uk/solutions/ (дата выкладки: 25.02.2020)].The foreign torsion stabilizer described in the source [3. Solutions. - URL: https://www.ferrabyrne.co.uk/solutions/ (published date: 25.02.2020)].
В качестве наиболее близкого к заявляемому устройства аналога (прототипа) по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков может быть принята тяга («подвеска») ТС железнодорожного вагона, содержащая объединенные стержень и наконечники с шарнирными гнездами в корпусах, связывающая через оси упомянутых шарнирных гнезд кузов («надрессорную балку вагона») с концом рычага, противоположным взаимосвязи последнего с торсионным валом ТС, с возможностью передачи знакопеременных (разнознаковых) усилий поперечных и вертикальных колебаний кузова на упомянутый торсионный вал и знакопеременной упругой закрутки последнего вследствие этого [4. RU 2688453 С2, B61F 5/02, 17.01.2019].As the closest analogue device (prototype) to the claimed device for its intended purpose and a set of essential design features, a thrust ("suspension") of a railway car vehicle, containing a combined rod and tips with hinge sockets in the housings, connecting the body through the axes of the said hinge sockets ( "Bolster of the car") with the end of the lever opposite to the relationship of the latter with the torsion shaft of the vehicle, with the possibility of transferring alternating (different signs) forces of lateral and vertical body vibrations to the said torsion shaft and alternating elastic twisting of the latter as a result [4. RU 2688453 C2,
Она представляет собой «однопоточное» (в силовом смысле) передаточное звено. Соответственно, в условиях знакопеременных (разнознаковых) значений передаваемой силы от кузова вагона к торсионному валу через тягу(и) и рычаг(и), тяга(и) также испытывает(ют) знакопеременные (разнознаковые) нагрузки. Причем динамические многоцикличные. В сравнении со знакопостоянными (однознаковыми), такие нагрузки уже сами по себе сокращают срок службы изделия. А поскольку современные «транспортные» тяги не монолитны, а представляют собой сборочные единицы с различными конструктивными решениями проблем регулировок и компенсаций внешних и внутренних факторов, в том числе с использованием резьбовых соединений (на чем основано, например, и устройство талрепов в общем машиностроении), знакопеременные полнопоточные динамические нагрузки особенно «убийственны» с позиций долговечности (работоспособности, срока службы) и снятия проблем в устранении их самоотвинчивания, связанного с наличием в резьбовых соединениях неизбежного конструктивного зазора между витками. Следует отметить и технологическую нерациональность известных тяг («подвесок» стабилизаторов), в которых конфигурация тяги с выраженным шейкообразным переходом стержня в хвостовик корпуса наконечника (охватывающего подшипниковый узел) сопряжена с издержками металлообработки и обусловливает неоправданное увеличение длины и массы тяги.It is a "single-flow" (in the power sense) transmission link. Accordingly, in the conditions of sign-changing (different-sign) values of the transmitted force from the car body to the torsion shaft through the rod (and) and the lever (and), the rod (and) also experiences (are) alternating (different-sign) loads. And dynamic multicyclic. In comparison with constant sign (single sign), such loads by themselves reduce the service life of the product. And since modern "transport" rods are not monolithic, but are assembly units with various constructive solutions to the problems of adjusting and compensating for external and internal factors, including the use of threaded connections (on which, for example, the device of lanyards in general mechanical engineering is based), alternating full-flow dynamic loads are especially "deadly" from the standpoint of durability (operability, service life) and the removal of problems in eliminating their self-unscrewing associated with the presence of an inevitable structural gap between the threads in threaded connections. It should be noted that the technological irrationality of the known rods ("suspension" stabilizers), in which the configuration of the rod with a pronounced neck-like transition of the rod into the shank of the tip body (covering the bearing assembly) is associated with the costs of metal processing and causes an unjustified increase in the length and mass of the rod.
Впрочем, в выбранном прототипе, равно как и в других аналогах, приведенных в обзоре, устройство тяг («подвесок») в составе железнодорожных ТС показано упрощенно, без подробностей по причине несущественности этих особенностей с точки зрения изложения предмета изобретения (речь идет об аналогах - патентных источниках информации, а не о данной заявке).However, in the selected prototype, as well as in other analogs given in the review, the device of rods ("suspensions") in the composition of railway vehicles is shown in a simplified manner, without details due to the insignificance of these features from the point of view of the presentation of the subject of the invention (we are talking about analogs - sources of information, not about this application).
