Пружно-котковий ковзун

1 Пружно-котковий ковзун для оснащення ВІЗКІВ вантажних залізничних вагонів, який містить коробчастий корпус з суцільними бортами і частково перекритими торцевими прорізами, дві однакові пружні опори з полімерного матеріалу, що встановлені в корпусі і мають звернені назустріч скошені верхні торці з поглибленнями, металевий ковпачок, що має близький до рівнобедреного трикутника профіль, виступи на скошених боковинах, введені в поглиблення пружних опор, і плоску зносостійку площадку, і циліндричний коток, розташований на поверхні катання усередині корпуса так, що його геометрична вісь практично перпендикулярна бортам корпуса, а бічна поверхня у вихідному положенні виступає над цими бортами, залишаючись нижче плоскої зносостійкої площадки ковпачка, який відрізняється тим, що корпус виконаний суцільнолитим і розділений поперечною перемичкою на два ВІДСІКИ, причому пружні опори встановлені в першому відсіку, торцевий проріз якого у верхній частині перекритий виконаною за одне ціле з корпусом додатковою перемичкою, а коток покладений на поверхню катання в другому відсіку 2 Ковзун за п 1, який відрізняється тим, що співвідношення довжини і ширини першого відсіку обрано в інтервалі від 1,55 до 2,10 3 Ковзун за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що ковпачок обмежений зверху тригранною поверхнею, що включає плоску зносостійку площадку в середній частині і симетричні бічні скоси під кутом менш 10°, причому довжина зазначеної площадки складає від 50 до 85% загальної довжини ковпачка в його верхній частині 4 Ковзун за пп 1-3, який відрізняється тим, що пружні опори мають вертикально орієнтовані відкриті знизу порожнини, що сполучаються з поглибленнями для фіксації виступів металевого ковпачка 5 Ковзун за пп 1-4, який відрізняється тим, що ковпачок, корпус / коток виготовлені з матеріалів послідовно зменшуваної твердості 6 Ковзун за п 5, який відрізняється тим, що твердість матеріалу ковпачка на 33-45%, а твердість матеріалу корпуса на 4-20% перевищує твердість матеріалу котка 00 Корисна модель відноситься до конструкції пружно-коткових ковзунів з литими корпусами для оснащення ВІЗКІВ вантажних залізничних вагонів і платформ Тут і далі термін «вантажний залізничний вагон» позначає будь-який екіпаж, що оснащений візками з надресорними балками, призначений для перевезення по залізницях довільних твердих чи рідких вантажів і може бути обраний із групи, що включає криті вагони, піввагони, хопери, цистерни і т п , термін «кузов» позначає будь-яку МІСТКІСТЬ ДЛЯ твердих малогабаритних штучних або навалочних вантажів або будь-який резервуар для рідких вантажів, які кінематично зв'язані з надресорними балками ВІЗКІВ ВІДПОВІДНОГО вантажного залізничного вагона, термін «залізнична платформа» позначає плоску опору для великогабаритних штучних вантажів чи контейнерів, що кінематично зв'язана з надресорними балками ВІЗКІВ Зрозуміло, що все сказане далі стосовно до кузовів вантажних залізничних вагонів рівною мірою відноситься і до залізничних платформ Фахівцям добре відомо, що взаємодія конусоподібних поверхонь катання ободів залізничних коліс з поверхнею катання головок рейок при русі по прямих і положистих криволінійних ділянках шляху приводить до виляння ВІЗКІВ щодо їх центральних вертикальних осей і до виляння вантажних вагонів і платформ у цілому, що зазначене виляння ВІЗКІВ приводить до ін 1804 тенсивних коливань і розгойдування кузовів вагонів щодо ВІЗКІВ і що тому для гасіння таких коливань і одночасно для забезпечення досить вільних відносних ЛІНІЙНИХ і кутових зсувів кузовів і ВІЗКІВ вагонів на кривих ділянках шляху між шкворневими балками кузовів і надресорних балок ВІЗКІВ установлюють проміжні бічні опори (ковзуни) Найпростіша бічна опора такого типу була запропонована ще в 1863р (US 38 182) Дійсно, ДОВГИЙ час вважалося, що роль ковзунів можуть грати