RU2763301C1 - Ball joint - Google Patents
Ball joint Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763301C1 RU2763301C1 RU2021126462A RU2021126462A RU2763301C1 RU 2763301 C1 RU2763301 C1 RU 2763301C1 RU 2021126462 A RU2021126462 A RU 2021126462A RU 2021126462 A RU2021126462 A RU 2021126462A RU 2763301 C1 RU2763301 C1 RU 2763301C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ball
- pin
- axis
- bolts
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
- F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к шарнирным соединениям деталей и узлов механизмов и машин. Преимущественная область использования - транспортное машиностроение, в частности вагоностроение, конкретно в составе стабилизаторов поперечной устойчивости (бокового наклона) железнодорожных, главным образом двухэтажных пассажирских вагонов, например перспективных электрических и водородных подвижных составов.The invention relates to the field of mechanical engineering, specifically to hinged joints of parts and assemblies of mechanisms and machines. The predominant area of use is transport engineering, in particular car building, specifically as part of anti-roll bars (lateral tilt) of railway, mainly double-deck passenger cars, for example, promising electric and hydrogen rolling stock.
В шаровых шарнирах, широко применяемых в разнообразных областях техники, взаимно подвижные корпус и палец/ось снабжены каждый своими элементами крепления - соответственно к одной (первой) и к другой (второй) шарнирно соединяемым друг с другом деталям, например рычагом с тягой. Здесь рассматриваются только шаровые шарниры - с шаровыми пальцем, то есть выполненные заодно целое с шаровой частью сферического подшипника («яблоком») - см. далее ближайший аналог (прототип), или шаровой осью или осью (проходящей сквозь шаровую часть «яблоко»). В обоих случаях - с оппозитными, симметричными свободными (снаружи корпуса) концами.In ball joints, widely used in various fields of technology, the mutually movable body and pin/axle are each provided with their own fastening elements - respectively, to one (first) and the other (second) parts pivotally connected to each other, for example, a lever with a rod. Here only ball joints are considered - with ball pins, that is, made integral with the ball part of the spherical bearing ("apple") - see below the closest analogue (prototype), or a ball axis or axis (passing through the ball part "apple"). In both cases - with opposite, symmetrical free (outside the body) ends.
Примером шарового шарнира / сферического подшипника не с шаровым пальцем, а с шаровой осью (со сферическим элементом в составе пары трения, устанавливаемом на оси) может служить устройство, описанное в патентном источнике [1. RU 2556266 С2, F16C 11/06. F16C 17/12, 10.07.2015, «Узел подшипника (варианты) и способ установки подшипника в корпусе», патентообладатель - Клейверхэм Лимитед (GB)].An example of a ball joint / spherical bearing not with a ball pin, but with a ball axis (with a spherical element as part of a friction pair mounted on the axis) is the device described in the patent source [1. RU 2556266 C2,
В подавляющем большинстве сферических подшипников устройства (элементы) крепления выполнены в виде фланцев или лап с отверстиями под болты [2. RU 2107846 С1, F16C 11/06, 17.03.1998 «Шаровой шарнир»; 3. RU 2151926 С1, F16C 11/06, 27.06.2000 «Сферический шарнир и способ его сборки»; 4. RU 2127835 С1, F16C 11/06, 20.03.1999 «Сферический шарнир и способ его изготовления»; 5. RU 2272187 С2, F16C 11/06, 20.03.2006 «Шаровой шарнир и способ его сборки»; 6. RU 2267665 С2, F16C 11/06, 10.01.2006 «Шаровой шарнир, корпус, вкладыш и защитный чехол этого шарнира»; 7. RU 180267 U1, B60G 3/18, 07.06.2018 «Подвеска упругого колеса транспортного средства»].In the vast majority of spherical bearings, the fastening devices (elements) are made in the form of flanges or paws with bolt holes [2. RU 2107846 C1, F16C 11/06, 03/17/1998 "Ball joint"; 3. RU 2151926 C1,
Однако эти элементы крепления предполагают плоские поверхности сопряжения, что сужает технико-эксплуатационные возможности подшипника, поскольку рассчитаны на продольную нагрузку крепежа (болтов) и не всегда позволяют получить высококомпактное сборочное устройство.However, these fasteners require flat mating surfaces, which narrows the technical and operational capabilities of the bearing, since they are designed for the longitudinal load of the fasteners (bolts) and do not always make it possible to obtain a highly compact assembly device.