В соответствии с обозначенными общими недостатками прототипа и др. выделенных аналогов, в условиях возрастания роли стабилизаторов поперечных угловых колебаний («поперечной качки») в приложении к вагонам высокоскоростных подвижных составов (и др. наземным транспортным средствам), в том числе двухэтажным вагонам с более высоким расположением центра масс, становится особенно актуальной задача повышения технико-эксплуатационных возможностей и характеристик тяг, в том числе их технологичность. И, таким образом, ТС в целом, а именно - резкого увеличения долговечности (работоспособности, срока службы до капремонта) и улучшения технологичности, а также ремонтопригодности.In accordance with the indicated general shortcomings of the prototype and other highlighted analogs, in the conditions of the increasing role of the stabilizers of lateral angular oscillations ("lateral heaving") applied to the cars of high-speed rolling stock (and other ground vehicles), including double-deck cars with more high location of the center of mass, the task of increasing the technical and operational capabilities and characteristics of rods, including their manufacturability, becomes especially urgent. And, thus, the vehicle as a whole, namely, a sharp increase in durability (performance, service life before overhaul) and an improvement in manufacturability, as well as maintainability.
В нем торсионный вал установлен на подшипниках скольжения (бронзовые втулки).In it, the torsion shaft is mounted on plain bearings (bronze bushings).
Однако при всех своих положительных качествах прототип еще недостаточно совершенен, ограничен в своих технико-эксплуатационных возможностях и характеристиках:However, with all its positive qualities, the prototype is still not perfect enough, it is limited in its technical and operational capabilities and characteristics:
во-первых, возможность проводить ТОиР (в том числе сервисный осмотр, инспекции 1...6 и ревизии 1...4) из-под вагона или после демонтажа колесной тележки;firstly, the ability to carry out MRO (including service inspection,
во-вторых, повышенный износ цилиндрических подшипников скольжения (втулок) и препятствие с их стороны из-за осевой фиксации (торможение смежности) естественному укорачиванию торсионного вала и его перекосу (по кусочному полиному в соответствии с упругой линией торсионного вала) при его рабочей закрутке;secondly, increased wear of cylindrical plain bearings (bushings) and an obstacle on their side due to axial fixation (deceleration of the adjacency) to the natural shortening of the torsion shaft and its misalignment (along the piecewise polynomial in accordance with the elastic line of the torsion shaft) during its working rotation;
в-третьих, недостаточный (из опыта эксплуатации) срок службы упомянутых шарнирных узлов и узлов взаимосвязи концов торсионного вала и рычагов;thirdly, insufficient (from operating experience) service life of the mentioned hinge assemblies and interconnection assemblies of the torsion shaft ends and levers;
в-четвертых, места соединения рычагов и торсионного вала смещены от концов последнего в связи с организацией подшипников (скольжения) торсионного вала на его концах. Это существенно уменьшает рабочую длину (закручиваемый участок) торсионного вала при той же общей его длине, а значит нерационально.fourthly, the connection points of the levers and the torsion shaft are displaced from the ends of the latter due to the organization of the bearings (sliding) of the torsion shaft at its ends. This significantly reduces the working length (twisted section) of the torsion shaft with the same total length, which means it is irrational.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение (устройство), - разработать (спроектировать) торсионный стабилизатор с улучшенными технико-эксплуатационными характеристиками (ТЭХ).The problem to be solved by the claimed invention (device) is to develop (design) a torsion stabilizer with improved technical and operational characteristics (TEH).
Планируемый технический результат использования - улучшение ТЭХ торсионного узла стабилизатора за счет (на примере железнодорожного вагона): возможности проведения ТОиР сбоку вагона и увеличения надежности; средней наработки на отказ; полного срока службы и гарантийного срока эксплуатации.The planned technical result of the use is the improvement of the thermoelectricity of the torsion unit of the stabilizer due to (by the example of a railway car): the possibility of carrying out MRO on the side of the car and increasing reliability; mean time between failures; full service life and warranty period.
При соответствии группе механического исполнения М26 по ГОСТ 30631.If the group of mechanical design is M26 according to GOST 30631.
Решение обозначенной проблемы (задачи) достигается тем, что в торсионном узле стабилизатора бокового наклона кузова вагона, содержащем установленный на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии в пространстве, посредством двух разнесенных подшипниковых опор, торсионный вал, концы которого соединены с кузовом левым и правым рычагами и тягами, согласно заявляемому изобретению, подшипники опор торсионного вала выполнены сферическими и установлены враспор с возможностью компенсации выполнена в виде симметричного талрепа, включающего в себя упомянутый стержень с устройством регулировки длины тяги, упорными поясками и резьбовыми концами, ввинченными в ответные глухие резьбовые отверстия в хвостовиках наконечников, а на внешних цилиндрических поверхностях хвостовиков наконечников предусмотрена наружная резьба, на которую навинчена накидная гайка, при этом между торцами хвостовика наконечника и накидной гайки с одной стороны, и упорным пояском с другой стороны, установлена распорная шайба, с возможностью передачи усилий сжатия тягой по наружному резьбовому соединению хвостовика наконечника с накидной гайкой в обход резьбового соединения конца стержня с хвостовиком наконечника, и передачи усилий растяжения по указанному внутреннему резьбовому соединению в обход наружного резьбового соединения.The solution to the indicated problem (task) is achieved by the fact that in the torsion unit of the stabilizer of the lateral inclination of the car body, containing the bogie mounted on the bogie frame transversely to its longitudinal axis of symmetry in space, by means of two spaced bearing supports, a torsion shaft, the ends of which are connected to the body by left and right levers and rods, according to the claimed invention, the bearings of the torsion shaft supports are spherical and the spherical shaft is installed with the possibility of compensation made in the form of a symmetrical lanyard, which includes the said rod with a rod length adjustment device, thrust collars and threaded ends screwed into the counter-blind threaded holes in the shanks tips, and on the outer cylindrical surfaces of the tip shanks there is an external thread, onto which the union nut is screwed, while between the ends of the tip shank and the union nut on one side, and the thrust collar on the other side, there is a spacer w washer, with the possibility of transmitting compression forces by traction along the external threaded connection of the tip shank with a union nut bypassing the threaded connection of the end of the rod with the tip shank, and transferring tensile forces along the specified internal threaded connection, bypassing the external threaded connection.