симетричні виступи на кінцях надресорних балок ВІЗКІВ і на нижніх сторонах шкворневих балок кузовів, що при фрикційній взаємодГі здатні гасити виляння ВІЗКІВ І коливання зсуву і бічної качки кузовів (див Скиба И Ф Вагоны / Изд 4-е испр и доп - М Транспорт, 1973, с 102, рис 94) Однак у міру росту вимог до критичної швидкості вантажних вагонів і їх шляхової СТІЙКОСТІ ІСТОТНО зросли і продовжують зростати вимоги до ефективності і надійності ковзунів ВІДПОВІДНО, були запропоновані складені ковзуни у вигляді двох змінних пластин зі зносостійких матеріалів (див, там же, с 118, рис 108) У кожному такому ковзуні одна з пластин жорстко закріплена на КІНЦІ шкворневої балки кузова, а друга пластина на пружній (звичайно гумовій) підкладці встановлена у відкритій зверху коробці, що приєднана до кінця надресорної балки візка Пружна підкладка забезпечує деяку свободу переміщення нижньої пластини щодо надресорної балки Тому описаний ковзун є досить ефективним засобом гасіння виляння ВІЗКІВ та коливань і бічної качки кузовів вантажних вагонів незалежно від поточного просторового взаєморозташування кузовів і ВІЗКІВ при русі поїздів по ділянках шляху різного плану і профілю Однак відомий ковзун гасить зазначені кутові і ЛІНІЙНІ зсуви ВІЗКІВ і кузовів лише внаслідок фрикційної взаємодії пластин Тому навіть ЗНОСОСТІЙКІ матеріали не забезпечують достатню надійність таких ковзунів Суттєво надійніший найближчий до пропонованого по технічній суті пружно-котковий ковзун (див фіг 12 і ВІДПОВІДНО рядки 25-68 і 1-19 у колонках 12 і 13 опису винаходу до патенту US 5 386 783) Цей ковзун має коробчатый корпус з суцільними бортами і частково перекритими торцевими прорізами, дві однакові пружні опори з полімерного матеріалу, що встановлені в корпусі і мають звернені назустріч скошені верхні торці з поглибленнями, металевий ковпачок, що має близький до рівнобедреного трикутника профіль, виступи на скошених униз боковинах, введені в поглиблення пружних опор, і плоску зносостійку площадку у верхній частині, і циліндричний коток, розташований на поверхні катання усередині корпуса так, що його геометрична вісь практично перпендикулярна бортам корпуса, а бічна поверхня у вихідному положенні виступає над цими бортами, залишаючись нижче плоскої зносостійкої площадки ковпачка Корпус ковзун а вироблений штампуванням з придатної сталі Торцеві прорізи корпуса частково перекриті упорами, що служать продовженням бортів Один з таких прорізів у робочому положенні додатково перекритий знімною навішеною на пари зазначених упорів засувкою, що є першим обмежником деформаційного переміщення пружних опор уздовж порожнини корпуса Поверхня катання котка обмежена різновисокими стінками і дном знімного вкладиша Висока стінка вкладиша в робочому положенні є другим обмежником деформаційного переміщення пружних опор уздовж порожнини корпуса Низька стінка вкладиша додатково перекриває проріз другого торця корпуса і запобігає випаданню котка Конструкції такого типу забезпечують розосередження навантаження від коливного і хитного кузова вагона і візка, що виляє, між ковпачками з пружними опорами і котками і, при граничному стисненні пружних опор, часткову заміну тертя ковзання тертям катання з істотним виграшем у надійності ковзунів Однак більш ніж п'ятилітня експлуатація відомих ковзунів з різними формами ковпачків і різними відносними параметрами окремих деталей показала, що можливості подальшого підвищення надійності далеко не вичерпані Тому в основу корисної моделі покладена задача уточненням форми корпуса і відносних параметрів (особливо, розмірів і твердості) деталей створити такий пружно-котковий ковзун, що був би ще надійніший в експлуатації Поставлена задача вирішена тим, що в пружно-котковому ковзуні, що має коробчастий корпус з суцільними бортами і частково перекритими торцевими прорізами, дві однакові пружні опори з полімерного матеріалу, що