RU29020U1 - Упруго-катковый скользун - Google Patents

Abstract

1. Упруго-катковый скользун для оснащения тележек грузовых железнодорожных вагонов, имеющий коробчатый корпус со сплошными бортами и частично перекрытыми торцевыми проемами, две одинаковые упругие опоры из полимерного материала, которые установлены в корпусе и имеют обращенные навстречу скошенные верхние торцы с углублениями, металлический колпачок, который имеет близкий к равнобедренному треугольнику профиль, выступы на скошенных боковинах, введенные в углубления упругих опор, и плоскую износостойкую площадку, и цилиндрический каток, который расположен на поверхности катания внутри корпуса так, что его геометрическая ось практически перпендикулярна бортам корпуса, а боковая поверхность в исходном положении выступает над этими бортами, оставаясь ниже плоской износостойкой площадки колпачка, отличающийся тем, что корпус выполнен цельнолитым и разделен поперечной перемычкой на два отсека, причем упругие опоры установлены в первом отсеке, торцевой проем которого в верхней части перекрыт выполненной заодно с корпусом дополнительной перемычкой, а каток уложен на поверхность катания во втором отсеке.2. Скользун по п.1, отличающийся тем, что соотношение длины и ширины первого отсека выбрано в интервале от 1,55 до 2,10.3. Скользун по п.1 или 2, отличающийся тем, что колпачок ограничен сверху трехгранной поверхностью, включающей плоскую износостойкую площадку в средней части и симметричные боковые скосы под углом менее 10°, причем длина указанной площадки составляет 50-85% общей длины колпачка в его верхней части.4. Скользун по пп.1-3, отличающийся тем, что упругие опоры имеют вертикально ориентированные открытые снизу

Description

2002124396

MIHIIHIHMiniin

гоо-г УПРУГО-КАТКОВЫЙ СКОЛЬЗУН

Полезная модель относится к конструкции упруго-катковых скользунов с литыми корпусами для оснащения тележек грузовых железнодорожных вагонов и платформ.

Здесь и далее:

термин «грузовой железнодорожный вагон обозначает любой экипаж, который оснащён тележками с надрессорными балками, предназначен для перевозки по железным дорогам произвольных твёрдых или жидких грузов и может быть выбран из группы, включающей крытые вагоны, полувагоны, хопперы, цистерны и т.п.;

термин «кузов обозначает любую такую ёмкость для твёрдых малогабаритных штучных или навалочных грузов или любой такой резервуар для жидких грузов, которые кинематически связаны с надрессорными балками тележек соответствующего грузового железнодорожного вагона;

термин «железнодорожная платформа обозначает плоскую опору для крупногабаритных штучных грузов или контейнеров, которая кинематически связана с надрессорными балками тележек.

Понятно, что всё сказанное далее применительно к кузовам грузовых железнодорожных вагонов в равной мере относится и к железнодорожным платформам.

Специалистам хорошо известно,

что взаимодействие конусообразных поверхностей катания ободьев железнодорожных колёс с поверхностью катания головок рельсов при движении по прямым и пологим криволинейным участкам пути приводит к вилянию тележек относительно их центральных вертикальных осей и к вилянию грузовых вагонов и платформ в целом,

что указанное виляние тележек приводит к интенсивным колебаниям и раскачиванию кузовов вагонов относительно тележек и

что поэтому для гашения таких колебаний и одновременно для обеспечения достаточно свободных относительных линейных и угловых смещений кузовов и тележек вагонов на кривых участках пути между шкворневыми балками кузовов и надрессорными балками тележек устанавливают промежуточные боковые опоры (скользуны).

Простейшая боковая опора такого типа была предложена ещё в 1863 г. (US 38.182).

Действительно, долгое время считалось, что роль скользунов могут играть симметричные выступы на концах надрессорных балок тележек и на нижних сторонах шкворневых балок кузовов, которые при фрикционном взаимодействии способны гасить ., виляние тележек и колебания смещения и качку кузовов (см. Скиба И.Ф. Вагоны/Изд. 4-е испр. и доп. - М: Транспорт, 1973, с. 102, рис.94).

I-,.

МПК В61Р5/14

эффективности и надёжности скользунов.