На решение поставленной задачи направлены и частные совокупности существенных признаков устройства в рамках основной совокупности его признаков, сформулированной в предыдущем абзаце и далее в формуле изобретения, а именно:Particular sets of essential features of the device are also aimed at solving the problem posed within the framework of the main set of its features, formulated in the previous paragraph and further in the claims, namely:
- резьбы сопрягаемых концов стержня с хвостовиками наконечников выполнены, как правило, разнонаправленными - правой и левой соответственно (это позволяет получить весьма простую конструкцию при сохранении регулировочной, в части длины тяги, ее функции как талрепа);- the threads of the mating ends of the rod with the shanks of the tips are made, as a rule, in different directions - right and left, respectively (this allows you to get a very simple design while maintaining the adjustment, in terms of the length of the rod, its function as a lanyard);
- при предыдущей совокупности признаков, тяга может быть установлена в ТС с расположением леворезьбового соединения либо ниже, либо выше праворезьбового (это повышает удобство и эргономичность безразборных текущих регулировок длины тяг, учитывая их парность - наличие левой и правой тяг с соответствующих бортов, с условием доступа снаружи сбоку);- with the previous set of features, the thrust can be installed in the vehicle with the location of the left-handed connection either below or above the right-handed one (this increases the convenience and ergonomics of the in-place current adjustments of the length of the rods, given their pairedness - the presence of left and right rods from the corresponding sides, with the condition of access outside to the side);
- распорные шайбы могут быть свободно установлены на резьбовых концах стержня (при сохранении основного назначения распорной гайки - возможности уменьшения диаметра упорного пояска стержня за счет перекрытия площадью шайбы площади торца накидной гайки, это надежнее обеспечивает функциональное назначение накидной гайки и увеличивает ресурс работы последней, при сравнительно, как следует из рассмотрения следующего, альтернативного примера, простой конструкции, лучших амортизационных возможностях и возможности промежуточной в регламентных работах замены только этой мелкой детали на новую, такая шайба в данном случае - специально вводимое буферное звено из менее твердого материала, чем взаимодействующие с ним стержень и накидная гайка);- spacer washers can be freely installed on the threaded ends of the rod (while maintaining the main purpose of the spacer nut - the possibility of reducing the diameter of the thrust collar of the rod due to the overlap of the washer area of the end face of the union nut, this more reliably ensures the functional purpose of the union nut and increases the service life of the latter, with a relatively , as follows from consideration of the following, alternative example, a simple design, better depreciation capabilities and the possibility of intermediate in routine maintenance, replacing only this small part with a new one, such a washer in this case is a specially introduced buffer link made of a less solid material than the rod interacting with it and union nut);
- распорные шайбы могут быть выполнены с внутренней резьбой, то есть в виде шайб-гаек, и навинчены на концы стержня (это позволяет перераспределить передаваемый тягой силовой поток в режиме «сжатие» между деталями сборной конструкции тяг, обеспечив тем самым «двухпоточность» усилий, а значит - условия для уменьшения массы и габаритов соответствующий деталей сборки «стержень - накидная гайка - упорная шайба-гайка»);- spacer washers can be made with an internal thread, that is, in the form of washer-nuts, and screwed onto the ends of the rod (this makes it possible to redistribute the power flow transmitted by the thrust in the "compression" mode between the parts of the prefabricated structure of the rods, thereby ensuring "two-flow" forces, which means - the conditions for reducing the mass and dimensions corresponding to the assembly parts "rod - union nut - thrust washer-nut");
- устройство регулировки длины тяги может быть конструктивно объединено с телом стержня, то есть они выполнены в виде одной детали (это - наиболее простой конструктивно, надежный и дешевый частный пример выполнения);- the device for adjusting the length of the rod can be structurally combined with the body of the rod, that is, they are made in the form of one piece (this is the simplest structurally, reliable and cheap particular example of implementation);
- устройство регулировки длины тяги может быть выполнено разрезным, преимущественно в виде разнесенных к концам стержня лысок на теле стержня (это улучшает условия регулировки длины тяги).- the rod length adjustment device can be split, mainly in the form of flats on the rod body spaced to the ends of the rod (this improves the conditions for adjusting the rod length).