встановлені в корпусі і мають звернені назустріч скошені верхні торці з поглибленнями, металевий ковпачок, що має близький до рівнобедреного трикутника профіль, виступи на скошених униз боковинах, введені в поглиблення пружних опор, і плоску зносостійку площадку у верхній частині, і циліндричний коток, розташований на поверхні катання усередині корпуса так, що його геометрична вісь практично перпендикулярна бортам корпуса, а бічна поверхня у вихідному положенні виступає над цими бортами, залишаючись нижче плоскої зносостійкої площадки ковпачка, згідно з винахідницьким задумом, корпус виконаний суцільнолитим і розділений поперечною перемичкою на два ВІДСІКИ, причому пружні опори встановлені в першому відсіку, торцевий проріз якого у верхній частині перекритий виконаною за одне ціле корпусом додатковою перемичкою, а коток покладено на поверхню катання в другому відсіку Такий ковзун містить менше деталей, ніж відомий ковзун зі штампованим корпусом, і тому надійніший Поряд з цим конструктивним внеском у надійність слід зазначити, що жорстка подовжня фіксація пружних опор між торцевою і поперечною перемичками знижує небезпеку передчасного утомного руйнування зазначених опор Перша додаткова ВІДМІННІСТЬ Є В тому, що співвідношення довжини і ширини першого відсіку обрано в інтервалі від 1,55 до 2,10 Це дозволяє в широких межах змінювати розміри пружних опор і ковпачка з урахуванням конкретних типів кузовів і 1 1804 ВІЗКІВ вантажних залізничних вагонів і, тим самим, знижувати знос деталей ковзунів Друга додаткова ВІДМІННІСТЬ Є В тому, що ковпачок обмежений зверху тригранною поверхнею, що включає плоску зносостійку площадку в середній частині і симетричні бічні скоси лід кутом менш 10°, причому довжина зазначеної площадки складає від 50 до 85% загальної довжини ковпачка в його верхній частині Це дозволяє рівномірніше передавати навантаження від кузова вагона на пружні опори і зменшити знос ковпачка, що позитивно позначається на надійності ковзуна в цілому Третя додаткова ВІДМІННІСТЬ Є В тому, що пружні опори мають вертикально орієнтовані відкриті знизу порожнини, що сполучаються з поглибленнями для фіксації виступів металевого ковпачка Опори такого типу рівномірніше деформуються під навантаженням і забезпечують плавну передачу зусиль на котки ковзунів Четверта додаткова ВІДМІННІСТЬ Є В тому, що ковпачок, корпус і коток виготовлені з матеріалів послідовно зменшуваної твердості Тим самим удається мінімізувати знос найдорожчих і трудомістких деталей і підвищити ремонтопридатність ковзуна П'ята додаткова ВІДМІННІСТЬ Є В тому, що твердість матеріалу ковпачка на 33 - 45%, а твердість матеріалу корпуса на 4 - 20% перевищує твердість матеріалу котка Як показав досвід, регулювання відносної твердості матеріалів цих деталей у таких межах найсприятливіше позначається на надійності і ремонтопридатності пружно-коткових ковзунів Фахівцям зрозуміло, що зазначені додаткові ВІДМІННОСТІ на практиці можуть бути використані в довільних комбінаціях у повній згоді з основним винахідницьким задумом Далі суть корисної моделі пояснюється докладним описом конструкції і роботи пружно-коткового ковзуна з литим корпусом з посиланнями на креслення, де зображені на фіг 1 - загальний вигляд ковзуна в зборі (поздовжній розріз площиною симетрії), фіг 2 - частково розібраний ковзун (аксонометрична проекція) Як видно на кресленнях, пружно-котковий ковзун має суцільнолитий металевий коробчатий корпус 1 з суцільними бортами 2, розділений суцільною поперечною перемичкою 3 на перший ВІДСІК 4, торцевий проріз якого зверху частково перекритий виконаною заодно з корпусом 1 додатковою не позначеною особливо перемичкою, і другий відсік 5, торцевий проріз якого з боків також частково перекритий не позначеними особливо вигинами бортів 2, дві однакові пружні опори 6 з полімерного матеріалу, що встановлені в першому відсіку 4 корпуса 1 