Результат интеллектуальной деятельности: ПЛАВАЮЩАЯ БОКОВАЯ ОПОРА ДЛЯ ДВУХ СМЕЖНЫХ ВАГОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ШАРНИРНО СОЕДИНЕННЫХ НА ОБЩЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ТЕЛЕЖКЕ

Плавающую боковую опору устанавливают между двумя противолежащими концами двух смежных вагонных конструкций, шарнирно соединенных между собой на общей тележке.

Настоящее изобретение относится к области железнодорожного транспорта и, в частности, к области перевозок автотранспортных средств на железнодорожных платформах.

В частности, настоящее изобретение касается плавающей шарнирной опоры для противолежащих концов двух вагонных конструкций, соединенных между собой при помощи центральной шарнирной конструкции на одной и той же железнодорожной тележке.

В области железнодорожных перевозок используют железнодорожные составы, состоящие из ряда вагонных конструкций, противолежащие концы которых установлены на одной и той же тележке. Эти концы, как правило, соединяют друг с другом при помощи общего центрального шарнирного соединительного узла, установленного на раме тележки при помощи шарнирного кронштейна, называемого подпятником. Этот подпятник, выполненный в виде шарового шарнира, обеспечивает шарнирное соединение между соединенными друг с другом концами вагонных конструкций и базовой рамой тележки.

В случае использования такой центральной точечной опоры остается боковое и продольное опрокидывающее отклонение.

Для повышения устойчивости эту центральную опору дополняют с каждой стороны боковой опорой, отклонение которой ограничено упорами, выполненными внутри устройства.

Эти боковые опоры, установленные по обе стороны от центральной шарнирной конструкции, традиционно называют скользунами. Эти боковые опоры предназначены для амортизации и ограничения смещений вагонной конструкции, возникающих при движении под воздействием динамических нагрузок.

Как известно из предшествующего уровня техники, каждый скользун состоит из динамической опорной плиты, установленной на цоколе, подвижном по отношению к раме и подвешенном к последней при помощи двух пружин. Действующие на скользун опорные усилия заставляют пружины сжиматься и таким образом происходит амортизация перемещения цоколя.

Точно так же обстоит дело, когда усилие передается от одного или от другого конца. Так, даже незначительные значения амплитуды отклонений концов на уровне опоры передаются на верхний край перевозимого груза и вызывают значительные смещения, в результате которых перевозимый груз может переместиться за пределы габаритов, допустимых при железнодорожных перевозках.

Из предшествующего уровня техники известно решение, согласно которому передача усилий бокового и продольного крена от одного конца вагонной конструкции к противолежащему концу другой вагонной конструкции может быть ограничена за счет наличия некоторого люфта на стыке между этими вагонными конструкциями. Таким образом, каждая из конструкций может смещаться независимо от другой конструкции до того момента, пока в их сцепке не будет выбран этот люфт. В действительности речь идет всего лишь об эффекте запаздывания, и по истечении некоторого времени скользуны подвергаются воздействию усилий, так как движение одного конца конструкции в конечном итоге вызывает соответствующее движение конца другой конструкции.

Данное решение обеспечивает лишь незначительное усовершенствование, так как люфт не может быть слишком большим, иначе при движении происходят толчки и за пределами этого люфта начинают проявляться все вышеперечисленные недостатки. Кроме того, наличие этого люфта увеличивает опасность смещения верхней части перевозимого груза за пределы допустимых габаритов.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение перевозки по железной дороге грузов, в частности автомобильных прицепов и полуприцепов максимальной высоты, при соблюдении предписанных железнодорожных габаритов независимо от смещений вагонных конструкций, в частности, во время езды.

Настоящее изобретение также призвано исключить слишком большой люфт, чтобы обеспечить надежность устройства и экономически и технически приемлемые варианты его выполнения.