Среди массива известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат, что обусловливает наличие у заявляемого устройства первого квалификационного признака - «мировой уровень новизны».Among the array of known devices, no such were found, the set of essential features of which would coincide with the stated set of features. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved, which determines the presence in the claimed device of the first qualification feature - “the world level of novelty”.
Совокупность отличительных существенных признаков заявляемого устройства не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов системы. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения). Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.The set of distinctive essential features of the claimed device is not a simple sum of the known technical results of using separately known system components. There is a "supereffect" (in the patent meaning of this term), which was not obvious to a specialist from the state of the art achieved (of course, before considering the proposed technical solution). This convincingly demonstrates the inventive step of development as the second of the triad of qualifying features of the invention.
Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает из огромного мирового опыта вагоностроения, наличия успешно испытываемого (при авторском надзоре) экспериментального образца устройства, а также приведенного далее по тексту фрагмента перечня покупных основных комплектующих устройства, производство которых промышленно освоено.The third qualification feature, industrial applicability, is also indisputable and follows from the vast world experience of car building, the presence of a successfully tested (under supervision) experimental model of the device, as well as the fragment of the list of purchased basic components of the device, the production of which is industrially mastered, given below.
Подробнее сущность изобретения (на примере железнодорожного вагона как приоритетного объекта внедрения) раскрывается в приведенных ниже примерах, иллюстрируемых фигурами 1-6:The essence of the invention (using the example of a railway car as a priority object of implementation) is disclosed in more detail in the examples below, illustrated by Figures 1-6:
на фиг. 1 представлено 3D-изображение компьютерной модели колесной тележки с ТС, общий вид, где позициями обозначены: 1 - рама колесной тележки вагона; 2, 3 - подшипниковые опоры торсионного вала; 4 - торсионный вал (под защитным кожухом); 6 - рычаг; 8 - тяга (показана упрощенно); 12, 13 - шарнирные гнезда наконечников; 19, 20 - хвостовики корпусов наконечников;in fig. 1 shows a 3D image of a computer model of a wheeled bogie with a vehicle, general view, where the positions indicate: 1 - the frame of the wagon wheel bogie; 2, 3 - bearing support of the torsion shaft; 4 - torsion shaft (under the protective cover); 6 - lever; 8 - thrust (shown simplified); 12, 13 - hinged sockets of tips; 19, 20 - shanks of tip bodies;
на фиг. 2 - 3D-изображение компьютерной модели ТС, где дополнительно введены позиции: 5 - рычаг; 9 - стержень; 10, 11 - корпуса наконечников тяг; 14 - устройство регулировки длины тяги (под ключ); 25, 26 - накидные гайки; 37, 38 - оси взаимосвязи тяг с кузовом вагона или иного транспортного средства (с «подрессоренной массой»), в частности - с надрессорной балкой кузова;in fig. 2 - 3D-image of the computer model of the vehicle, where additional positions are introduced: 5 - lever; 9 - rod; 10, 11 - housings of rod ends; 14 - rod length adjustment device (turnkey); 25, 26 - union nuts; 37, 38 - axes of interconnection of rods with a car body or other vehicle (with "sprung mass"), in particular - with a bolster of the body;
на фиг. 3 - чертеж ТС, вид сбоку с местным продольным разрезом по рычагу через конец торсионного вала, где дополнительно введены позиции: 8 - конец торсионного вала; 16 - врезной болт / винт; 18,19, 20 - глухие радиальные отверстия в концах торсионного вала;in fig. 3 - drawing of the vehicle, side view with a local longitudinal section along the lever through the end of the torsion shaft, where additionally entered positions: 8 - end of the torsion shaft; 16 - mortise bolt / screw; 18, 19, 20 - blind radial holes at the ends of the torsion shaft;
на фиг. 4 - болт / винт взаимосвязи конца торсионного вала и ступицы рычага, вид сбоку, где дополнительно введены позиции: 14 - врезной болт / винт;in fig. 4 - bolt / screw of the relationship between the end of the torsion shaft and the hub of the lever, side view, where additional positions are introduced: 14 - mortise bolt / screw;
на фиг. 5 - торсионный вал на подшипниковых опорах, вид сверху (в плане), где дополнительно введены позиции: 8 - конец торсионного вала; 17 - глухое радиальное отверстие в конце торсионного вала;in fig. 5 - torsion shaft on bearing supports, top view (in plan), where additional positions are introduced: 8 - end of the torsion shaft; 17 - blind radial hole at the end of the torsion shaft;
на фиг. 6 - подшипниковая опора торсионного вала, продольный разрез, где дополнительно введены позиции:in fig. 6 - bearing support of the torsion shaft, longitudinal section, where the positions are additionally introduced:
4, 5 - сферические подшипники опор торсионного вала.4, 5 - spherical bearings of the torsion shaft supports.
Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона (в данном примере) содержит установленный на раме 1 тележки (ходовой части) (см. фиг. 1) поперечно ее продольной оси симметрии в пространстве (здесь - между ее поперечными балками), посредством двух разнесенных подшипниковых опор 2 и 3 с подшипниками 4 и 5 соответственно, торсионный вал (торсион) 6 (см. фиг. 5, 6). Концы 7 и 8 вала 6 соединены с кузовом бортовыми (левым и правым) рычагами 9, 10 и тягами 11,12 (см. фиг. 1-3). Это сделано в обеспечение передачи на него крутящих моментов, обусловленных динамическими силами от колеблющегося в поперечной плоскости кузова.The torsion bar assembly of the side tilt stabilizer of the car body (in this example) contains a bogie (undercarriage) frame (see Fig. 1) installed transversely to its longitudinal axis of symmetry in space (here, between its transverse beams), by means of two spaced bearing supports 2 and 3 with
Подшипники 4, 5 опор 2, 3 торсионного вала 6 выполнены сферическими и установлены враспор, с возможностью компенсации перекоса при его (6) закрутке (см. фиг. 6).
Каждый конец 7, 8 торсионного вала 6 выполнен цилиндрическим (см. фиг. 5), а его (7, 8) соединение с рычагом 9, 10 соответственно - комбинированным клеммово-болтовым, с параллельным использованием основного клеммового соединения и дополнительного («врезного») соединения в виде врезных болтов/винтов 13, 14 и 15, 16 с коническими фиксирующими концами, установленных радиально на резьбе в ступице рычага 9, 10 (выступающей в таком соединении «оправкой) и входящих в глухие радиальные гладкие отверстия 17, 18 и 19, 20 в теле конца 7, 8 торсионного вала 6 с возможностью передачи крутящего момента от рычага 9, 10 к концу 7, 8 соответственно (см. фиг. 3, 4).Each
Упомянутое основное клеммовое соединение представляет собой охватывающие половины ступицы рычага 9, 10 с клеммами.Said main terminal connection is the female half of the hub of the
Тяга 7 торсионного стабилизатора вагона или иного транспортного средства содержит объединенные стержень 9 и корпуса 10, 11 наконечников с шарнирными гнездами 12, 13 (см. фиг. 6). Тяга 7 соединяет, через оси шарнирных гнезд 12, 13, кузов с концом рычага 5, противоположным взаимосвязи последнего (5) с концом торсионного вала 4 (в общем случае - с валом 4). При этом предусмотрена возможность передачи знакопеременных усилий колебаний кузова на торсионный вал 4 и упругой закрутки последнего (4).The
Тяга 7 выполнена в виде симметричного талрепа (жесткого), включающего в себя стержень 9 с устройством 14 регулировки длины тяги (под ключ - гаечный, специальный или подручный инструмент), упорными поясками (буртиками) 15, 16, за счет перепада диаметров тела стержня 9 при переходе с его средней части на конечные участки, и резьбовыми концами 17, 18 (т.е. оппозитными), ввинченными в глухие ответные резьбовые отверстия в хвостовиках 19, 20 корпусов 10, 11 наконечников тяги 7 с упомянутой внутренней 21, 22 и наружной 23, 24 резьбами. На каждый хвостовик 19, 20 корпусов 10, 11 навинчено, посредством наружной резьбы 23, 24, по накидной гайке («контргайке», в соответствии с одной из ее функций) 25, 26. При этом между торцами хвостовиков 19, 20 с накидными гайками 25, 26, с одной стороны, и упорными поясками (буртиками) 15, 16 с другой стороны, установлено по распорной шайбе 31, 32.The
Чтобы дополнительно (см. «контргайки») законтрить соединения от саморазвинчивания, последовательно с распорными шайбами 31, 32 могут быть установлены стопорные отгибные шайбы 27, 28 - см. фиг. 5, или 29, 30 - см. фиг. 6) или применен другой способ фиксации резьбы, например, с помощью Анатерма.In order to additionally (see "locknuts") prevent the connections from self-loosening, lock
При этом предусмотрена возможность (путем выбора соответствующего момента затяжки гайки накидной 25, 26 и/или резьбовой распорной шайбы 33, 34 - см. далее) передачи усилий сжатия тягой 7, 8 исключительно по наружному резьбовому соединению 23, 24 хвостовика 19, 20 наконечника в обход резьбового соединения 21, 22 конца стержня с хвостовиком 19 и 20 наконечника, и передачи усилий растяжения исключительно по внутреннему резьбовому соединению 21, 22 в обход наружного резьбового соединения 23, 24.In this case, it is possible (by selecting the appropriate tightening torque of the
Дальнейшее описание распространяется на дополнительные, частные (но рациональные и потому рекомендуемые) примеры выполнения заявляемого устройства.The further description applies to additional, particular (but rational and therefore recommended) examples of the implementation of the claimed device.