Известны также проблемные группы сборочных узлов, в частности в подвижном составе на железнодорожном транспорте, где от конструкции шарового шарнира многое зависит.Problem groups of assemblies are also known, in particular in rolling stock in railway transport, where much depends on the design of the ball joint.
Так, известны торсионные стабилизаторы с шаровыми шарнирами (сферическими подшипниками), в которых, по крайней мере, один из них связывает друг с другом рычаг торсионного вала и тягу [8. RU 2738872 С1, B61F 5/24, B60G 21/04, F16C 11/06, 17.12.2020 «Наконечник тяги торсионного стабилизатора поперечной устойчивости кузова транспортного средства»; 9. RU 200948 U1, B61F 5/24, B60G 21/05, 20.11.2020 «Торсионный узел стабилизатора поперечной устойчивости транспортного средства»; 10. RU 200957 U1, B61F 5/24, F16F 15/06, 20.11.2020 «Тяга торсионного стабилизатора поперечной устойчивости кузова транспортного средства»; 11. RU 202677 U1, B61F 5/24, F16C 11/06, B60G 21/04, 02.03.2021].Thus, torsion stabilizers with ball joints (spherical bearings) are known, in which at least one of them connects the lever of the torsion shaft and the rod [8. RU 2738872 C1,
Наиболее подходящим известным примером применения такого шарнира в стабилизаторе железнодорожного вагона может служить германская конструкция, представленная в источнике [12. Auto-shimming und auto-levelling. - URL: https://www.hemscheidt.de/produkte-services/federn/]. В ней корпус шарового шарнира закреплен в тяге, а крепление шарового пальца организовано на раздвоенном конце вилочного рычага, так что корпус подшипника с «яблоком» расположен частично в пространстве между этими «рогами» рычага, а оси болтов крепления шарового пальца шарнира перпендикулярны продольной плоскости рычага, совпадающей с осью его рабочего поворота (то есть продольной осью торсионного вала стабилизатора). Что способствует повышению компактности стабилизатора, но не в полной мере.The most suitable well-known example of the use of such a hinge in the stabilizer of a railway car can be the German design presented in the source [12. Auto-shimming and auto-levelling. - URL: https://www.hemscheidt.de/produkte-services/federn/]. In it, the body of the ball joint is fixed in the rod, and the fastening of the ball pin is organized at the bifurcated end of the fork lever, so that the bearing housing with the “apple” is located partially in the space between these “horns” of the lever, and the axes of the bolts for fastening the ball pin of the hinge are perpendicular to the longitudinal plane of the lever , coinciding with the axis of its working rotation (that is, the longitudinal axis of the stabilizer torsion shaft). Which helps to increase the compactness of the stabilizer, but not to the full extent.
В условиях возрастания роли стабилизаторов поперечной устойчивости («поперечной качки») в приложении к вагонам высокоскоростных подвижных составов, становится особенно актуальной задача повышения технико-эксплуатационных возможностей и характеристик конструкции, а именно - повышения компактности и увеличения долговечности (работоспособности, срока службы до капитального ремонта) этих узлов.In the context of the increasing role of anti-roll bars (“rolling”) in the application to cars of high-speed rolling stock, the task of improving the technical and operational capabilities and design characteristics, namely, increasing compactness and increasing durability (operability, service life before overhaul) becomes especially urgent. ) of these nodes.
Одна из проблем - уменьшение габаритов устройства - напрямую связана и с возможностями сборки стабилизаторов не на вагонах (рельсовых путях), что не достаточно обеспечено технически и в принципе не может обеспечить должной точности сборки. В свою очередь, неточная сборка может стать причиной аварии с материальными и человеческими жертвами (последнее относится прежде всего к высокоскоростным пассажирским составам с двухэтажными вагонами).One of the problems - reducing the dimensions of the device - is directly related to the possibility of assembling stabilizers not on cars (rail tracks), which is not sufficiently provided technically and, in principle, cannot ensure the proper assembly accuracy. In turn, inaccurate assembly can cause an accident with material and human casualties (the latter applies primarily to high-speed passenger trains with double-deck cars).