Надежность повышается при снижении нагрузок, действующих на шарнирные соединения и на конструкции. Облегчая конструкции, добиваются снижения материальных и трудовых затрат, а избегают перевозки так называемого мертвого груза.

Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и обеспечение целого ряда важных преимуществ.

В этой связи объектом настоящего изобретения является плавающая боковая опора для двух смежных вагонных конструкций, шарнирно соединенных друг с другом на одной и той же железнодорожной тележке при помощи общей центральной шарнирной конструкции, установленная с каждой стороны общей тележки и по обе стороны от общей центральной шарнирной конструкции, содержащей узел упругой подвески, содержащий установленную на нем фрикционную накладку, первую концевую лапу вагонной конструкции и вторую концевую лапу следующей вагонной конструкции, при этом концевые лапы соединены друг с другом при помощи шарнирного соединения, выполненного с возможностью отклонения и установленного на шарнирном кронштейне, установленном на упорно-опорной плите, которая в свою очередь установлена на узле подвески с возможностью перемещения относительно этого узла, и при помощи сцепного узла, выполненного с возможностью разъединения и образованного опорной зоной, фрикционно-скользящей по упорно-опорной плите, и открытым или закрытым контактом между опорной зоной фрикционного скольжения и второй концевой лапой.

Такая конструкция обеспечивает ряд преимуществ.

Независимость движений в границах выполненных люфтов обеспечивает высокую надежность работы и продолжительный срок службы техники за счет отсутствия механических напряжений, которыми одна вагонная конструкция действует на другую.

Конструкция может быть облегчена благодаря экономии материала и более простым вариантам выполнения, которые позволяют сократить время сборки и изготовления в целом.

Благодаря настоящему изобретению путем ограничения взаимных напряжений и уменьшения вертикальных люфтов между вагонными конструкциями обеспечивается возможность перевозки грузов максимальной высоты в пределах габаритов, допустимых при железнодорожных перевозках.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, в числе которых:

Фиг. 1 представляет собой общее аксонометрическое изображение тележки и конца одной вагонной конструкции.

Фиг. 2 - изображение в плане тележки, на которой шарнирно установлены противолежащие концы двух смежных вагонных конструкций.

Фиг. 3 и 4 - аксонометрические изображения сцепного узла между двумя концами вагонных конструкций на уровне боковой шарнирной опоры в соответствии с настоящим изобретением, при этом на фиг. 4 на переднем плане снята вспомогательная сцепная лапа, чтобы показать шарнирный кронштейн.

Фиг. 5 и 6 представляют собой изображения соответственно в поперечном и в продольном разрезе на уровне боковой шарнирной опоры, соответствующие положению элементов, показанному в левой части фиг. 9.

Фиг. 7 и 8 - изображения соответственно в поперечном и в продольном разрезе на уровне боковой шарнирной опоры, соответствующие положению элементов, показанному в правой части фиг. 9.

Фиг. 9 представляет собой изображение в поперечном разрезе верхней части тележки согласно первому варианту выполнения, при этом указанная верхняя часть тележки наклонена в сторону правой части фигуры.

Фиг. 10 - общее аксонометрическое изображение тележки и конца одной вагонной конструкции согласно второму варианту выполнения.

Фиг. 11 и 12 представляют собой аксонометрические изображения сцепного узла между двумя концами вагонных конструкций на уровне боковой шарнирной опоры в соответствии с настоящим изобретением, при этом вспомогательная сцепная лапа снята на переднем плане на фиг. 11, чтобы показать шарнирный кронштейн, и центральная лапа снята полностью, чтобы показать центральный блок шарнирного соединения.

Фиг. 13 и 14 - изображения соответственно в поперечном и в продольном разрезе на уровне боковой шарнирной опоры со стороны, противоположной изображению на фиг. 11 и 12, соответствующие расположению лап согласно второму варианту выполнения, при котором обе лапы находятся в опорном положении.

