Боковая опора кузова на тележку железнодорожного транспортного средства

 

Использование: в железнодорожном транспорте. Сущность изобретения: опора содержит упругий элемент 3 и опорные плиты 4 и 5, неподвижно закрепленные соответственно на кузове 1 и тележке 2. Один конец упругого элемента 3 связан со своей опорной плитой 4 непосредственно, другой - через скользун, размещенный между направляющими, имеющимися на опорной плите 5. Опора снабжена устройством ограничения горизонтальных перемещений скользуна относительно опорной плиты 4 противоположного конца упругого элемента 3, выполненным в виде сочетания плоских упоров 15 и 16, рабочие поверхности которых перпендикулярны направляющим опорной плиты 5, и кронштейнов 17 и 18 с упорными кулачками 19 и 20, установленными с зазорами относительно рабочих поверхностей упоров 15 и 16. Относительные перемещения сопряженных по опоре точек кузова 1 и тележки 2 перпендикулярно направляющим опорной плиты 5 и параллельно им в пределах указанного зазора осуществляются за счет деформации сдвига упругого элемента 3, т.е. без трения и износа деталей опоры. Сдвиг скользуна относительно опорной плиты 5 возникает при превышении перемещения в этом направлении величины указанного зазора, т.е. только при изменении кривизны пути в плане. При этом общая работа трения и, соответственно, износ элементов опоры в сравнении с известными значительно уменьшаются, чем обеспечивается высокая надежность опоры. 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции устройства сопряжения кузова с тележками транспортного средства тележечного типа с двумя и более тележками под одним жестким кузовом.

Известно устройство боковой упругой опоры кузова на тележку рельсового транспортного средства, состоящее из расположенных вертикально одной или нескольких витых цилиндрических пружин, опирающихся на боковину рамы тележки в средней по длине ее части и упруго передающих вертикальные и все, кроме продольных сил тяги и торможения, горизонтальные силы между кузовом и тележкой - опоры типа флексикойл [1]. Однако эта конструкция имеет плохую приспособленность для работы в кривых. При движении тележечных экипажей в крутых кривых относительный статический сдвиг в горизонтальной плоскости опорных поверхностей пружин весьма велик. Так, для двухтележечных экипажей и для крайних тележек экипажей с тремя тележками он достигает 100 мм, что приводит к необходимости применять пружины больших размеров. Момент в плане, передаваемый такими опорами между кузовом и тележкой, увеличивает направляющее действие колеи и, соответственно, износ рельсов и гребней бандажей. Для средних тележек экипажей с тремя тележками, которые почти не поворачиваются в кривых относительно кузова, поперечное горизонтальное смещение на опоре достигает 200 мм. Поэтому опоры флексикойл здесь практически неприменимы. Для уменьшения нагруженности пружин опор указанного типа при движении в кривых концы пружин (или один из них) снабжаются опорными тарелками, опирающимися на раму тележки и (или) кузов через призмы (кулачки), допускающие качение опорных тарелок. Примером может служить опорное устройство [2] . Его недостатки - уменьшение устойчивости пружин, увеличение общей высоты опоры.

Известно также устройство боковой упругой опоры кузова на тележку, состоящее из расположенной вертикально витой цилиндрической пружины, на верхний конец которой опирается кузов, а нижний конец опирается на скользун, установленный на опорной плите, закрепленной на боковине рамы тележки в ее средней по длине части. Скользун связан с кузовом установленной внутри пружины телескопической направляющей со сферическим компенсатором угловых перемещений наклона кузова относительно тележки, что исключает нагружение пружины поперечными горизонтальными силами. Однако все горизонтальные перемещения кузова относительно тележки в опоре этого типа возможны только за счет проскальзывания в паре скользун-плита, что обусловливает их повышенный износ и необходимость применения антифрикционных пар материалов и смазки. Необходимость последней усложняет конструкцию опоры. Кроме того, требуется применение возвращающих аппаратов в поперечной горизонтальной связи кузова с тележкой.