Резьбы 21, 22 сопрягаемых, по сути оппозитных, концов стержня 9 с хвостовиками 19, 20 корпусов 10, 11 наконечников выполнены разнонаправленными - правой и левой (обозначение LH на фиг. 5, 6) соответственно.The
При этом тяга установлена в ТС с расположением леворезьбового соединения либо ниже праворезьбового (см. фиг. 5), либо наоборот (см. фиг. 6).In this case, the thrust is installed in the vehicle with the location of the left-handed connection either below the right-handed connection (see Fig. 5), or vice versa (see Fig. 6).
Распорные шайбы 31, 32 свободно установлены на резьбовых концах 17, 18 стержня 9 (см. фиг. 5).
Согласно альтернативному частному техническому решению, упорные шайбы 33, 34 могут быть выполнены с внутренней резьбой 35, 36 (под резьбу 21, 22), то есть в виде шайб-гаек 33, 34, и навинчены на концы 17, 18 стержня 9 (см. фиг. 6). В этом случае часть нагрузки сжатия будет восприниматься не только упорным пояском (буртиком) 15, 16 на стержне 9, но и резьбой 35, 36, что, в конечном счете, позволяет выполнить стержень 9 либо меньшего диаметра, либо из менее прочной, следовательно, менее дорогой, стали.According to an alternative private technical solution, thrust
Не исключено частное исполнение устройства, в котором распорная шайба 31-34 - специально вводимое буферное звено из несколько менее твердого материала, чем взаимодействующие с ним стержень 9 и накидная гайка 25, 26.A particular version of the device is not excluded, in which the spacer washer 31-34 is a specially introduced buffer link made of a somewhat less solid material than the
Устройство 14 регулировки длины тяги может быть конструктивно объединено с телом стержня 9, т.е. они могут быть выполнены в виде одной детали. При этом устройство 14 может быть выполнено разрезным, преимущественно в виде разнесенных к концам стержня 9 лысок на теле последнего (см. фиг. 3-6).The rod
Шарнирные гнезда 12, 13 связаны с кузовом горизонтально поперечно ориентированными осями 37, 38 (см. фиг. 2).The
Пример реализации ТС использует конкретные, освоенные промышленностью современные комплектующие (что дополнительно убеждает в выполнении патентоведческого критерия изобретения «промышленная применимость»), в частности стандартные изделия: болты, гайки, шайбы, шплинты, масленки, пробки конические (по соответствующим ГОСТам), подшипники радиальные сферические GE60 ES (С3). Оригинальные детали (9, 19, 20, 31-32 и др.) в основном токарного изготовления или штамповки, и в производстве не требуют каких-либо несуществующих технологий.An example of the implementation of the TS uses specific, modern components mastered by the industry (which additionally convinces of the fulfillment of the patented criterion of the invention "industrial applicability"), in particular standard products: bolts, nuts, washers, cotter pins, grease fittings, conical plugs (according to the relevant GOSTs), radial bearings spherical GE60 ES (C3). Original parts (9, 19, 20, 31-32, etc.) are mainly turning or stamping, and do not require any non-existent technologies in production.
Заявляемое изобретение включено в техническую документацию, разработанную организацией-заявителем для создания двухэтажного(ых) пассажирского(их) вагона(ов) мод. 61-779, опытный образец одного из которых уже изготовлен.The claimed invention is included in the technical documentation developed by the applicant organization for the creation of double-deck passenger car (s) mod. 61-779, a prototype of one of which has already been manufactured.
Заявляемая тяга торсионного стабилизатора (на примере одной из двух тяг) работает следующим образом (разумеется, в контексте работы всего ТС).The claimed torsion stabilizer rod (for example, one of the two rods) works as follows (of course, in the context of the entire vehicle).
