RU29276U1 - Фрикционный клин - Google Patents

Abstract

1. Фрикционный клин для оснащения демпферов тележек грузовых железнодорожных вагонов и платформ, имеющий полый металлический клиновой корпус, который включает основание со средством посадки на по меньшей мере одну рессорную пружину тележки вагона, практически вертикальную и наклонную стенки, ограниченные плоскостями, и боковые стенки, и съемную сменную накладку из упругого износостойкого полимерного материала, установленную на наклонной стенке клинового корпуса, отличающийся тем, что в средней части практически вертикальной стенки клинового корпуса по меньшей мере с одной ее стороны выполнено углубление, правая и левая части которого зеркально симметричны относительно вертикальной плоскости симметрии этого корпуса.2. Фрикционный клин по п.1, отличающийся тем, что углубление выполнено на внешней стороне практически вертикальной стенки клинового корпуса, которая в рабочем положении обращена к боковине тележки.3. Фрикционный клин по п.1, отличающийся тем, что углубление выполнено на внутренней нерабочей стороне практически вертикальной стенки клинового корпуса.4. Фрикционный клин по п.1, отличающийся тем, что углубления выполнены на внешней и внутренней сторонах практически вертикальной стенки клинового корпуса.5. Фрикционный клин по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что угол наклона к горизонтали наклонной стенки клинового корпуса и накладки из упругого износостойкого полимерного материала составляет 45 ± 1°.6. Фрикционный клин по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что накладка изготовлена из такого полимерного материала, модуль упругости которого при сжатии выбран в интервале (0,85-3,00) · 10Е, где Е- модуль Юн

Description

балки, целиком ограничены плоскостями (см. Скиба И.Ф. Вагоны/Изд. 4-е испр. и доп. - М:

Транспорт, 1973, с.89, рис.82).

При движении вагонов трение между указанными стенками клиновых корпусов и ответными частями надрессорных балок и боковин тележек существенно ослабляет вертикальные колебания кузовов и их боковую и продольную качку. Однако то же самое трение обуславливает интенсивный износ таких корпусов и потребность в их частой замене.

Для уменьшения износа и продления ресурса можно проводить общеизвестную упрочняющую термическую или термохимическую обработку клиновых корпусов. Для той же цели на боковинах тележек, как правило, устанавливают съёмные легко заменяемые планки из износостойких материалов.

Однако во время движения вагонов фрикционное взаимодействие надрессорных балок и боковин тележек с ответными наклонными и практически вертикальными стенками клиновых корпусов нередко происходит не по всем плоским контактным поверхностям, а лишь по их некоторым (обычно верхним) участкам. Поэтому даже упрочнённые цельные клиновые корпуса из-за неравномерного износа их стенок подлежат частой замене, а надрессорные балки в зонах наклонных плоскостей карманов требуют регулярного ремонта.

Сократить количество таких замен и ремонтов удалось установкой на наклонные стенки клиновых корпусов накладок из упругих износостойких полимерных материалов, в частности полиуретана (US № 4.915.031). Эти накладки полностью исключают трение металла по металлу в каждой паре «наклонная стенка клинового корпуса - ответная часть надрессорной балки и способствуют перераспределению нагрузок в паре «основание клинового корпуса - торец пружины и, особенно, в паре «практически вертикальная стенка клинового корпуса - износостойкая планка на боковине тележки. Поэтому ресурс фрикционных клиньев и сопряженных с ними частей тележек вагонов резко возрос.

Известный из указанного патента фрикционный клин наиболее близок к предлагаемому клину по технической сущности. Он имеет:

полый металлический (обычно литой) клиновой корпус, который включает основание со средством посадки на по меньшей мере одну рессорную пружину тележки вагона, практически вертикальную и наклонную стенки, целиком ограниченные плоскостями, и боковые стенки, и

съёмную сменную накладку из упругого износостойкого полимерного материала, например, полиуретана, установленную на наклонной стенке указанного корпуса.

Однако перераспределение усилий через указанную полимерную накладку не исключает перекосы жёстких практически вертикальных стенок клиновых корпусов относительно износостойких планок на боковинах тележек. Это особенно заметно при вписывании тележек в криволинейные участки пути.

2 Поэтому в основу полезной модели положена задача усовершенствованием

конструкции создать такой фрикционный клин для тележек грузовых железнодорожных вагонов и платформ, который обеспечивал бы более равномерное распределение истирающей нагрузки по поверхности практически вертикальной стенки со стороны боковины тележки, что особенно важно при движении вагонов по криволинейным участкам пути.