В качестве наиболее близкого к заявляемому устройства аналога (прототипа) по назначению и по совокупности существенных конструктивных признаков, принят шаровой шарнир, содержащий сферическую пару трения, корпус с элементом его крепления на одной из подвижно соединяемых деталей и встроенные в него шаровой палец или шаровую ось с внешними, по отношению к корпусу, элементами крепления на другой подвижно соединяемой детали, выполненными в виде концевых участков оппозитной и симметричной конструкции, с посадочными поверхностями, сквозными отверстиями под болты и плоскими поверхностями под головки упомянутых болтов [13. HEYD. Made in Germany. HEYD-Vebshop. Fahrwerksteile für die Automobilindustrie innovative Losungen für Antriebe und Ferbindungen. Achsstrebengelenke (Molekularausfürung). - URL: https://www.heyd-parts.de/shop/index.php?cat=c52].As the closest analogue (prototype) device to the claimed device in terms of purpose and in terms of essential design features, a ball joint is adopted, containing a spherical friction pair, a body with its fastening element on one of the movably connected parts and a ball pin or a ball axle built into it with external, in relation to the body, fastening elements on another movably connected part, made in the form of end sections of an opposite and symmetrical design, with seating surfaces, through holes for bolts and flat surfaces for the heads of the said bolts [13. HEYD. Made in Germany. HEYD Webshop. Fahrwerksteile für die Automobilindustrie innovative Losungen für Antriebe und Ferbindungen. Achsstrebengelenke (Molekularausfürung). - URL: https://www.heyd-parts.de/shop/index.php?cat=c52].
В нем посадочные поверхности выполнены идентично поверхностям под головки болтов - плоскими, в виде односторонних лысок на цилиндрических концевых участках шарового пальца, так что лыски на каждом концевом участке разнесены на 180° и образуют параллельные плоскости.In it, the seating surfaces are made identical to the surfaces for the bolt heads - flat, in the form of one-sided flats on the cylindrical end sections of the ball pin, so that the flats on each end section are 180° apart and form parallel planes.
Такие элементы крепления шарового пальца (или, при неуказанном в прототипе, но принципиально возможном варианте замены шарового пальца осью) пригодны в качестве посадочных мест для плоских ответных поверхностей на соответствующей соединяемой детали (см. также источник [12]).Such fastening elements of the ball pin (or, if not specified in the prototype, but in principle possible option of replacing the ball pin with an axle) are suitable as seats for flat mating surfaces on the corresponding connected part (see also the source [12]).
Однако при наличии в работающем узле с таким шарниром (то есть с плоской опорой элементов крепления шарового пальца в посадочных местах соответствующей соединяемой детали) составляющей усилия, перпендикулярной плоскости, содержащей оси пальца и болта, эту «перпендикулярную» составляющую воспринимают только болты, работающие при этом на изгиб (помимо работы на растяжение), что, разумеется, весьма негативно отражается на работоспособности и долговечности шарнирного узла и машины/механизма в целом. В дополнение к этому следует отметить и ограниченные возможности повышения компактности сборочного узла на основе такого шарнира, возможностей сборки / разборки узла в целом или фрагмента.However, if there is a force component perpendicular to the plane containing the axes of the pin and the bolt in a working assembly with such a hinge (that is, with a flat support of the ball pin fastening elements in the seats of the corresponding connected part), this “perpendicular” component is perceived only by bolts operating at the same time bending (in addition to tensile work), which, of course, has a very negative effect on the performance and durability of the hinge assembly and the machine / mechanism as a whole. In addition to this, it should be noted that there are limited possibilities for increasing the compactness of the assembly based on such a hinge, the possibilities for assembling / disassembling the assembly as a whole or a fragment.
Итак, задача (проблема), на решение которой направлено заявляемое изобретение, - предложить устройство (техническое решение обозначенных выше проблем поперечной нагрузки, в виде изгибающего момента силы, на болты крепления шаровых пальца или оси) шарового шарнира, обладающее более высокими работоспособностью и долговечностью (ресурсом работы), плюс расширенными возможностями сокращения габаритов сборочного узла на основе шарнира, его монтажа / демонтажа. А значит - комплексно улучшенными технико-эксплуатационными характеристиками (ТЭХ) / возможностями шарового шарнира и машины / механизма в целом.So, the task (problem), to which the claimed invention is directed, is to propose a device (a technical solution to the above problems of transverse load, in the form of a bending moment of force, on the bolts of the ball pin or axle) of a ball joint, which has a higher performance and durability ( resource of work), plus advanced options for reducing the dimensions of the assembly unit based on the hinge, its installation / dismantling. And that means - comprehensively improved technical and operational characteristics (TEH) / capabilities of the ball joint and the machine / mechanism as a whole.
