Узел соединения кузова железнодорожного транспортного средства с тележкой

 

Использование: устройство относится к железнодорожному транспорту, используемому в оборудовании комплексов для транспортировки грузов. Цель изобретения: оптимизация осевых нагрузок колесных пар тележек путем уменьшения плеча действия силы краевого погружения. Сущность изобретения: узел содержит неподвижно закрепленный на раме 3 кузова подпятник 8 в виде опорной плиты с цилиндром, внутри которого размещен шток 5, шарнирно соединенный с опорой 7, взаимодействующей с подпятником 8 тележки. В нижней части опоры 7 выполнены скосы, образующие в направлении, перпендикулярном продольной оси тележки площадку взаимодействия опоры 7 с подпятником 8, ширина которой определяется величиной максимально допускаемой осевой нагрузки и расчетной, а также коэффициентом, учитывающим неравномерное распределение нагрузок между колесными парами. Высота скоса нижней части опоры 7 определяется углом наклона между плоскостью подпятника 8 рамы и плоскостью подпятника 8 тележки. Опора неподвижно закреплена от поворота относительно подпятника 8 тележки при помощи Г-образных фиксаторов. Поворот тележки относительно кузова осуществляется по плоскости между подпятником 3 рамы и верхней поверхностью опоры 7. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции узлов сопряжения кузова транспортного средства с тележкой.

Известен шкворневый узел вагона, содержащий укрепленный на балке кузова пятник в виде опорной плиты, опирающийся на подпятник тележки и размещенный в отверстиях пятника и подпятника шкворень. Опорная плита выполнена с цапфами, образующими шарнирные соединения с отверстиями в кронштейнах, жестко закрепленными на шкворневой балке кузова. Оси цапф опорной плиты и отверстий кронштейнов расположены в продольной вертикальной плоскости вагона (авт. св. СССР N 1135683, кл. В 61 F 5\16, опублик. 23.01.85).

Такая конструкция шкворневого узла решает частную задачу, так как обеспечивает контакт поверхности пятника с поверхностью подпятника при боковых колебаниях вагона, при этом исключается краевое нагружение (опирание) в упомянутом узле. Во всех других случаях взаимодействия кузова с тележками как в статическом положении, так и при движении такая конструкция не исключает краевого нагружения. Кроме того, для пятника в виде опорной плиты с цапфами, образующими шарнирные соединения с отверстиями в кронштейнах, расположенных в продольной вертикальной плоскости вагона, требуются упругие скользуны (боковые упругие опоры).

Цель предлагаемого изобретения оптимизация осевых нагрузок между колесными парами тележки путем уменьшения плеча действия силы краевого опирания.

Цель достигается тем, что в известном узле, содержащим неподвижно закрепленный на раме кузова подпятник в виде опорной плиты с цилиндром, внутри которого размещены шток, шарнирно соединенный с опорой и взаимодействующей с подпятником тележки, в нижней части опоры выполнены скосы, образующие в направлении перпендикулярном продольном оси тележки площадку взаимодействия опоры с подпятником, ширина которой определяется зависимостью , где S ширина площадки; Q расстояние между центрами концевого пятника и центрального подпятника соединительной балки тележки; [g] максимально допустимая осевая нагрузка, установленная из условия безопасности движения транспортного средства по рельсовым путям; g расчетная осевая нагрузка, определяемая как масса транспортного средства с тележками, отнесенная к числу его осей; Р масса 4-осной тележки; K коэффициент, учитывающий перераспределение нагрузок между колесными парами 2-осной тележки из-за наличия сухого трения в центральном рессорном подвешивании, а также технологических допусков и конструктивных зазоров.

Высота скоса нижней части опоры определяется выражением где D диаметр центрального подпятника;
S ширина площадки, ограниченной скосами;
H глубина центрального подпятника;
α расчетный максимально возможный угол наклона между плоскостью центрального подпятника тележки и плоскостью пятника рамы транспортного средства, обусловленный деформацией кузова от груза, технологическими и конструктивными допусками при сборке и изготовлении кузова и тележек.

Вывод вышеприведенных формул определения S и h изложен в "Расчете ширины площадки взаимодействия опоры с подпятником и высоты скоса нижней части опоры".

Опора неподвижно закреплена от поворота относительно подпятника тележки при помощи фиксаторов с возможностью поворота тележки относительно кузова по плоскости между пятником рамы и верхней поверхностью опоры.

Кроме того, фиксаторы выполнены в виде Г-образных планок, у которых одна ветвь расположена между вертикальными стенками подпятника и опоры, а другая закреплена на тележке посредством упоров.

Приведенные отличительные признаки в ходе патентного поиска не были обнаружены в других источниках информации (см."Справку о патентных исследованиях").