При боковых наклонах кузова торсионный вал 4 упруго закручивается и создает усилие на рычагах 5, 6, препятствующее этому боковому наклону и стремящееся вернуть кузов в исходное положение. В случае бокового смещения (относа) кузова осуществляется упругий наклон в сторону, противоположную относу. Этот эффект возникает за счет наличия угла наклона тяг 7, 8 к вертикали и взаимного смещения и закручивания рычагов 5, 6 с торсионным валом 4. При этом на рычагах 5, 6 возникают разнонаправленные усилия, которые через тяги 7, 8 действуют на кузов и наклоняют его в противоположную сторону относа. Суммарная сила этих двух сил стремится вернуть кузов в положение равновесия (предотвращение валкости кузова).When the body tilts laterally, the
Однако под углом зрения заявляемого изобретения, особый интерес представляют следующие физические процессы (эффекты) в тягах 7, 8.However, from the point of view of the claimed invention, the following physical processes (effects) in
Во-первых, сборная конструкция тяги работает особым образом. Рассмотрим это подробнее, на примере одного из концов тяги 7, которые работают одновременно и одинаково (см. рис. 5 или рис. 6).First, the rod assembly works in a special way. Let us consider this in more detail, using the example of one of the ends of the
При растяжении тяги 7 это усилие воспринимают только корпус 10 с его хвостовиком 19 и стержень 9 через их резьбовое соединение 21 («внутреннее» резьбовое соединение 21 в узле).When the
При сжатии тяги 7, в частном ее исполнении с нерезьбовой распорной шайбой 31 (см. фиг. 5), это усилие воспринимает корпус 10 с его хвостовиком 19 и стержень 9 через «посредников» - резьбовое соединение 23 хвостовика 19 с накидной гайкой 25 («наружное» резьбовое соединение 23 в узле) и собственно накидную гайку 25 (которая в данном случае не является в привычно понимании только «контргайкой», ее главная функция - иная, о чем и идет речь, плюс регулировочная) и, последовательно, распорную шайбу 31, упертую в поясок (буртик) 15 стержня 9.When the
В частном исполнении устройства с резьбовой упорной шайбой (шайбой-гайкой) 33 (см. фиг. 6), дополнительно обеспечена одновременная двухпоточность передачи усилия в тяге 9 - непосредственно упором торца накидной гайки 25 через шайбу (шайбу-гайку) 33 в поясок (буртик) 15 стержня 9, и, одновременно, основанию конца 17 стержня 9 через резьбовое соединение 35 и 21 последних (17 и 9). Инструментами регулировок в общем случае служат как накидная гайка 25, так и распорная шайба (шайба-гайка) 33.In a private version of the device with a threaded thrust washer (washer-nut) 33 (see Fig. 6), the simultaneous two-flow transmission of force in the
В обоих частных исполнениях устройства описанные процессы принципиальны, т.к. приводят к тому, что рабочие элементы нагружены не знакопеременной нагрузкой, а работают в отнулевом цикле. Иначе говоря, в силовых резьбах 21-24 и 35, 36 отсутствуют условия образования зазоров, при этом внутренняя резьбовое соединение («стержень - хвостовик корпуса») работает только на растяжение, а наружное («хвостовик корпуса - накидная гайка») - только на сжатие.In both particular versions of the device, the described processes are fundamental, since lead to the fact that the working elements are loaded not with an alternating load, but work in a zero cycle. In other words, in the power threads 21-24 and 35, 36 there are no conditions for the formation of gaps, while the internal threaded connection ("stem - body shank") works only in tension, and the outer ("body shank - union nut") - only on compression.
Второе частное исполнение (по фиг. 6), в дополнение к сказанному, снимает в режиме сжатия с каждого элемента тяги 7 (8) половину нагрузки.The second particular version (according to Fig. 6), in addition to what has been said, removes half of the load from each thrust element 7 (8) in the compression mode.
Таким образом, имеет место «двухпоточность» усилий и в пространстве, и во времени.Thus, there is a "two-stream" effort both in space and in time.
В совокупности факторов в обоих частных исполнениях это однозначно приводит к резкому повышению долговечности тяг 7, 8 в целом при меньших габаритах ее деталей.In the aggregate of factors in both particular versions, this unambiguously leads to a sharp increase in the durability of the
В случае вертикальных колебаний кузова (колебаний галопирования или подскока) торсионный вал 4 стабилизатора свободно, сонаправленно вращается в подшипниковых опорах 2, 3 (а подвеска с тягой 7 - в своих) и стабилизатор в работе ходовых частей вагона (тележек) не участвует.In the case of vertical vibrations of the body (vibrations of galloping or jumping), the
Таким образом, предложено техническое решение, решающее поставленную комплексную задачу. Использование таких тяг позволит существенно увеличить их долговечность и уменьшить массогабаритные показатели за счет обеспечения знакопостоянных нагрузок (напряжений) в силовых резьбовых соединениях их стержня с корпусом наконечника, а также введения в конструкцию сменных промежуточных звеньев - распорных шайб. А значит, улучшить ТЭХ ТС в целом. Становится достижимым (на примере железнодорожного вагона):Thus, a technical solution is proposed that solves the complex problem posed. The use of such rods will significantly increase their durability and reduce their weight and dimensions by ensuring constant sign loads (stresses) in the threaded power connections of their rod with the tip body, as well as introducing interchangeable intermediate links - spacer washers into the design. So, to improve the technical characteristics of the vehicle in general. Becomes achievable (by the example of a railway carriage):