Соответственно, планируемый технический результат использования изобретения - улучшение ТЭХ шарового шарнира.Accordingly, the planned technical result of using the invention is the improvement of the TEC of the ball joint.
Решение обозначенной проблемы (задачи) достигается тем, что в шаровом шарнире, содержащем сферическую пару трения, корпус с элементом его крепления на одной из подвижно соединяемых деталей и встроенные в него шаровой палец или шаровую ось с внешними, по отношению к корпусу, элементами крепления на другой подвижно соединяемой детали, выполненными в виде концевых участков оппозитной и симметричной конструкции, с посадочными поверхностями, сквозными отверстиями под болты и плоскими поверхностями под головки упомянутых болтов, согласно заявляемому изобретению, посадочные поверхности выполнены выпуклыми полуцилиндрическими, образующие которых параллельны продольной оси пальца или оси.The solution of the indicated problem (task) is achieved by the fact that in a ball joint containing a spherical friction pair, a body with its fastening element on one of the movably connected parts and a ball pin or a ball axis built into it with external, in relation to the body, fastening elements on another movably connected part, made in the form of end sections of an opposite and symmetrical design, with seating surfaces, through holes for bolts and flat surfaces for the heads of said bolts, according to the claimed invention, the seating surfaces are made convex semi-cylindrical, forming which are parallel to the longitudinal axis of the pin or axis.
На решение поставленной комплексной задачи направлены и частный существенный признак устройства в рамках основной совокупности признаков, сформулированной в предыдущем абзаце и далее в формуле изобретения, а именно: концевые участки пальца или оси выполнены цилиндрическими, с односторонними лысками, образующими упомянутые плоские поверхности под головки болтов (это усиливает технический результат использования изобретения, определяет предельную геометрическую и технологическую простоту неплоской, фигурной опорной поверхности шаровых пальца или оси при рациональных габаритах элементов ее крепления в узле, не содержит повышенных требований к точности сопряжений);A particular essential feature of the device is also aimed at solving the set complex task within the framework of the main set of features formulated in the previous paragraph and further in the claims, namely: the end sections of the pin or axis are cylindrical, with one-sided flats, forming the mentioned flat surfaces for the bolt heads ( this enhances the technical result of using the invention, determines the ultimate geometric and technological simplicity of a non-planar, figured bearing surface of a ball pin or axle with rational dimensions of its fastening elements in the assembly, does not contain increased requirements for the accuracy of mating);
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 изобретения - «мировой уровень новизны».Among the array of known devices, no such devices were found, the set of essential features of which would coincide with the declared set of features. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved, which determines that the claimed device has the first qualifying feature of the invention - "world-class 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 proposed device is not a simple sum of the known technical results of using separately known system components. There is a "super-effect" (in the patent meaning of this term), which was not obvious to a specialist from the state of the art (of course, before considering the proposed technical solution). This convincingly demonstrates inventive development as the second of the triad of invention qualifications.
Третий квалификационный признак изобретения, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает из огромного мирового опыта проектирования, промышленного производства, ремонта и эксплуатации деталей машин и составных устройств.The third qualifying feature of the invention - industrial applicability - is also undeniable and follows from the vast world experience in design, industrial production, repair and operation of machine parts and composite devices.