Наиболее близким к заявляемому объекту техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство упругой боковой опоры кузова на тележку железнодорожного средства, выполненное в виде трубчатого упругого элемента, закрепленного между двумя опорными пластинами, нижняя из которых опирается на боковину рамы тележки, а верхняя несет на себе скользун, на который через закрепленную на кузове опорную плиту передается вертикальная нагрузка от кузова на тележку. На верхней опорной пластине закреплена в вертикальном положении гильза, соосно и плотно охватывающая через комбинированную эластомерно-металлическую втулку направляющий стержень, закрепленный на нижней опорной пластине, чем исключается нагружение основного упругого элемента опоры поперечными горизонтальными силами [4].

Недостаток прототипа - постоянное трение в опорной и направляющих парах скольжения при колебаниях экипажа во время его движения. Это обусловливает недостаточную надежность опоры из-за низкой работоспособности и необходимость частых ремонтов с заменой изношенных элементов. Кроме того, здесь необходимо применение отдельной поперечной горизонтальной силовой связи кузова с тележкой.

Цель изобретения - повышение надежности упругой боковой опоры кузова на тележку железнодорожного транспортного средства благодаря использованию ортогональной несимметрии характеристик опоры на сдвиг в горизонтальной плоскости при сохранении наибольшей устойчивости упругих элементов, что в режимах устойчивых колебаний сокращает работу трения и износ деталей опоры.

Это достигается тем, что предлагаемая боковая опора содержит упругий элемент (например, установленную вертикально витую цилиндрическую пружину или комплект таких пружин) и две опорные плиты, неподвижно закрепленные соответственно на кузове и тележке, причем один конец упругого элемента непосредственно связан с одной из опорных плит, а другой - со второй опорной плитой через скользун. При этом первая опорная плита и скользун снабжены перекрывающими друг друга по высоте выступами-упорами, а вторая опорная плита снабжена направляющими для скользуна. Упоры скользуна выполнены плоскими с рабочими поверхностями, перпендикулярными направляющим плиты, а упоры первой опорной плиты образованы ее кронштейнами с кулачками, расположенными относительно рабочих поверхностей упоров скользуна с зазором d, определяемым из соотношения d_o ≅ d ≅ Q , где d_o - наибольшее динамическое относительное перемещение опорных плит в направлении движения скользуна; Q - вертикальная нагрузка на опору; f - коэффициент трения скользуна по опорной плите; ж_г - горизонтальная жесткость упругого элемента опоры при его деформации на сдвиг в направлении движения скользуна.

На фиг. 1 изображена предлагаемая боковая опора, вид сбоку; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - то же, что и на фиг.1 (вариант с односторонним расположением устройства ограничения перемещений скользуна относительно опорной плиты противоположного конца упругого элемента).

Устройство боковой опоры кузова 1 на тележку 2 железнодорожного транспортного средства содержит упругий элемент 3 и опорные верхнюю 4 и нижнюю 5 плиты, неподвижно закрепленные соответственно на кузове 1 и тележке 2. Один конец (например, верхний 6) упругого элемента 3 связан со своей опорной плитой 4 непосредственно, другой конец (нижний 7) связан с опорной плитой 5 через скользун 8. Опора снабжена устройством ограничения горизонтальных перемещений скользуна 8 относительно опорной плиты 4 противоположного конца 6 упругого элемента 3, причем указанное устройство выполнено в виде перекрывающих друг друга по высоте выступов 9 и 10 на скользуне 8 и соответственно выступов 11 и 12 на опорной плите 4 противоположного конца 6 упругого элемента 3.

Отличительная способность предлагаемой боковой опоры состоит в том, что опорная плита 5, несущая скользун 8, снабжена направляющими 13 и 14 для скользуна 8, а устройство ограничения горизонтальных перемещений скользуна 8 относительно опорной плиты 4 противоположного конца 6 упругого элемента 3 выполнено в виде сочетания плоских упоров 15 и 16, рабочие поверхности которых перпендикулярны направляющим 13 и 14 плиты 5, несущей скользун 8, и кронштейнов 17 и 18 с упорными кулачками 19 и 20, установленными с зазором d относительно взаимодействующих с кулачками 19 и 20 рабочих поверхностей плоских упоров 15 и 16. При этом указанное общее определение устройства ограничения горизонтальных перемещений скользуна 8 относительно опорной плиты 4 противоположного конца 6 упругого элемента 3 допускает ряд вариантов по расположению его элементов. Вариант ограничивающего устройства (фиг. 3) отличается от варианта (фиг.1) расположением всего указанного устройства с одной стороны упругого элемента 3 и с использованием в связи с этим вместо двух кронштейнов 17 и 18 одного кронштейна 21 двойного действия. Возможны и другие комбинации элементов предлагаемой опоры, например ее перевернутое исполнение.