Поставленная задача решена тем, что во фрикционном клине для оснащения тележек грузовых железнодорожных вагонов и платформ, имеющем полый металлический клиновой корпус, который включает основание со средством посадки на по меньшей мере одну рессорную пружину тележки вагона, практически вертикальную и наклонную стенки, ограниченные плоскостями, и боковые стенки, и съёмную сменную накладку из упругого износостойкого полимерного материала, установленную на наклонной стенке клинового корпуса, согласно изобретательскому замыслу в средней части практически вертикальной стенки клинового корпуса по меньшей мере с одной её стороны выполнено углубление, правая и левая части которого зеркально симметричны относительно вертикальной плоскости симметрии клинового корпуса. Любое такое углубление снижает жёсткость практически вертикальной стенки клинового корпуса, способствуя её изгибанию при вписывании тележек в криволинейные участки пути и, соответственно, более равномерному распределению истирающей нагрузки по рабочей поверхности указанной стенки со стороны боковины тележки.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что углубление выполнено на внешней стороне практически вертикальной стенки клинового корпуса, которая в рабочем положении обращена к боковине тележки. Это непосредственно улучшает распределение истирающей нагрузки по рабочей поверхности указанной стенки.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что углубление выполнено на внутренней нерабочей стороне практически вертикальной стенки клинового корпуса. Это косвенно улучшает распределение истирающей нагрузки по рабочей поверхности практически вертикальной стенки указанного корпуса.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что углубления выполнены на внешней и внутренней сторонах практически вертикальной стенки клинового корпуса. Тем самым достигается максимально равномерное распределение истирающей нагрузки по рабочей поверхности указанной стенки.

Четвёртое дополнительное отличие состоит в том, что угол наклона к горизонтали наклонной стенки клинового корпуса и накладки на неё из упругого износостойкого полимерного материала составляет 45f1°. Такой угол наклона наиболее эффективен с точки зрения равномерной передачи распорного усилия от надрессорной балки на практически вертикальную стенку указанного корпуса.

3 полимерного материала, модуль упругости которого при сжатии выбран в интервале (0,853,00)10 ЕНК, где д,к- модуль Юнга материала клинового корпуса. Это позволяет накладке не только выдерживать сжимающие усилия от гружёного кузова вагона, передаваемые через надрессорную балку на указанный корпус, но и эффективно перераспределять их по поверхности его наклонной стенки, что особенно важно при движении вагонов по криволинейным участкам пути.

Шестое дополнительное отличие состоит в том, что коэффициент сухого трения скольжения упругого износостойкого полимерного материала по материалу клинового корпуса не превышает 0,4. Это способствует достаточно свободным деформационным смещениям накладки относительно наклонной стенки указанного корпуса при изменении величины и/или направления усилия сдвига этой накладки.

Седьмое дополнительное отличие состоит в том, что соотношение d/l толщины d накладки из упругого износостойкого полимерного материала к её длине / выбрано в интервале от 0,11 до 0,17. Как было установлено экспериментально, при меньшем соотношении в накладке из-за «пережима обычно возникают трещины, которые вынуждают к её замене, а при большем соотношении относительные смещения клинового корпуса и надрессорной балки тележки становятся чрезмерно свободными.

Восьмое дополнительное отличие состоит в том, что накладка присоединена к наклонной стенке клинового корпуса по меньшей мере одним введенным в ответное отверстие штифтом. Это дополнительное соединение практически исключает выход накладки из зазора между указанной стенкой и ответной поверхностью надрессорной балки.

Девятое дополнительное отличие состоит в том, что штифт выполнен заодно с накладкой, а ответное отверстие выполнено в наклонной стенке клинового корпуса . Это позволяет уменьшить массу этого корпуса.

Десятое дополнительное отличие состоит в том, что штифт введен в отверстие с натягом. Тем самым достигается дополнительная фиксация накладки в требуемом положении относительно наклонной стенки клинового корпуса.

Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием её конструкции и работы со ссылками на чертежи, где изображены на:

фиг.1 - общий вид фрикционного клина в разрезе плоскостью симметрии клинового корпуса;

фиг.2 - вид праетически вертикальной стенки клинового корпуса со стороны боковины тележки;

фиг.З - поперечное сечение указанной практически вертикальной стенки клинового корпуса по АА с фиг.2;

4

Как видно на фиг.1, фрикционный клин для оснащения тележек грузовых железнодорожных вагонов и платформ имеет:

полый металлический клиновой корлус 1, который включает основание 2, снабженное средством 3 для посадки на по меньшей мере одну не показанную здесь рессорную пружину тележки вагона, практически вертикальную и наклонную стенки 4 и 5, ограниченные плоскостями, и боковые стенки 6; и

съёмную сменную накладку 7 из упругого износостойкого полимерного материала, установленную на наклонной стенке клинового корпуса 1.

Упомянутое средство 3 обычно имеет вид:

кольцевого буртика, который охватывает торец одной рессорной пружины или внешнюю пружину из нескольких (обычно двух) концентрично расположенных преимущественно цилиндрических рессорных пружин на тележке вагона, или

конусообразного выступа, который входит внутрь одной рессорной пружины или внутренней пружины из нескольких концентрично расположенных рессорных пружин, или

включает очевидное для специалистов (и потому не показанное особо) сочетание указанных буртика и выступа.

В средней части практически вертикальной стенки 4 (см. фигуры 2 и 3) по меньшей мере с одной её стороны выполнено углубление, правая и левая части которого зеркально симметричны относительно вертикальной плоскости симметрии клинового корпуса 1, которая условно обозначена штриховой линией.

Например, одно углубление 8 может быть выполнено (см. фиг.2) только на внешней стороне практически вертикальной стенки 4 клинового корпуса 1, которая в рабочем положении обращена к не показанной здесь боковине тележки вагона. Также одно углубление 9 может быть выполнено (см. фиг.З) только на внутренней, нерабочей стороне практически вертикальной стенки 4.

Максимум величины каждого углубления 8 или 9, который может достигать 0,1 (а предпочтительно от 0,01 до 0,05) толщины практически вертикальной стенки 4, приходится на её нижнюю часть, а в боковых направлениях (обязательно) и в верхнем направлении (возможно) эти углубления плавно (и «на глаз практически незаметно) сопрягаются с плоскими поверхностями стенки 4.

Целесообразно, чтобы указанные углубления 8 и 9 были вылолнены на обеих сторонах практически вертикальной стенки 4, как это явно видно на фиг.З.

Желательно, чтобы угол наклона к горизонтали наклонной стенки 5 клинового корпуса 1 и накладки 7 из упругого износостойкого полимерного материала составлялj S -/.

Также желательно, чтобы накладка 7 была изготовлена из такого полимерного материала, модуль упругости которого при сжатии выбран в интервале (0,85-3,00)10 Б„к, где ЕШ - модуль Юнга материала клинового корпуса 1. Таким материалом обычно служит монолитный полиуретан. Однако не исключено применение иных композиционных

мщ материалов, например, изготовленных из синтетических каучуков на основе

акрилонитрила.

При этом весьма желательно, чтобы, независимо от конкретного состава такого полимерного материала, коэффициент сухого трения скольжения накладки 7 по материалу клинового корпуса 1 не превышал величины 0,4.

Весьма желательно, чтобы соотношение dW толщины d накладки 7 из упругого износостойкого полимерного материала к её длине / было выбрано в интервале от 0,11 до 0,17 и чтобы эта накладка 7 была присоединена к накпонной стенке 5 клинового корпуса 1 по меньшей мере одним штифтом, который введен в ответное отверстие.

Целесообразно выполнять каждый такой штифт 10 заодно с накладкой 7, а каждое ответное отверстие 11 под этот штифт 10 желательно выполнять в наклонной стенке 5 клинового корпуса 1. В частности, на фиг.4 штриховой линией на верхней стороне накладки 7 показано место расположения по меньшей мере одного возможного (в частности, центрального) штифта 10, а в указанной стенке 5 видно множество отверстий 11. Штифты 10, независимо от их количества, целесообразно изготовлять так, чтобы они входили в соответствующие отверстия 11с натягом.

Следует отметить,

что накладка 7 может быть зафиксирована на поверхности наклонной стенки 5 клинового корпуса 1 верхним и нижним буртиками 12 (см. фигуры 1 и 4) без штифтов 10 или в сочетании с произвольным количеством таких штифтов 10,

что отверстия 11 в указанной стенке 5 даже при отсутствии штифтов способствуют фиксации накладки 7, ибо упругий полимерный материал способен, деформируясь под нагрузкой, слегка вдавливаться в такие отверстия 11, и

что эти отверстия 11 (даже если они глухие) позволяют уменьшить расход металла на изготовление клиновых корпусов 1.