Подробнее сущность изобретения (с примером практического применения в составе стабилизатора поперечной устойчивости кузова железнодорожного вагона как приоритетного объекта внедрения) раскрывается в приведенных ниже примерах, иллюстрируемых фигурами 1-5:The essence of the invention (with an example of practical application as part of the anti-roll bar of a railway car body as a priority object of implementation) is revealed in more detail in the examples below, illustrated by figures 1-5:
на фиг. 1 представлен шаровой шарнир (сферический подшипник) с оппозитным шаровым пальцем, общий вид;in fig. 1 shows a ball joint (spherical bearing) with an opposed ball pin, general view;
на фиг. 2 - поперечное сечение концевого участка шарового пальца (или шаровой оси) с условным изображением болтового соединения с ответной деталью (обобщение упомянутого рычага), совмещенное со схемой действия усилий, где Fн, Fп - соответственно нормальная и перпендикулярная (касательная, боковая) составляющие; R - радиус кривизны посадочных поверхностей концевых участков пальца (оси);in fig. 2 - cross-section of the end section of the ball pin (or ball axis) with a conditional image of a bolted connection with a mating part (a generalization of the said lever), combined with a diagram of the action of forces, where Fn, Fp are the normal and perpendicular (tangential, lateral) components, respectively; R is the radius of curvature of the seating surfaces of the end sections of the pin (axis);
на фиг. 3 - фрагмент 3D-изображения компьютерной модели установленного на железнодорожный вагон стабилизатора поперечной устойчивости кузова, с показом шарнирного соединения рычага торсиона с тягой, вид сбоку-спереди-снизу;in fig. 3 is a fragment of a 3D image of a computer model of a body anti-roll bar installed on a railway car, showing the swivel of the torsion bar lever with the rod, side-front-bottom view;
на фиг. 4 - то же, укрупнено вид спереди-сбоку-снизу (при условно снятых болтах и с выделением черной заливкой видимой части шарового пальца / шаровой оси);in fig. 4 - the same, enlarged front-side-bottom view (with conditionally removed bolts and with black highlighting of the visible part of the ball pin / ball shaft);
на фиг. 5 - то же, вид спереди-сбоку-сверху.in fig. 5 - the same, front-side-top view.
На фиг. 1-5 позициями обозначены:In FIG. 1-5 positions are designated:
1 - корпус шарового шарнира (сферического подшипника); 2 - элемент крепления корпуса (ножка, палец корпуса); 3 - шаровой палец (шаровая ось); 4 и 5 - концевые (посадочные) участки (элементы) крепления шарового пальца (шаровой оси); 6 - одна из двух соединяемых, посредством шарнира, деталей; 7 и 8 - посадочные поверхности элементов 4 и 5 соответственно; 9 и 10 - сквозные отверстия в концевых элементах 4 и 5 соответственно под болты (винты); 11 и 12 - болты (винты); 13 - продольная ось шарового пальца (шаровой оси); 14 и 15 - односторонние лыски под головки болтов на концевых элементах шарового пальца (шаровой оси); 16 и 17 - расточки радиуса R в детали 6; 18 - условная (не существующая) лыска с плоской поверхностью; 19 - рама (балка рамы) кузова железнодорожного вагона (рама вагона); 20 - колесная тележка (одна из тележек) железнодорожного вагона; 21 - торсионный вал стабилизатора поперечной устойчивости кузова; 22 - рычаг (вилочного типа) стабилизатора; 23 - тяга стабилизатора; 24 - шарнир соединения тяги с колесной тележкой вагона.1 - body of the ball joint (spherical bearing); 2 - body fastening element (leg, body finger); 3 - ball pin (spherical axis); 4 and 5 - end (landing) sections (elements) of fastening the ball pin (spherical axis); 6 - one of the two parts connected by means of a hinge; 7 and 8 - seating surfaces of
Шаровой шарнир (сферический подшипник) содержит (см. фиг. 1-5) сферическую пару трения с уплотнительными элементами (на них внимание не сконцентрировано), корпус 1 с элементом (ножкой, пальцем корпуса) 2 его крепления на одной из подвижно соединяемых деталей и деталь крепления «яблока» (шарового тела, ядра) шарнира - встроенные в корпус 1 шаровой палец 3 или (как вариант) шаровую ось (3) с внешними, по отношению к корпусу 1, элементами 4 и 5 крепления на другой подвижно соединяемой детали - 6. Элементы 4 и 5 выполнены в виде концевых участков пальца (оси) 3, оппозитной («вверх-вниз» на фиг. 1 и «влево и вправо» на фиг. 3-5) и симметричной конструкции, с посадочными поверхностями 7 и 8, сквозными отверстиями 9 и 10 под болты (винты) 11 и 12 и плоскими поверхностями под головки упомянутых болтов (винтов).The ball joint (spherical bearing) contains (see Figs. 1-5) a spherical friction pair with sealing elements (attention is not focused on them), a