Работает предлагаемая опора следующим образом.

При вертикальных перемещениях кузова 1 относительно тележки 2 в парах трения скользун 8 - опорная плита 5 сдвиг не возникает. В устройстве ограничения горизонтального перемещения скользуна 8 относительно опорной плиты 4 противоположного конца 6 упругого элемента 3 из-за отсутствия соприкосновения направляющих элементов устройства также никакого трения не возникает. Поэтому при данном виде динамического нагружения опоры износ не возникает. При горизонтальных поперечных (относительно направляющих 13 и 14) перемещениях кузова 1 относительно тележки 2 их взаимное смещение осуществляется за счет поперечной деформации сдвига верхнего 6 относительно нижнего 7 концов упругого элемента 3. т.е. также без трения и, следовательно, без износа. Во время продольных (относительно направляющих 13 и 14) перемещений сопрягаемых на опоре точек кузова 1 относительно тележки 2 их взаимное смещение сначала осуществляется так же, как и при поперечном перемещении, т.е. только за счет упругой деформации сдвига упругого элемента 3 и, следовательно, без износа. Однако после достижения сдвигом величины d зазор в устройстве ограничения этого сдвига полностью выбирается (см.фиг.1 и 3), и если кузов 1 продолжает движение в указанном направлении относительно тележки 2, то скользун 8 приходит в движение относительно опорной плиты 5 вдоль направляющих 13 и 14. Это движение происходит до тех пор, пока сумма перемещений упругой деформации сдвига элемента 3 и фрикционного сдвига скользуна 8 по плите 5 не достигнет общего перемещения кузова 1 относительно тележки 2 в указанном направлении. Чтобы исключить это явление при колебаниях виляния тележек во время наиболее продолжительного режима движения по пути с постоянной в плане кривизной, зазор d должен быть не менее наибольшего динамического относительного перемещения верхней 4 и нижней 5 опорных плит в направлении движения скользуна 8 и одновременно не более величины, необходимой для возникновения деформации на сдвиг упругого элемента 3 с соответствующей силой, достаточной для начала движения скользуна 8 по направляющим 13 и 14.

Таким образом, в предлагаемой опоре работа трения возникает только в переходном режиме изменения кривизны пути в плане и выражается в мгновенном касательном соприкосновении взаимодействующих элементов ограничительного устройства и в сдвиге скользуна 8 по опорной плите 5 на величину, необходимую для приведения в установившееся взаимное положение всех деталей опоры. Эта работа трения на несколько порядков меньше, чем в прототипе и аналогичных опорах. В этом смысле предлагаемая опора работает как опора флексикойл, но в сравнении с ней имеет важнейшее преимущество - защищенность по деформации сдвига упругого элемента 3 от полного перемещения на опоре при движении в кривых.

Формула изобретения

БОКОВАЯ ОПОРА КУЗОВА НА ТЕЛЕЖКУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая упругий элемент и две опорные плиты, одна из которых неподвижно закреплена на кузове, а другая - на тележке, один конец упругого элемента непосредственно связан с одной из опорных плит, а другой - с второй опорной плитой через скользун, причем первая опорная плита и скользун снабжены перекрывающими друг друга по высоте выступами-упорами, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, вторая опорная плита снабжена направляющими для скользуна, упоры скользуна выполнены плоскими с рабочими поверхностями, перпендикулярными направляющим, а упоры первой опорной плиты образованы ее кронштейнами и выполнены с кулачками, расположенными относительно рабочих поверхностей упоров скользуна с зазором d, определяемым из соотношения d_o≅ d ≅ Q , где d₀ - наибольшее динамическое относительное перемещение опорных плит в направлении движения скользуна; Q - вертикальная нагрузка на опору; f - коэффициент трения скользуна по опорной плите;
ж_г - горизонтальная жесткость упругого элемента опоры при его деформации на сдвиг в направлении движения скользуна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3