і мають звернені назустріч скошені верхні торці з поглибленнями 7, металевий (литий звичайно сталевий чи чавунний) ковпачок 8, що має близький до рівнобедреного трикутника профіль, виступи 9 на скошених боковинах, введені в поглиблення 7 пружних опор 6, і, як правило, обмежений зверху тригранною поверхнею, що включає плоску зносостійку пло щадку 10 у середній частині і симетричні бічні скоси під кутом переважно менш 10°, причому довжина площадки 10 звичайно складає від 50 до 85% загальної довжини ковпачка 8 у його верхній частини, і циліндричний коток 11, розташований на поверхні катання усередині другого відсіку 5 корпуса 1 так, що його геометрична вісь практично перпендикулярна бортам 2 корпуса 1, а бічна поверхня у вихідному положенні виступає над цими бортами 2, залишаючись нижче плоскої зносостійкої площадки ковпачка 8 Доцільно, щоб співвідношення довжини і ширини першого відсіку 4 було обрано в інтервалі від 1,55 до 2,10 Бажано, щоб пружні опори 6 мали вертикально орієнтовані відкриті знизу не позначені особливо порожнини, що сполучаються з поглибленнями 7 для фіксації виступів 9 ковпачка 8 І, нарешті, бажано, щоб ковпачок 8, корпус 1 і коток 11 були виготовлені з матеріалів послідовно зменшуваної твердості, а саме щоб твердість матеріалу ковпачка 8 на 33 - 45% і твердість матеріалу корпуса 1 на 4 - 20% перевищувала твердість матеріалу котка 11 Матеріалом для виготовлення пружних опор 6 звичайно служить поліуретан Однак не виключене застосування інших композиційних матеріалів, наприклад, виготовлених з синтетичних каучуків на основі акрилонітрилу Описані ковзуни монтують попарно по кінцях надресорних балок ВІЗКІВ вантажних залізничних вагонів На ВІДПОВІДНИХ сторонах шкворневих балок кузовів закріплюють не показані на кресленнях добре ВІДОМІ фахівцям ЗНІМНІ ЗМІННІ ЗНОСОСТІЙКІ планки При рівномірному завантаженні кузова вагона плоскі ЗНОСОСТІЙКІ площадки 10 ковпачків 8 усіх ковзунів звичайно притиснені до згаданих планок на шкворневих балках пружними опорами 6 Під час стійкого руху вагона по прямих і положистих кривих ділянках шляху виляння ВІЗКІВ ЩОДО кузова вагона приводить до фрикційної взаємодії між згаданими планками на шкворневих балках і зазначеними площадками 10 ковпачків 8, а бічна качка кузова - до пружної деформації пружних опор 6 При цьому коливання виляння візка і кузова гасяться парою протилежно спрямованих сил тертя в кожній парі ковзунів, розміщених на одній і тій же надресорній балці, а бічна качка кузова гаситься реакціями пружних опор 6 на стискаюче навантаження При порушеннях СТІЙКОСТІ руху вагона по прямих і положистих кривих ділянках шляху чи при вписуванні ВІЗКІВ у криві ковпачки 8 нерідко просідають до рівня, коли в контакт зі згаданими планками на шкворневих балках входять циліндричні котки 11 Переміщаючись по поверхнях катання в других відсіках 5 корпусів 1, ці котки 11 приймають частину навантаження на себе і захищають пружні опори 6 від руйнування При цьому сили тертя між планками шкворневих балок и ковпачками 8 зостаються практично на тому ж рівні, що й при нормальному русі вагона по прямих і положистих кривих ділянках шляху У ці моменти розташовані по обох боках від 1804 зносостійких площадок 10 бічні скоси ковпачків 8 перешкоджають небажаним перекосам пружних опор 6 у корпусах 1 під навантаженням від інтенсивно коливного і хитного кузова Це зменшує небезпеку появи тріщин у полімерному матеріалі Тій же мети служать переміщення котків 11 по поверхнях катання усередині других ВІДСІКІВ 5 корпусів 1 8 Оскільки матеріал котків 11 має найменшу твердість, остільки вони в несприятливих умовах експлуатації зношуються раніш, ніж корпуса 1 і ковпачки 8 Однак котки 11 найпростіші по конструкції, дешеві і легко замінні Тому їх знос ніяким чином не визначає ресурс ковзунів у цілому Фіг. 2 Фіг. 1 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236 - 47 - 24