Посадочные поверхности 7, 8 выполнены выпуклыми полуцилиндрическими (по радиусу R - см. фиг. 2), образующие которых параллельны продольной оси 13 шарового(ой) пальца (оси) 3.The
Концевые участки (элементы) 4 и 5 пальца (оси) 3 могут быть выполнены (рекомендуется выполнять) цилиндрическими (радиусом R), с односторонними лысками 14 и 15, образующими упомянутые плоские поверхности (14 и 15) под головки болтов (винтов) 11, 12.The end sections (elements) 4 and 5 of the pin (axle) 3 can be made (recommended) cylindrical (radius R), with one-
Допускаются дополнительно две лыски на каждом элементе (не показаны), плоскости которых перпендикулярны плоскости, образованной осями отверстий 9, 10 и осью 13.Two additional flats are allowed on each element (not shown), the planes of which are perpendicular to the plane formed by the axes of the
В ответной детали 6 (одной из соединяемых деталей) посадочные поверхности (посадочные места) для концевых участков 4 и 5 (то есть сопрягаемые с полуцилиндрическими поверхностями 7 и 8) выполнены в виде расточек 16 и 17 полуцилиндрической (по радиусу R - см. фиг. 2) формы в теле соединяемой детали 6, из расчета беззазорного прилегания каждой из двух выпуклых полуцилиндрических поверхностей 7 и 8 к поверхностям соответственно расточек 16 и 17, причем при посадке пальца (оси) 3 в расточки 16, 17 с натягом (за счет силовой закрутки болтов /винтов) 11, 12.In the mating part 6 (one of the connected parts), the seating surfaces (seats) for the
Здесь уместно напомнить, что в прототипе посадочные поверхности - плоские, образованы лысками 18 (показано пунктиром на фиг. 2).Here it is appropriate to recall that in the prototype, the landing surfaces are flat, formed by flats 18 (shown by the dotted line in Fig. 2).
Устройство работает следующим образом (см. фиг. 3).The device operates as follows (see Fig. 3).
В сравнении с конструкцией прототипа - с плоскими посадочными поверхностями 18, перпендикулярная (касательная) составляющая Fп рабочего усилия (то есть силы взаимодействия соединяемых деталей) воспринимается соответствующей частью площадей сопрягаемых полуцилиндрических поверхностей в расточках 16 и 17, заполненных телами концевых элементов 4 и 5 соответственно, в отличие от нормальной составляющей Fн (см. фиг. 2), Благодаря чему болты (винты) 11 и 12 разгружены от изгибающих моментов силы.In comparison with the design of the prototype - with flat seating surfaces 18, the perpendicular (tangential) component Fp of the working force (that is, the interaction force of the parts to be joined) is perceived by the corresponding part of the areas of the mating semi-cylindrical surfaces in the
При этом очевидно, расширяются возможности сокращения габаритов узла вдоль осей болтового соединения при сохранении положения продольной оси 13 шарового пальца (шаровой оси) 3, то есть повышения компактности сборочного узла (подробнее см. далее по тексту пример узла - стабилизатор в сборе).At the same time, it is obvious that the possibilities of reducing the dimensions of the assembly along the axes of the bolted connection while maintaining the position of the
Рассмотрим упомянутый выше пример конкретного применения заявляемого шарового шарнира в составе стабилизатора поперечной устойчивости (поперечного наклона) кузова железнодорожного пассажирского вагона (в частности, разрабатываемых при авторском участии двухэтажного пассажирского электрического поезда - «электрички» 2ЭПЭ или подвижного состава на водородном топливе) - см. фиг. 3-5. На этом примере становится более понятным как работа устройства, так и технический результат его использования.Let us consider the above-mentioned example of a specific application of the proposed ball joint as part of the anti-roll bar (transverse slope) of the body of a railway passenger car (in particular, developed with the author's participation of a double-decker passenger electric train - a 2EPE "electric train" or rolling stock on hydrogen fuel) - see Fig. . 3-5. In this example, both the operation of the device and the technical result of its use become clearer.