- повышение надежности (до 1 млн нагружений при максимальной нагрузке и максимальном угле закрутки торсионного вала, в приведенном частном примере речь идет о 10°) благодаря снижению износа упомянутых резьбовых соединений;- increase in reliability (up to 1 million loads at maximum load and maximum torsion shaft twist angle, in the given particular example we are talking about 10 °) due to a decrease in wear of the mentioned threaded connections;
- повышение средней наработки на отказ (не менее 1200000 км пробега вагона);- increase in mean time between failures (at least 1,200,000 km of a car's run);
- повышение полного срока службы (не менее 16 лет и гарантийного срока эксплуатации не менее 8 лет или 2400000 км пробега вагона);- increase in the full service life (at least 16 years and the warranty period of at least 8 years or 2,400,000 km of the car's run);
- уменьшение массы и габаритов (без уменьшения запаса прочности). Причем все это - при соответствии группе механического исполнения М26 по ГОСТ 30631.- reduction in weight and dimensions (without reducing the safety factor). Moreover, all this - in accordance with the group of mechanical design M26 in accordance with GOST 30631.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119963A RU2743601C1 (en) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Carriage torsion stabilizer link |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119963A RU2743601C1 (en) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Carriage torsion stabilizer link |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2743601C1 true RU2743601C1 (en) | 2021-02-20 |
Family
ID=74666200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020119963A RU2743601C1 (en) | 2020-06-09 | 2020-06-09 | Carriage torsion stabilizer link |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2743601C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2220863C2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-01-10 | Открытое акционерное общество "Крюковский вагоностроительный завод" | Rail vehicle bogie |
CN102358317A (en) * | 2011-09-14 | 2012-02-22 | 南车株洲电力机车有限公司 | Light rail vehicle and hinged steering frame thereof |
CN206141565U (en) * | 2016-11-02 | 2017-05-03 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | Be used for vertical connecting rod adjustable anti -rolling torsion bar device of linear electric motor vehicle |
CN106184270B (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-02 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | It is a kind of can three-dimensional adjustment anti-rolling torsion bar system and its manufacture installation method |
CN106828529B (en) * | 2017-02-28 | 2018-08-28 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | Design method of anti-rolling torsion bar for railway vehicle and products thereof, forming method |
-
2020
- 2020-06-09 RU RU2020119963A patent/RU2743601C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2220863C2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-01-10 | Открытое акционерное общество "Крюковский вагоностроительный завод" | Rail vehicle bogie |
CN102358317A (en) * | 2011-09-14 | 2012-02-22 | 南车株洲电力机车有限公司 | Light rail vehicle and hinged steering frame thereof |
CN106184270B (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-02 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | It is a kind of can three-dimensional adjustment anti-rolling torsion bar system and its manufacture installation method |
CN206141565U (en) * | 2016-11-02 | 2017-05-03 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | Be used for vertical connecting rod adjustable anti -rolling torsion bar device of linear electric motor vehicle |
CN106828529B (en) * | 2017-02-28 | 2018-08-28 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | Design method of anti-rolling torsion bar for railway vehicle and products thereof, forming method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Reliability-based design of automobile components | |
US8671845B2 (en) | Central suspension device, wagon bogie and express railway wagon | |
AU2004271647B8 (en) | Railroad freight car truck suspension yaw stabilizer, and corresponding method | |
JPS6344590B2 (en) | ||
US9511642B2 (en) | Motor vehicle having a vehicle frame and articulation arrangement | |
RU2743601C1 (en) | Carriage torsion stabilizer link | |
CN101480960A (en) | Longitudinal towing mechanism and steering frame with the longitudinal towing mechanism | |
US6189456B1 (en) | High capacity axle for railway freight cars | |
CN106114105A (en) | A kind of Independent Suspension swing arm assembly | |
RU2743467C1 (en) | Torsion unit of the lateral tilt stabilizer of the car body | |
RU2770029C1 (en) | Railroad car body anti-roll bar | |
RU2449910C2 (en) | Method of decreasing wear in rail-wheel system and device to this end | |
RU200957U1 (en) | Rod of the torsion stabilizer bar of the vehicle body | |
EP2089263B1 (en) | Bogie for a rail vehicle | |
RU2738872C1 (en) | Rod end of torsion stabilizer of transverse stability of vehicle body | |
CN1110423C (en) | Cross-anchor railway bogie | |
AT513549B1 (en) | Rail vehicle with roll stabilizer | |
RU200948U1 (en) | Torsion bar assembly of the anti-roll bar of the vehicle body | |
US2160862A (en) | Vehicle suspension | |
TWI712528B (en) | Elastic connection method and connection device of U-shaped auxiliary frame and diagonal cross connecting rod | |
RU2782732C1 (en) | Bolted connection for fastening a cylindrical body in a semi-cylindrical seat of the supporting part | |
US3011458A (en) | Railway vehicle | |
RU223276U1 (en) | Torsion bar assembly for the lateral tilt stabilizer of the car body | |
RU202677U1 (en) | Rod end of the torsion stabilizer of the lateral tilt of the vehicle body | |
RU217826U1 (en) | TORSION ASSEMBLY OF RAILWAY CAR BODY TRANSVERSAL TILT STABILIZER |