Фиг. 15 и 16 - изображения соответственно в поперечном и в продольном разрезе на уровне боковой шарнирной опоры со стороны тележки, противоположной изображению на фиг. 11 и 12, соответствующие приподнятому положению лап согласно второму варианту выполнения в верхнем положении, показанном на фиг. 19.

Фиг. 17 и 18 - изображения соответственно в поперечном и в продольном разрезе на уровне боковой шарнирной опоры, соответствующие положению элементов, показанному в левой части фиг. 19.

Фиг. 19 представляет собой изображение в поперечном разрезе верхней части тележки согласно второму варианту выполнения.

Настоящее изобретение относится к двум смежным вагонным конструкциям 1 и 2, показанным слева направо на фиг. 2, противолежащие концы 3 и 4 которых шарнирно установлены на одной и той же тележке 5, содержащей две оси 6 и 7 и раму 8. На раме 8 установлен подпятник 9 с полусферическим корпусом 10, состоящим из двух дополняющих друг друга шарнирных деталей: сферического кожуха 11 и сферы 12, вставленной в этот сферический кожух.

Подпятник 9 соединен с возможностью отклонения при боковом опрокидывании с общей центральной шарнирной конструкцией 13, образующей главный шарнир, при помощи которого соединены между собой с возможностью поворота концы 3 и 4.

Подпятник 9 и общая центральная шарнирная конструкция 13 образуют сложное шарнирное сочленение с тремя степенями свободы, обеспечивающее возможность любых наклонов, вызванных смещениями во время езды, включая продольный и поперечный крен.

Противолежащие концы 3 и 4 вагонных структур соединены между собой с каждой стороны специальными боковыми автоматически разъединяющимися сцепными узлами 14 и 15.

Для того чтобы выдерживать нагрузку во время движения от концов смежных вагонных конструкций 1 и 2, выполняют две подвижные боковые опоры 16 и 17, на каждой из которых установлен концевой элемент одного из боковых разъемных сцепных узлов соответственно 14 и 15.

В соответствии с настоящим изобретением эти боковые разъемные сцепные узлы 14 и 15 содержат следующие средства. Подвижный в вертикальном направлении цоколь 18 установлен на устройство подвески с упорами, образующее узел подвески 19 тележки, называемый скользуном. Упорно-опорная плита 20 находится в контакте трения с верхней стороной накладки цоколя 18.

Согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения с этим цоколем 18 жестко соединен или установлен на нем или связан с ним шарнирный кронштейн 21, на котором устанавливают шарнир 22, например шарниры с поворотной осью 23.

На уровне каждого бокового разъемного сцепного узла 14 и 15 концы 3 и 4 вагонных конструкций 1 и 2 содержат продолжения в виде концевых лап, которые на уровне каждого бокового разъемного сцепного узла с одной стороны образуют стык со скользуном и с другой стороны - соединение, разъединенное или закрытое в зависимости от того, находится ли конец соответствующей концевой лапы в приподнятом или опорном положении. Используют два вида концевых лап, устанавливаемых с каждой стороны, - концевую вилочную лапу 24 на конце 3 и двойную концевую лапу 25 на конце 4, которые находятся друг против друга по обе стороны от общей центральной шарнирной конструкции 13.

Двойная концевая лапа 25 состоит из двух элементов 26 и 26а, по меньшей мере, один из которых, а преимущественно оба содержат практически горизонтальную нижнюю сторону, расположенную напротив упорно-опорной плиты 20.

Более конкретно, каждая боковая шарнирная опора в соответствии с настоящим изобретением содержит следующие компоненты.

Цоколь 18 в виде плиты установлен с возможностью вертикального скольжения своей центральной частью 27, например, выполненной в виде цилиндрического выступа в направляющем гнезде 28, выполненном, например, цилиндрическим в неподвижной опоре 29, жестко соединенной с рамой тележки. Направление скольжения дополнительно обеспечивается центральным выступом 30, заходящим с возможностью скольжения в центральную полость 31.