Узел с заявляемым шаровым шарниром (сферическим подшипником) представляет собой стабилизатор поперечной устойчивости (поперечного наклона) подрессоренного кузова (рама 19 кузова) железнодорожного вагона относительно его колесной тележки - 20. Стабилизатор содержит в качестве основных составных частей торсионный вал (торсион) 21, каждый конец которого связан с рычагом 22 вилочного типа (здесь и далее - на примере видимого на фиг. 3-5 одного из сборочных узлов), на торцах свободного раздвоенного конца которого («рогов») установлен заявляемый шаровой шарнир, обеспечивающий подвижное в пространстве соединение свободного от связи с торсионным валом 21 конца рычага 22 с тягой 23, другим своим концом шарнирно закрепленной (соединение 24 на фиг. 3) на колесной тележке 20 вагона (см. фиг. 3).The node with the inventive ball joint (spherical bearing) is a stabilizer bar (transverse slope) sprung body (body frame 19) of a railway car relative to its wheeled bogie - 20. The stabilizer contains as the main components of the torsion shaft (torsion bar) 21, each end which is connected to the
Посадочные места для шарового пальца (или шаровой оси как тела) 3 - расточки 16 и 17 полуцилиндрической (радиусом R) формы, с продольными осями, совпадающими с продольной осью 13 (как прямой линией) пальца (оси) 3, выполненные на торцах вилочного рычага 22. Элементы 4 и 5 встроены в расточки, соответственно, 16 и 17 своими полуцилиндрическими частями и с натягом закреплены болтами 11 и 12 (см. фиг. 3).Seats for a ball pin (or a ball axle as a body) 3 -
Сборку узла (во всяком случае, торсионного вала 21 с рычагами 22) осуществляют, предпочтительно, вне вагона (на предприятии-производителе (поставщике) стабилизаторов. Тогда последний (вал 21 + рычаг 22) в собранном виде заводят внутрь рамы, возможно через монтажное окно, предусмотренное в раме 19 кузова вагона и закрепляют на раме 19 и на тележке 20 соответствующими крепежными элементами (см. фиг. 3-5). Чем компактнее узел «рычаг + торсионный вал», тем больше возможностей его хранения, доставки, и, что особенно важно, - монтажа-демонтажа на вагоне. В частности, меньше потребный размер монтажного окна (при его необходимости) в раме 19 и, в свою очередь, тем прочнее рама 19 при прочих равных ее размерах.The assembly of the assembly (in any case, the
Усилие в стабилизаторе действует вдоль тяги 23 и может быть разложено на нормальную (Fн) и перпендикулярную (Fп) составляющие силы (см. фиг. 2). Нормальная составляющая Fн нагружает болты 11 и 12 продольными усилиями и воспринимаются их резьбой (как и должны работать болтовые соединения), а усилие перпендикулярное (Fп) принимает на себя рычаг 22 в полуцилиндрических расточках 16 и 17 его «рогов».The force in the stabilizer acts along the
При этом важно, что имеет место заметное сокращение габаритной длины узла «рычаг - торсионный вал» в «нормальном» направлении (по линии действия силы Fн на фиг. 2, то есть вдоль рычага 22). Это определяет повышение компактности рассматриваемого сборочного узла возможностей монтажа / демонтажа стабилизатора в целом.At the same time, it is important that there is a noticeable reduction in the overall length of the "lever - torsion shaft" assembly in the "normal" direction (along the line of action of the force Fn in Fig. 2, that is, along the lever 22). This determines the increase in the compactness of the considered assembly of the possibility of mounting / dismounting the stabilizer as a whole.
Повышается технологичность и точность сборки и ремонта (в том числе соблюдение допустимых зазоров), поскольку при компактом устройстве легче обеспечить сборку не на месте (на вагоне), а еще на сборочном производстве предприятия-изготовителя, ремонтной мастерской или промежуточного сборочного участка. В свою очередь, это снижает вероятность аварии на железной дороге при эксплуатации устройства, с возможными человеческими и материальными жертвами.The manufacturability and accuracy of assembly and repair (including compliance with permissible gaps) is increased, since with a compact device it is easier to assemble not on site (on a car), but also at the assembly plant of the manufacturer, repair shop or intermediate assembly site. In turn, this reduces the likelihood of an accident on the railway during the operation of the device, with possible human and material casualties.