Соответственно, были предложены составные скользуны в виде двух сменных пластин из износостойких материалов (см. там же, с. 118, рис.108). В каждом таком скользуне одна из пластин жёстко закреплена на конце шкворневой балки кузова, а вторая пластина на упругой (обычно резиновой) подкпадке установлена в открытой сверху коробке, которая присоединена к концу надрессорной балки тележки.

Упругая подкладка обеспечивает некоторую свободу перемещения нижней пластины относительно надрессорной балки. Поэтому описанный скользун оказался довольно эффективным средством гашения виляния тележек и колебаний и качки кузовов грузовых вагонов независимо от текущего пространственного взаиморасположения кузовов и тележек при движении составов по участкам пути разного плана и профиля.

Однако известный скользун гасит указанные угловые и линейные смещения тележек и кузовов лишь вследствие фрикционного взаимодействия пластин. Поэтому даже износостойкие материалы не обеспечивают достаточную надёжность таких скользунов.

Существенно более надёжен наиболее близкий к rlpeдJl aгaeмoмy по технической сущности упруго-катковый скользун (см. фиг. 12 и соответственно строки 25-68 и 1-19 в

колонках 12 и 13 описания изобретения к патенту US 5.386.783). Этот скользун имеет:

коробчатый корпус со сплошными бортами и частично перекрытыми торцевыми проёмами;

две одинаковые упругие опоры из полимерного материала, которые установлены в корпусе и имеют обращённые навстречу скошенные верхние торцы с углублениями;

металлический колпачок, который имеет близкий к равнобедренному треугольнику профиль, выступы на скошенных вниз боковинах, введенные в углубления упругих опор, и плоскую износостойкую площадку в верхней части; и

цилиндрический каток, который расположен на поверхности катания внутри корпуса так, что его геометрическая ось практически перпендикулярна бортам корпуса, а боковая поверхность в исходном положении выступает над этими бортами, оставаясь ниже плоской износостойкой площадки колпачка.

Корпус скользуна изготовлен штамповкой из подходящей стали. Торцевые проёмы корпуса частично перекрыты упорами, которые служат продолжением бортов. Один из таких проёмов в рабочем положении дополнительно перекрыт съёмной навешенной на пару указанных упоров задвижкой, которая служит первым ограничителем деформационного перемещения упругих опор вдоль полости корпуса. Поверхность катания катка ограничена разновьюокими стенками и дном съёмного вкладыша. Высокая стенка вкладыша в рабочем положении служит вторым ограничителем деформационного перемещения упругих опор вдоль полости корпуса. Низкая стенка вкладыша дополнительно перекрывает проём второго торца корпуса и предотвращает выпадение катка.

Конструкции такого типа обеспечивают рассредоточение нагрузки от колеблющегося и качающегося кузова вагона и виляющей тележки между колпачками с упругими опорами и катками и, при предельном сжатии упругих опор, частичную замену трения скольжения трением качения с существенным выигрышем в надёжности скользунов.

Однако более чем пятилетняя эксплуатация известных скользунов с разными формами колпачков и разными относительными параметрами отдельных деталей показала, что возможности повышения надёжности далеко не исчерпаны.

Поэтому в основу полезной модели положена задача уточнением формы и относительных параметров (в особенности, размеров и твёрдости) деталей создать такой упруго-катковый скользун, который был бы ещё более надёжен в эксплуатации.

Поставленная задача решена тем, что в упруго-катковом скользуне, имеющем:

коробчатый корпус со сплошными бортами и частично перекрытыми торцевыми проёмами;

две одинаковые упругие опоры из полимерного материала, которые установлены в корпусе и имеют обращённые навстречу скошенные верхние торцы с углублениями;

металлический колпачок, который имеет близкий к равнобедренному треугольнику профиль, выступы на скошенных вниз боковинах, введенные в углубления упругих опор, и плоскую износостойкую площадку в верхней части; и

цилиндрический каток, который расположен на поверхности катания внутри корпуса так, что его геометрическая ось практически перпендикулярна бортам корпуса, а боковая поверхность в исходном положении выступает над этими бортами, оставаясь ниже плоской износостойкой площадки колпачка,

согласно изобретательскому замыслу

корпус выполнен цельнолитым и разделён поперечной перемычкой на два отсека, причём упругие опоры установлены в первом отсеке, торцевой проём которого в верхней части перекрыт выполненной заодно с корпусом дополнительной перемычкой, а каток уложен на поверхность катания во втором отсеке.

