З’єднувальний вузол у вигляді працюючої на розтягування – стискання штанги для передавання двобічного зусилля для рейкових транспортних засобів

1 Соединительный узел в виде работающей на растяжение-сжатие штанги для рельсовых транспортных средств, с присоединительными элементами на концах для о сево го воздействия сжимающих и растягивающих сил, со стержнеобразным структурным элементом, предназначен ным для восприятия и передачи сжимающих сил, и с предназначенной для восприятия растягиваю щи х си л в продольном направлении стержнеобразного структурного элемента волокнистой пред варительно напряженной комбинированной об моткой, проходящей над присоединительными элементами и состоя щей из определенного чис ла витков одного или нескольких армирующи х волокон, внедренны х в о твержденный основный материал, о тличающийся тем, что стержнеобразный структурный элемент выполнен в виде комбинированной конструкции типа "сэндвич", которая состои т из про хо дя ще го в продольном направлении сердечника и двух оболочек, распо ложенных на противоположных продольны х сто ронах сердечника, свободных от волокнистой комбинированной обмотки, и обладающи х высо кой жестко стью на сжа тие в и х п родольном на правлении 2 Соединительный узел по п 1, отли чающийся тем, что сердечник изготовлен из отвержденного вспененного материала, ячеистого материала, термопластичных литых деталей, прессованных или пультрудированных профилей, одно- или мно гонаправленной цельной или смешанной волокни стой комбинированной конструкции, или из древе сины 3 Соединительный узел по пп 1 или 2, о тличаю щийся тем. что обладающие высокой жесткостью на сжатие оболочки выполнены из внедренных в отвержденный основный материал однонаправ ленных и расположенных параллельно оси арми рующи х волокон и склеены с сердечником 4 Соединительный узел по одному из пп 1-3, от лича ющий ся тем . что присое дини тельные эле менты для передачи сжимающих сил на стержнеобразный стр уктурный элемент сконтактированы по плоскости с торцами сердечника и оболочек, а оболочки в зоне воздействия сил охвачены с двух сторон опорным пазом 5 Соединительный узел по одному из пп 1-4, от лича ющий ся тем , что присое дини тельные эле менты оборудованы соответственно проходящим поперек продольной оси соединительного узла подшипниковым гнездом, которое предназначено для запрессовки резинового шарнирного или ра диального шарнирного подшипника 6 Соединительный узел по одному из пп 1-5, от лича ющий ся тем , что о хва ченный волокнистой комбинированной обмоткой стержнеобразный структурный элемент снабжен дополнительной наружной оболочкой, повышающей его устойчи вость на сжатие, и/или противодействующей воз действию окружающей среды и повреждениям шлангообраэной или слоистой за щи той, которая может обладать повышенной ударной прочностью и/или противовоспламенительными свойствами СМ О t см со 0> Изобретение относится к соединительному узлу в виде работающей на растяжение-сжатие штанги для рельсовых транспортных средств В рельсовых транспортных средствах работающие на растяжение-сжатие штанги служат, например, для шарнирного присоединения пово ротной тележки к не имеющему поворотной цапфы кузову-фургон у рельсового транспортного средства с целью передачи возникающих при эксплуатации сил растяжения и торможения Такие работающие на растяжение-сжатие штанги должны выдерживать без повреждения 32441 очень высокие нагрузки от сил растяжения и торможения, кратковременные статические и динамические нагрузки поворотной тележки при ускорениях до 5дх Во время эксплуатации работающая на растяжение-сжатие штанга при прохождении криволинейных участков, сортировочных горок, а также из-за продольной и поперечной качки поворотной тележки подвергается воздействию радиальных и карданных сдвигов между поворотной тележкой и кузовом-фургоном, которым противодействует концевое шарнирное соединение штанги Из публикации ЕР-А-0 052 993 (F16C 7/00, 1982) известен соединительный узел в виде работающей на растяжение-сжатие штанги для рельсовых транспортных средств с присоединительными элементами на концах для осевого воздействия сжимающих и растягивающи х сил со стерж необразным структурным элементом, предназначенным для восприятия и передачи сжимающих сил, и с предназначенной для восприятия растягивающи х сил в продольном направлении стержнеобраэного структурного элемента волокнистой предварительно напряженной комбинированной обмоткой, проходящей над присоединительными элементами и состоящей из определенного числа витков одного или нескольких армирующи х волокон, внедренных в отвержденный основный материал Недостатком известного соединительного узла является недостаточная жесткость стержнеобразного структурного элемента на сжатие в продольном направлении Задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить такое конструктивное решение соединительного узла выше упомянутого типа, при котором выполнены требования к работающей на растяжение-сжатие штанге, которая может передавать силы растяжения и торможения между поворотной тележкой рельсового транспортного средства и его кузовом-фургоном и обладает определенной упругостью и высокой жесткостью на сжатие и может быть изготовлена простым способом Указанная задача решается тем, что в соединительном узле, выполненном в виде работающей