Цоколь 18 установлен на подвеске тележки, состоящей, по меньшей мере, из двух пружин сжатия 32 и 33, и опирается своими концевыми частями на их концы, образуя узел подвески 19. Движение пружин 32 и 33 подвески направляется двумя нижними деталями 34 и 35, вдоль которых они перемещаются во время движения сжатия-разжатия, соответствующего их работе в качестве подвески.

Эти нижние детали 34 и 35, показанные на фиг. 5-8, выполняют одновременно роль направляющих и упорных деталей. В дальнейшем они будут называться в описании направляющими упорами. Действительно, в конце хода нижняя сторона цоколя 18 приходит в положение упорного контакта с верхней стороной этих направляющих упоров при смещениях большой амплитуды, соответствующих отклонению цоколя 18, обеспечивая таким образом амортизацию движений.

Упорно-опорная плита 20 установлена в опорно-фрикционном положении на верхней стороне цоколя 18 с установленной на ней промежуточной опорно-фрикционной деталью 36. Упорно-опорная плита 20 технологически может быть выполнена в различных вариантах, например в виде сложной конструкции, состоящей из нескольких, например из трех, расположенных друг над другом плит, как показано на фигурах, или в другом варианте.

На своей верхней стороне упорно-опорная плита 20 содержит опорно-фрикционную зону 37, расположенную, например, по обе стороны шарнирной опоры 21 и вокруг нее. Вокруг шарнирного кронштейна 21, но на определенном расстоянии от него в этой опорно-фрикционной зоне установлена фрикционная прокладка 38, состоящая из одной охватывающей детали в виде рамки или из нескольких деталей, на которой устанавливают соответствующие подошвы 39 и 40, которыми оснащаются нижние стороны элементов 26 и 26а двойной концевой лапы 25.

Обрамляющую фрикционную прокладку 38 устанавливают, например, таким образом, чтобы ее внутренний периметр находился на определенном расстоянии от краев шарнирного кронштейна 21 и она немного заходила вниз по отношению к плоскости верхней стороны упорно-опорной плиты 20. Обрамляющую фрикционную прокладку 38 запрессовывают в опорно-фрикционную зону 37 в виде массивной пластины или выполняют в виде покрытия из материала с высоким коэффициентом трения, обеспечивающим значительное снижение механической энергии во время работы в опорном положении и во время скользящего фрикционного перемещения подошвы 39 или 40 каждой нижней стороны элементов 26 и 26а, образующих двойную концевую лапу 35 и фрикционную прокладку 38 размещенной поблизости опорно-фрикционной зоны 37.

Возможно выполнение двух прокладок 38 на продольных частях, смежных с шарнирным кронштейном 21.

Согласно представленному варианту этот шарнирный кронштейн 21 выполнен в виде вертикальной скобы и имеет форму механического блока, образованного, например, двумя боковыми деталями, соединенными при помощи шипа 41 с упорно-опорной плитой 20. В своей верхней части шарнирный кронштейн 21 содержит гнездо 42, в котором перемещается поворотная ось 23 поворотного шарнира 22. Это гнездо 42 выполнено в виде нижней поперечной цилиндрической полости, продолженной в верхнем направлении двумя открытыми ветвями или соединенными предохранительным поперечным соединением. Поворотная ось 23 поворотного шарнира 22 может перемещаться вдоль этого гнезда 42 из верхнего положения в нижнее и наоборот. На этой поворотной оси установлены боковые концы вилочной лапы 24. Для обеспечения возможности перемещения оси 23 поворотного шарнира 22 гнездо 42 имеет в поперечном сечении практически вытянутую прямоугольную форму и открыто в верхнем направлении, однако, предпочтительно, перекрывается предохранительным поперечным соединением, например поперечными болтами (на фигурах не показаны).