Такой скользун содержит меньше деталей, чем известный скользун со штампованным корпусом, и поэтому более надёжен. Наряду с этим конструктивным вкладом в надёжность следует отметить, что жёсткая продольная фиксация упругих опор между торцевой и поперечной перемычками снижает опасность преждевременного усталостного разрушения указанных опор.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что соотношение длины и ширины первого отсека выбрано в интервале от 1,55 до 2,10. Это позволяет в широких пределах изменять размеры упругих опор и колпачка с учётом конкретных типов кузовов и тележек грузовых железнодорожных вагонов и, тем самым, снижать износ деталей скользунов.

части и симметричные боковые скосы под углом менее 10°, причём длина указанной площадки составляет от 50 до 85% общей длины колпачка в его верхней части. Это позволяет более равномерно передавать нагрузку от кузова вагона на упругие опоры и уменьшить износ колпачка, что положительно сказывается на надёжности скользуна в целом.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что упругие опоры имеют вертикально ориентированные открытые снизу полости, сообщающиеся с углублениями для фиксации выступов металлического колпачка. Опоры такого типа более равномерно деформируются под нагрузкой и обеспечивают плавную передачу усилий на катки скользунов.

Четвёртое дополнительное отличие состоит в том, что колпачок, корпус и каток изготовлены из материалов последовательно уменьшающейся твёрдости. Тем самым удаётся минимизировать износ наиболее дорогих и трудоёмких деталей и повысить ремонтопригодность скользуна.

Пятое дополнительное отличие состоит в том, что твёрдость материала колпачка на 33-45%, а твёрдость материала корпуса на 4-20% превышает твёрдость материала катка. Как показал опыт, регулирование относительной твёрдости материалов указанных деталей в таких пределах наиболее благоприятно сказывается на надёжности и ремонтопригодности упруго-катковых скользунов.

Специалистам понятно, что указанные дополнительные отличия на практике могут быть использованы в произвольных комбинациях в полном согласии с основным изобретательским замыслом.

Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием конструкции и работы упруго-каткового скользуна с литым корпусом со ссылками на чертежи, где изображены на:

фиг.1 - общий вид скользуна в сборе (продольный разрез плоскостью симметрии);

фиг.2 - частично разобранный скользун (аксонометрическая проекция).

Как видно на чертежах, упруго-катковый скользун имеет:

цельнолитой металлический коробчатый корпус 1 со сплошными бортами 2, разделённый сплошной поперечной перемычкой 3 на первый отсек 4, торцевой проём которого сверху частично перекрыт выполненной заодно с корпусом 1 дополнительной не обозначенной особо перемычкой, и второй отсек 5, торцевой проём которого с боков также частично перекрыт не обозначенными особо изгибами бортов 2;

две одинаковые упругие опоры б из полимерного материала, которые установлены в первом отсеке 4 корпуса 1 и имеют обращенные навстречу скошенные верхние торцы с углублениями 7;

введенные в углубления 7 упругих опор 6, и, как правило, ограничен сверху трёхгранной поверхностью, включающей плоскую износостойкую площадку 10 в средней части и симметричные боковые скосы под углом предпочтительно менее 10°, причём длина площадки 10 обычно составляет от 50 до 85% общей длины колпачка 8 в его верхней части; и

цилиндрический каток 11, который расположен на поверхности катания внутри второго отсека 5 корпуса 1 так, что его геометрическая ось практически перпендикулярна бортам 2 корпуса 1, а боковая поверхность в исходном положении выступает над этими бортами 2, оставаясь ниже плоской износостойкой площадки колпачка 8.

Целесообразно, чтобы соотношение длины и ширины первого отсека 4 было выбрано в интервале от 1,55 до 2,10.

Желательно, чтобы упругие опоры 6 имели вертикально ориентированные открытые снизу не обозначенные особо полости, сообщающиеся с углублениями 7 для фиксации выступов 9 колпачка 8.

И, наконец, желательно, чтобы колпачок 8, корпус 1 и каток 11 были изготовлены из материалов последовательно уменьшающейся твёрдости, а более конкретно, чтобы твёрдость материала колпачка 8 на 33-45% и твёрдость материала корпуса 1 на 4-20% превышала твёрдость материала катка 11.

Материалом для изготовления упругих опор 6 обычно служит полиуретан. Однако не исключено применение иных композиционных материалов, например, изготовленных из синтетических каучуков на основе акрилонитрила.