Описанное устройство работает следующим образом.

Распорное усилие р; от скошенного торца надрессорной балки тележки грузового железнодорожного вагона на практике нередко неравномерно распределяется по верхней стороне накладки 7, а его отдельные составляющие р/ могут быть ориентированы к ней под разными углами в зависимости от взаиморасположения в пространстве этой балки и остальных частей тележки. Естественно, что при движении вагона упомянутое взаиморасположение в определённых пределах изменяется в зависимости от направления и амплитуды колебаний кузова и ходовой части вагона, которые, в свою очередь, зависят от загрузки кузова, кривизны железнодорожного пути и качества сборки и текущего состояния вагона или платформы.

6 благодаря углублениям 8 и/или 9. Поэтому стенка 4 деформируется, «подстраиваясь под

конкретную нагрузку и оставаясь в плотном контакте с ответной стенкой боковины тележки. Естественно, что износ такой стенки 4 при фрикционном гашении колебаний частей вагона становится более равномерным и что, соответственно, возрастает ресурс клинового корпуса 1 и фрикционного клина в целом.

Понятно, что такие указанные выше конструктивные признаки, как угол наклона к горизонтали наклонной стенки 5 клинового корпуса 1 и накладки 7, диапазон желательных значений модуля упругости полимерного материала накладки 7 при сжатии, предельное значение коэффициента сухого трения скольжения полимерного материала накладки 7 по материалу клинового корпуса 1, соотношение d/l толщины накладки 7 к её длине и дополнительное штифтовое соединение накладки 7 с наклонной стенкой 5 клинового корпуса 1, могут быть использованы как порознь, так и в произвольной совокупности с признаками углублений 8 и/или 9 для усиления отмеченного технического эффекта.

А/3

7

Claims (11)

1. Фрикционный клин для оснащения демпферов тележек грузовых железнодорожных вагонов и платформ, имеющий полый металлический клиновой корпус, который включает основание со средством посадки на по меньшей мере одну рессорную пружину тележки вагона, практически вертикальную и наклонную стенки, ограниченные плоскостями, и боковые стенки, и съемную сменную накладку из упругого износостойкого полимерного материала, установленную на наклонной стенке клинового корпуса, отличающийся тем, что в средней части практически вертикальной стенки клинового корпуса по меньшей мере с одной ее стороны выполнено углубление, правая и левая части которого зеркально симметричны относительно вертикальной плоскости симметрии этого корпуса.

2. Фрикционный клин по п.1, отличающийся тем, что углубление выполнено на внешней стороне практически вертикальной стенки клинового корпуса, которая в рабочем положении обращена к боковине тележки.

3. Фрикционный клин по п.1, отличающийся тем, что углубление выполнено на внутренней нерабочей стороне практически вертикальной стенки клинового корпуса.

4. Фрикционный клин по п.1, отличающийся тем, что углубления выполнены на внешней и внутренней сторонах практически вертикальной стенки клинового корпуса.

5. Фрикционный клин по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что угол наклона к горизонтали наклонной стенки клинового корпуса и накладки из упругого износостойкого полимерного материала составляет 45 ± 1°.

6. Фрикционный клин по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что накладка изготовлена из такого полимерного материала, модуль упругости которого при сжатии выбран в интервале (0,85-3,00) · 10^-4 Е_мк, где Е_мк - модуль Юнга материала клинового корпуса.

7. Фрикционный клин по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что коэффициент сухого трения скольжения упругого износостойкого полимерного материала по материалу клинового корпуса не превышает 0,4.

8. Фрикционный клин по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что соотношение d/I толщины d накладки из упругого износостойкого полимерного материала к ее длине I выбрано в интервале от 0,11 до 0,17.

9. Фрикционный клин по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что накладка присоединена к наклонной стенке клинового корпуса по меньшей мере одним введенным в ответное отверстие штифтом.

10. Фрикционный клин по п.9, отличающийся тем, что штифт выполнен заодно с накладкой, а ответное отверстие выполнено в наклонной стенке клинового корпуса.

11. Фрикционный клин по п.9, отличающийся тем, что штифт введен в отверстие с натягом.