Вертикальное перемещение поворотной оси 23 поворотного шарнира 22 между нижним положением и верхним положением вдоль гнезда 42 представляет собой вертикальное отклонение, используемое в качестве степени свободы движения вместе с плавающей установкой упорно-опорной плиты 20 и глубиной движения между двойной концевой лапой 25 и упорно-опорной плитой 20. Эта глубина движения соответствует ходу между опорным нижним положением и приподнятым верхним положением двойной концевой лапы 25, что будет пояснено ниже в ходе описания принципа работы. Используют также обратное перемещение, то есть перемещение шарнирного кронштейна 21 относительно поворотной оси 23, которая в этом случае является неподвижной. Возможны любые комбинации этих перемещений.

Согласно конкретному варианту реализации данной функции шарнирный кронштейн 21 можно выполнять подвижным по отношению к упорно-опорной плите 20, чтобы добиться полной независимости движений между одним и другим концами вагонных конструкций. В этом варианте шарнирный кронштейн 21 проходит через упорно-опорную плиту 20, действуя непосредственно толкающим усилием на фрикционную деталь 36 узла подвески 19, образующего скользун. Для этого указанный шарнирный кронштейн 21 может быть установлен с возможностью скольжения в сквозном гнезде (на фигурах не показано), выполненном по центру упорно-опорной плиты 20. Движение, направляемое канавками, пазами или другими аналогичными средствами, обеспечивает в этом случае нормальную работу и правильное опорное положение основания этого кронштейна 21. Разумеется, что в этом случае отклонение поворотной оси 23 вдоль ее гнезда обеспечивается перемещением шарнирного кронштейна 21.

Можно также предусмотреть вариант, в котором шарнирный кронштейн 21 также является подвижным относительно упорно-опорной плиты 20, но действует косвенно на скользун через эту плиту 20. В этом случае можно предусмотреть дополнительное отклонение между шарнирным кронштейном 21 и плитой 20 при помощи интервала перед установлением контакта.

В процессе движения в зависимости от движений, передающихся от той или иной вагонной конструкции или от той или иной стороны одной и той же вагонной конструкции, плавающие боковые опоры будут работать, перемещаясь в том или ином направлении, например снизу вверх или наоборот.

Крайние положения показаны на фиг. 5-9.

В случае толкающего усилия от левой вагонной конструкции 1 (фиг. 5 и 6) во время опрокидывающего движения, направленного вниз, концевая вилочная лапа 24 будет толкать узел подвески 19 или скользун до выборки люфта или до установления упорного контакта с внутренними направляющими упорами 34 и 35 через пружины сжатия 32 и 33 узла подвески 19. Действительно, как только поворотная ось 23 приходит в положение упора в дно гнезда 42, узел подвески опускается в амортизированном движении под действием толкающего усилия соответствующего конца 3 вагонной конструкции 1 за счет работы пружин подвески.

Если толкающее усилие содержит дополнительно горизонтальную составляющую, упорно-опорная плита 20 смещается, скользя по опорно-фрикционной промежуточной детали 36.

Поворотная ось 23 выполнена с возможностью вращения в гнезде во время опрокидывающих нагрузок продольного крена.

В случае, показанном на фиг. 7 и 8, на двойную опорную лапу 25 действует толкающее усилие, направленное вниз, и в этом случае уже два элемента 26 и 26а этой двойной опорной лапы 25 заставляют опускаться узел подвески 19, опираясь своими подошвами 39 и 40 на опорно-фрикционную зону 37. Узел подвески 19 опускается вместе с шарнирным кронштейном 21, при этом поворотная ось 23 остается на месте в своем гнезде 42 благодаря свободе движения вдоль этого гнезда, имеющего вытянутое прямоугольное сечение.

В силу отсутствия функциональной механической связи между лапами 24 и 25 возможна любая комбинация вышеуказанных движений.

Таким образом добиваются независимости движений конца одной вагонной конструкции от движений конца следующей вагонной конструкции в пределах максимально допустимых отклонений во время работы.