Описанные скользуны монтируют попарно по концам надрессорных балок тележек грузовых железнодорожных вагонов. На ответных сторонах шкворневых балок кузовов закрепляют не показанные на чертежах хорошо известные специалистам съёмные сменные износостойкие планки. При равномерной загрузке кузова вагона плоские износостойкие площадки 10 колпачков 8 всех скользунов обычно прижаты к упомянутым планкам на шкворневых балках упругими опорами 6.

Во время устойчивого движения вагона по прямым и пологим кривым участкам пути виляние тележек относительно кузова вагона приводят к фрикционному взаимодействию между упомянутыми планками на шкворневых балках и указанными площадками 10 колпачков 8, а боковая качка кузова - к упругой деформации упругих опор 6. При этом колебания виляния тележки и кузова гасятся парой противоположно направленных сил трения в каждой паре скользунов, размещённых на одной и той же надрессорной балке, а боковая качка кузова гасится реакциями упругих опор 6 на сжимающую нагрузку.

При нарушениях устойчивости движения вагона по прямым и пологим кривым участкам пути или при вписывании тележек в кривые колпачки 8 нередко проседают до уровня, когда в контакт с упомянутыми планками на шкворневых балках входят цилиндрические катки 11. Перемещаясь по поверхностям катания во вторых отсеках 5

корпусов 1, эти катки 11 принимают часть нагрузки на себя и защищают упругие опоры 6 от разрушения. При этом силы трения между планками шкворневых балок и колпачками 8 остаются практически на том же уровне, что и при нормальном движении вагона по прямым и пологим кривым кривым участкам пути.

В эти моменты расположенные по обе стороны от износостойких площадок 10 боковые скосы колпачков 8 препятствуют нежелательным перекосам упругих опор 6 в корпусах 1 под нагрузкой от интенсивно колеблющегося и качающегося кузова. Это уменьшает опасность появления трещин в полимерном материале. Той же цели служат перемещения катков 11 по поверхностям катания внутри вторых отсеков 5 корпусов 1.

Поскольку материал катков 11 имеет наименьшую твёрдость, постольку они в неблагоприятных условиях эксплуатации изнашиваются раньше, чем корпуса 1 и колпачки 8. Однако катки 11 наиболее просты по конструкции, дёшевы и легко заменяемы. Поэтому их износ никоим образом не определяет ресурс скользунов в целом.

Claims (6)

1. Упруго-катковый скользун для оснащения тележек грузовых железнодорожных вагонов, имеющий коробчатый корпус со сплошными бортами и частично перекрытыми торцевыми проемами, две одинаковые упругие опоры из полимерного материала, которые установлены в корпусе и имеют обращенные навстречу скошенные верхние торцы с углублениями, металлический колпачок, который имеет близкий к равнобедренному треугольнику профиль, выступы на скошенных боковинах, введенные в углубления упругих опор, и плоскую износостойкую площадку, и цилиндрический каток, который расположен на поверхности катания внутри корпуса так, что его геометрическая ось практически перпендикулярна бортам корпуса, а боковая поверхность в исходном положении выступает над этими бортами, оставаясь ниже плоской износостойкой площадки колпачка, отличающийся тем, что корпус выполнен цельнолитым и разделен поперечной перемычкой на два отсека, причем упругие опоры установлены в первом отсеке, торцевой проем которого в верхней части перекрыт выполненной заодно с корпусом дополнительной перемычкой, а каток уложен на поверхность катания во втором отсеке.

2. Скользун по п.1, отличающийся тем, что соотношение длины и ширины первого отсека выбрано в интервале от 1,55 до 2,10.

3. Скользун по п.1 или 2, отличающийся тем, что колпачок ограничен сверху трехгранной поверхностью, включающей плоскую износостойкую площадку в средней части и симметричные боковые скосы под углом менее 10°, причем длина указанной площадки составляет 50-85% общей длины колпачка в его верхней части.

4. Скользун по пп.1-3, отличающийся тем, что упругие опоры имеют вертикально ориентированные открытые снизу полости, сообщающиеся с углублениями для фиксации выступов металлического колпачка.

5. Скользун по пп.1-4, отличающийся тем, что колпачок, корпус и каток изготовлены из материалов последовательно уменьшающейся твердости.

6. Скользун по п.5, отличающийся тем, что твердость материала колпачка на 33-45%, а твердость материала корпуса на 4-20% превышает твердость материала катка.