на растяжение-сжатие штанги для рельсовых транспортных средств с присоединительными элементами на концах для осевого воздействия сжимающих и растягивающих сил, со стержнеобразным структурным элементом, предназначенным для восприятия и передачи сжимающих сил, и с предназначенной для восприятия растягивающи х сил в продольном направлении стержнеобразного структурного элемента волокнистой предварительно напряженной комбинированной обмоткой, проходящей над присоединительными элементами и состоящей из определенного числа витков одного или нескольких армирующих волокон, внедренных в отвержденный основный материал, стержнеобразный структурный элемент выполнен в виде комбинированной конструкции типа "сэндвич", которая состоит из проходящего в продольном направлении сердечника и двух оболочек, расположенных на противоположных продольных сторонах указанного сердечника, свободных от волокнистой комбинированной обмотки, и обладающи х высокой жесткостью на сжатие в их продольном направлении. В соединительном узле сердечник изготовлен из отвержденного вспененного материала, ячеистого материала, термопластичных литых деталей, прессованных или пультрудированных профи лей, о дно- и ли многонаправленной цельной ипи смешанной волокнистой комбинированной конструкции или из древесины При этом обладающие высокой жесткостью на сжатие оболочки состоят из внедренных в отвержденный основный материал однонаправленных и расположенных параллельно оси армирующи х волокон и склеены с сердечником Кроме того, присоединительные элементы для передачи сжимающих сил на стержнеобразный структурный элемент опираются по плоскости на торцы сердечника и оболочек, а оболочки в зоне воздействия сил охвачены с двух сторон опорным пазом Далее присоединительные элементы имеют соответственно проходящее поперек продольной оси соединительного узла подшипниковое гнездо, которое предназначено для запрессовки резинового шарнирного ипи радиального шарнирного подшипника Также охваченный волокнистой комбинированной обмоткой стержнеобразный структурный элемент несет дополнительную наружную оболочку, повы шающую его устойчи вость на сжатие , и/или противодействующую воздействию окружающей среды и повреждениям шлангообразную или слоистую защиту, которая может обладать повышенной ударопрочностью и/или противовоспламенитепьными свойствами Благодаря выполнению стержнеобразного структурного элемента в виде комбинированной конструкции типа "сэндвич", которая состоит из проходящего в продольном направлении сердечника и двух оболочек, расположенных на противоположных продольных сторонах указанного сердечника, свободных от волокнистой комбинированной обмотки, и обладающих высокой жесткостью на сжатие в их продольном направлении, соответственно повышается жесткость стержнеобразного структурного элемента на сжатие в продольном направлении, что приводит к созданию соединительного узла, который обладает упругостью и высокой жесткостью на сжатие и достаточно прост в изготовлении Изобретение наглядно изображено в виде примера на чертежах и описывается ниже более подробно В частности, показаны на фиг 1 - вид сверху и частичный разрез по комбинированной детали, на фиг 2 - боковой вид в разр езе ком бини ро ванно й де та ли согла сно фи г 1 , на фи г 3 - для сра внения работающая на ра стяжение-сжатие штанга обычной конструкции и встроенное положение такой штанги в рельсовом транспортном средстве В изображенном на фиг 1 и 2 примере исполнения соединительного узла согласно изобретению стержнеобраэный структурный элемент 1 воспринимает силы сжатия, передаваемые присоединительными элементами 2 от рамы 3 поворотной тележки и поперечной балки 4 куэова-фургонэ, а волокнистая комбинированная обмотка 5, 32441 охватывающая весь соединительный узел 6, воспринимает силы растяжения На структурном элементе 1 с торцеа расположены металлические присоединительные элементы 2 со скругленной головкой, которые через передающие силы гнезда 7 дополнительно принимают шарнирные элементы Такая конструкция позволяет надежно зажимать передающие силу гнезда в сборочно-наматывающем устройстве и точно фиксировать их осевое расстояние друг от друга Стержнеобразный структурный элемент 1, воспринимающий сжимающие силы от присоединительных элементов 2, имеет структур у типа "сэндвич", которая состоит из сердечника 8 и двух жестких на сдвиг оболочек 9 Сердечник 8 прямоугольного поперечного сечения в данном примере исполнения изготовлен из отвержденного вспененного материала Оболочки 9, обладающие высокой жесткостью на сжатие в своем продольном направлении, изготовлены из параллельных оси однонаправленных стекловолокон внедренных в отвержденную основу из синтетической смолы, и под давлением наклеены на две расположенные друг против друга продольные стороны сердечника 8 Эти оболочки 9 могут быть раскроены из исходного материала, или же уложены из препрега, отпрессованы и упрочнены в автоклавах и затем раскроены Сжимающая сила прикладывается к соединительному узлу через расположенные перпендикулярно к его продольной оси контактные поверхности между сердечником 8 и обладающими высокой жесткостью на сжатие в продольном направлении оболочками 9 с присоединительными элементами 2 Для того, чтобы уменьшить опасность продольного изгиба, оболочки 9 на участке приложения силы охвачены с