Благодаря выполнению скосов в нижней части опоры, образуется площадка, в направлении, перпендикулярном продольной оси тележки. Ширина площадки S, определяемая по упомянутой выше зависимости, уменьшает плечо действия силы краевого опирания до такой величины, при которой реализуется оптимальные осевые нагрузки в 4-осной тележке, меньшие максимально допустимых при любых сочетающихся факторах.

Выбранная высота скоса h обеспечивает контакт опоры с плоскостью подпятника тележки в пределах ширины S в любых случаях. С другой стороны, для обеспечения передачи продольной нагрузки от кузова транспортного средства на тележку, которая осуществляется буртиком подпятника, высота скоса h должна быть меньше глубины Н подпятника.

Опора закреплена неподвижно от поворота относительно подпятника тележки фиксаторами в виде Г-образных планок для того, чтобы площадка шириной S, образованная скосами, была всегда расположена перпендикулярно продольно оси тележки, при чем поворот тележки относительно кузова транспортного средства осуществляется по плоскости между пятником рамы и верхней поверхностью опоры.

Анализ существенных признаков заявляемого узла показывает, что они выгодно отличают предполагаемое изобретение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения критерию "новизна".

Кроме того, признаки предполагаемого изобретения по сравнению с признаками наиболее близких аналогов (по узлу авт. св. N 1135683) имеют существенные отличия от них и позволяют следующее:
осуществить оптимальную осевую загруженность колесных пар тележек;
отказаться от применения в конструкции тележки упругих скользунов.

Сравнительный анализ свойств предлагаемого узла и известных аналогичных решений установил, что у предлагаемого решения имеются свойства, не совпадающие со свойствами этих известных решений.

Авторы не обнаружили решений со сходными признаками в научно-технической литературе и технической документации, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено транспортное средство; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 с частичным разрезом; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 вид Г на фиг. 3; на фиг. 6 расчетная схема.

Предлагаемый узел сопряжения кузова 1 транспортного средства с тележкой 2 содержит выполненный в виде опорной плиты подпятник 3 рамы с цилиндром 4, внутри которого размещен шток 5.

Нижняя часть штока 5 посредством разъемного шарнирного подшипника 6 соединена с опорой 7, взаимодействующей с подпятником 8 тележки.

В нижней части опоры выполнены скосы 9, образующие площадку 10. В торцовой части 7 опоры 7 выполнены лыски 11, параллельные продольной оси тележки. Опору 7 от поворота, относительно подпятника 8 удерживают Г-образные фиксаторы 12, у которых одна ветвь взаимодействует с вертикальной стенкой лыски 11, а другая неподвижно укреплена на соединительной балке тележки посредством упоров 13. Болты 14 обеспечивают прижатие фиксаторов 12 к соединительной балке. Для исключения излома опоры от колебаний боковой качки кузова относительно тележки в ней выполнены фаски 15.

Поворот тележки 2 относительно кузова 1 происходит по плоскости Е.

Применение предлагаемого узла по сравнению с прототипом позволит:
повысить безопасность движения по рельсовым путям с точки зрения исключения пиковых нагрузок на колесные пары тележек;
сократить время транспортировки грузов путем выполнения требований по скорости их обращения по железнодорожным путям;
улучшить динамическое взаимодействие между верхним строением пути и ходовой частью транспортного средства;
уменьшить вероятность появления дефектов на поверхности катания колес при эксплуатации.

Формула изобретения

1. Узел соединения кузова железнодорожного транспортного средства с тележкой, содержащий по крайней мере один неподвижно закрепленный на раме кузова подпятник в виде опорной плиты с цилиндром, внутри которого размещен шток, соединенный с опорой, взаимодействующий с подпятником, закрепленным на тележке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем оптимизации осевых нагрузок между колесными парами тележек, в нижней части опоры выполнены скосы, образующие в направлении, перпендикулярном продольной оси тележки площадку для взаимодействия опоры с подпятником, ширина S которой меньше, чем
где a расстояние между центрами концевого подпятника и центрального подпятника соединенной балки тележки;
[g] максимально допустимая осевая нагрузка;
g расчетная осевая нагрузка;
P масса четырехосной тележки;
K коэффициент, учитывающий перераспределение нагрузок между колесными парами двухосной тележки,
а высота h скоса нижней части опоры определяется зависимостью

где H глубина подпятника четырехосной тележки;
D диаметр подпятника;
α угол наклона между плоскостью подпятника тележки и плоскостью подпятника рамы кузова транспортного средства, обусловленный деформацией от груза,
при этом опора неподвижно закреплена от поворота относительно подпятника тележки посредством фиксаторов, и установлена с возможностью поворота совместно с тележкой относительно кузова по плоскости между подпятником рамы и верхней поверхностью опоры.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде Г-образных планок, у которых одна часть расположена между вертикальными стенками подпятника и опоры, а другая закреплена на тележке посредством упоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6