Таким образом, предлагаемое техническое новшество решает поставленную комплексную задачу. Использование таких шарниров не только позволит увеличить их надежность и долговечность (срок службы), но и повысить компактность сборочных узлов на их базе, повышает технологичность и точность сборки и ремонта. А значит, улучшить ТЭХ сборочных устройств в целом (в том числе торсионных стабилизаторов поперечной устойчивости кузовов железнодорожных вагонов).Thus, the proposed technical innovation solves the set complex problem. The use of such hinges will not only increase their reliability and durability (service life), but also increase the compactness of assemblies based on them, improve manufacturability and accuracy of assembly and repair. So, to improve the technical performance of assembly devices in general (including torsion stabilizer bars of railway car bodies).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126462A RU2763301C1 (en) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | Ball joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126462A RU2763301C1 (en) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | Ball joint |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763301C1 true RU2763301C1 (en) | 2021-12-28 |
Family
ID=80039818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021126462A RU2763301C1 (en) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | Ball joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763301C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006694C1 (en) * | 1991-04-25 | 1994-01-30 | Волжское производственное объединение цементного машиностроения | Hinge |
RU2364537C1 (en) * | 2007-12-26 | 2009-08-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Pin joint for rod longitudinal bracing of bogie with locomotive body |
RU2556266C2 (en) * | 2012-07-06 | 2015-07-10 | Клейверхэм Лимитед | Bearing assembly (versions) and method of bearing mounting in casing (versions) |
CN212509185U (en) * | 2020-06-23 | 2021-02-09 | 江苏希西维轴承有限公司 | Two-side assembled low-noise torsion bar joint bearing for rail transit |
-
2021
- 2021-09-07 RU RU2021126462A patent/RU2763301C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006694C1 (en) * | 1991-04-25 | 1994-01-30 | Волжское производственное объединение цементного машиностроения | Hinge |
RU2364537C1 (en) * | 2007-12-26 | 2009-08-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Pin joint for rod longitudinal bracing of bogie with locomotive body |
RU2556266C2 (en) * | 2012-07-06 | 2015-07-10 | Клейверхэм Лимитед | Bearing assembly (versions) and method of bearing mounting in casing (versions) |
CN212509185U (en) * | 2020-06-23 | 2021-02-09 | 江苏希西维轴承有限公司 | Two-side assembled low-noise torsion bar joint bearing for rail transit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110325424B (en) | Bogie for railway vehicle | |
EP2944534A1 (en) | Bogie for rolling stock | |
JP2664360B2 (en) | Lightweight side frame for railcar bogie and railcar bogie | |
RU2763301C1 (en) | Ball joint | |
RU2608205C2 (en) | Three-link biaxial railway bogie and method of constructing standard series of bogies | |
TW201836892A (en) | Railway vehicle bogie comprising axles rigidly fixed to the body of the bogie | |
US4860666A (en) | Multi-axle, steered articulated railway vehicle with compensation for transitional spirals | |
JP3524500B2 (en) | Single-axle bogies for railway vehicles | |
CN113830120A (en) | Axle box built-in type high-speed motor train unit non-power bogie | |
RU2770029C1 (en) | Railroad car body anti-roll bar | |
RU2782732C1 (en) | Bolted connection for fastening a cylindrical body in a semi-cylindrical seat of the supporting part | |
SK284393B6 (en) | Pivot frame for trolley and pivot trolley having such a frame | |
CN216185127U (en) | Axle box built-in type high-speed motor train unit non-power bogie | |
CN210591909U (en) | A articulated mounting and railcar for rail vehicle | |
RU2388632C1 (en) | Car bogie bolster | |
US1348991A (en) | Railway-car | |
WO2020115778A1 (en) | Two-axle railway bogie | |
RU202677U1 (en) | Rod end of the torsion stabilizer of the lateral tilt of the vehicle body | |
RU2743601C1 (en) | Carriage torsion stabilizer link | |
US2425282A (en) | Railway truck frame | |
RU200957U1 (en) | Rod of the torsion stabilizer bar of the vehicle body | |
RU2743467C1 (en) | Torsion unit of the lateral tilt stabilizer of the car body | |
RU2772848C1 (en) | Set from torsion stabilizer transversal tilt of car body and leader of longitudinal interrelation of frame and car wheel trolley | |
Pokkula et al. | Finite element method based evaluation of bogie bolster design | |
RU217826U1 (en) | TORSION ASSEMBLY OF RAILWAY CAR BODY TRANSVERSAL TILT STABILIZER |