двух сторон с кинематическим замыканием U-образным опорным пазом 10 присоединительных элементов 2 и, тем самым, предохранены от выпирания Сердечник 8 в зависимости от усло вий нагружения может изготавливаться и из других материалов, например ячеистого материала, термопластичных литы х деталей, прессованных или пультрудированных профилей, одно- или многонаправленной цельной или смешанной волокнистой комбинирбванной конструкции или из древесины Узел из стержнеобразного структурного элемента 1 и односторонних присоединительных элементов 2 в осевом направлении охвачен волокнистой комбинированной обмоткой 5 из определенного числа пропитанных смолой стекложгутов, которые проходят вдоль продольных сторон сердечника 8, не несущи х жесткие на сдвиг оболочки 9, и после намотки сбоку холодно напрессованы на сердечник 8, отверждены и затем под действием тепла подвергнуты отжигу Эта волокнистая комбинированная обмотка воспринимает сжимающие силы, приложенные к работающей на растяжение-сжатие штанге 11 Количество витков стекложгута определяется максимальной растягивающей нагрузкой, которая должна быть выдержана, предварительное напряжение при намотке выбирается таким чтобы витки стекложгута оставались нагр ужен ными н а растяжение даже при макси мальном сжимающем напряжении штанги 11 и максимальном тепловом удлинении внутри волокнистой комбинированной обмотки 5 Для то го что бы витки волокнистой комбинированной обмо тки при изгото влении , а также под нагр узкой , не выскальзывали или не выпол зали сбоку из голо вки присоедини тельны х эле менто в 2, последние на края х сна бжены боковым бур тиком 12 Для дальнейшего уменьшения массы при одинаковой устой чивости в качестве материала как оболочки 9 так и волокнистой комбинированной обмотки 5 можно вместо стеклянных волокон применить такие материалы, как волокна углерода или арамида (раздельно или в сочетании, одноили многонзправленные) Вместо основы из синтетической смолы можно также применить основу из термопластического материала Если соединительный узеп 6 в качестве работающей на растяжение-сжатие штанги 11 был бы для присоединения к направляющей цапфе 13 оснащен в сэои х шарнирах 14 шарнирными элементами обычной конструкции, нужно было при назначении размеров стержнеобразного структурного элемента 1 и волокнистой комбинированной обмотки 5 учесть, что при карданном сдвиге между рамой поворотной тележки 3 и поперечной балкой 4 кузова-фур гона вставленные в шарниры 14 эластомерные элементы сдеформировались бы, в результате чего появилось бы нагружение крутящим моментом, который стремился бы скрути ть и/или согнуть штангу 11 Однако свойственно© комбинированной детали согласно изобретению продольная упругость позволяет установить в гнезде 7 присоединительного элемента 2, к которому приложена сила, радиальный шарнирный подшипник, благодаря чему достигается приложение к комбинированной детали б, при почти полным отсутствии крутя щего момента, нагрузки, состоящей только из осевых сил, и можно осуществить s отношении занимаемого пространства и массы оптимальную конструкцию комбинированной детали, причем не требующий ухода радиальный шарнирный подшипник не претерпевает изменений своих свойств из-за загрязнений и нагрузок, как это имеет место для эластомерных элементов обычных подшипников Исследо вания подтвердили , что продольная упругость соединительного узла 6 оказывает заметное влияние на изменение колеба тельны х и эксплуа тационны х показателей рельсового транспортного средства Значите льно более низкая жесткость соединительного узла 6 по сравнению с обычными, рабо тающими на растяжениесжатие, штангами из металлических материалов приводит к снижению изгибных колебаний, возникающих в кузове-фур гоне рельсового транспортного средства вследствие чего уменьшаются вертикальные ускорения в кузове-фур гоне, на находя щиеся в нем узлы и детали действуют меньшие силы и заметно увели чи вается ощущение комфорта в кабине водителя рельсового транспортного средства В ряде случаев может оказаться целесообразным повысить жесткость соединительного узла 6 на сдвиг, применив дополнительную (не показанную на чертежа х) оболочк у по меньшей мере 32441 на некоторой части длины стержнеобразного структурного элемента 1. Эта оболочка может состоять, например, из пропитанного смолой тканого шланга или (уже известной) установленной перпендикулярно к продольной оси обмотки из пропитанных смолой армирующих волокон, которая, в заключение, опрессовывается и отверждается. Для защиты от воздействия окружающей среды и от механических повреждений может оказаться необходимым нанести на соединительный узел 6 дополнительную оболочку или покровный слой (например, из эластоме ра с высокой демпфирующей способностью; на чертеже не показаны). Для улучшения противопожарных свойств целесообразно пропитать оболочку или покровный слой надлежащим смоляным трудновоспламеняющимся веществом, предпочтительно - феноловой смолой. Применение соединительного узла описанного типа возможно также и в др уги х случаях, в частности в рельсовых транспортных средствах, где требуется упругая передача растягивающих и сжимающих сил. Фиг. 1 Фиг. 2 32441 ІЗ И 14 Фиг. 3 Тираж 50 екэ Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна. 88000, м Ужгород, вул Гагаріна 101 (03122)3-72-89 (031 22)2-57-03