Независимость является полной в варианте выполнения с шарнирным кронштейном 21, скользящим независимо от упорно-опорной плиты 20. Каждый конец каждой вагонной конструкции может перемещаться и действовать независимо друг от друга на фрикционную деталь 36 скользуна.

Основной задачей настоящего изобретения является обеспечение наличия, по меньшей мере, двух отклонений, одно из которых происходит на уровне шарнирного кронштейна 21, а другое - между концевой лапой 25 и упорно-опорной плитой 20 во время смещений в процессе движения.

В силу особенностей смещений концов эти отклонения не обязательно являются одновременными. Но при любых обстоятельствах нормальной работы вагонных конструкций они обеспечивают холостой ход, позволяющий избежать передачи движений на другой конец, с учетом того, что эти движения дополнительно амортизируются пружинами узла подвески 19.

Второй вариант, показанный на фиг.10-19, относится к тем же основным функциям и содержит аналогичные средства. Одинаковые или аналогичные элементы обозначены одинаковыми цифровыми позициями.

В этом втором варианте ставится задача обеспечения максимального опускания горизонтальной поворотной оси 23 поворотного шарнира 22 к скользуну, чтобы максимально уменьшить опрокидывающий момент. Действительно, при трении создается определенный момент сил и чем больше фрикционная деталь оказывается удаленной от поворотной оси, тем больше она стремится к заклиниванию. Для того чтобы обеспечить нормальную работу, уменьшить износ и избежать возникновения моментов сил, отражающихся на устойчивости вагонов во время движения, необходимо свести этот эффект к минимуму.

Этот вариант содержит вертикально подвижный цоколь 18, установленный на устройстве подвески с упорами, образующем узел подвески 19 тележки, называемый скользуном. Упорно-опорная плита 20, находящаяся во фрикционном контакте с верхней стороной или накладкой цоколя 18, содержит шарнирный кронштейн 43 с установленным в нем специальным шарниром 44, выполненным с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и с возможностью вертикального поступательного движения. В данном случае можно использовать шарнир многостороннего действия, например шаровой шарнир или шарнир аналогичной формы, хотя, не считая отклонений, связанных с наличием люфта, в этом случае учитываются только вертикальные поступательные перемещения и поворотные движения вокруг горизонтальной оси, проходящей через шарнир.

Концевые лапы имеют почти одинаковую форму, при этом одна из них 45, содержащая две ветви 46 и 47, соответствует двойной лапе 25, однако эта форма отличается на уровне конца другой концевой лапы, а именно центральной концевой лапы 48, которая установлена с возможностью зацепления с шарниром 44.

Как показано, в частности, на фиг. 11 и 12, центральная концевая лапа 48 заканчивается концом, направленным вниз и содержащим полость, образующую гнездо 49 для шарнира 44. Последний установлен на шарнирном кронштейне 43, выполненном в виде блока 50, например, в форме параллелепипеда. На этом блоке шарнирного кронштейна установлен приемный элемент 51, например, прямолинейной формы, показанный на фиг. 12, взаимодействующий с выступом 52, выполненным в дне гнезда 49, образуя предохранительный узел для обеспечения нормальной работы шарнира. Этот шарнирный кронштейн 43, выполненный в виде блока 50, содержит на части своей боковой поверхности опорную накладку 53 с выпуклой наружной стороной. Эта опорная накладка 53 во время работы находится напротив вкладыша 54, установленного на боковой стороне гнезда 49. Этот вкладыш 54 имеет плоскую наружную поверхность, что позволяет сократить поверхность контакта с наружной стороной опорной накладки 53.

В данном случае следует отметить, что шарнирный кронштейн 43 является опорным блоком 50 на упорно-опорной плите 20.

Как и в предыдущем случае, этот шарнирный кронштейн, выполненный заодно с плитой 20 или установленный на ней, может быть соединен или связан с ней другим образом. В частности, этот шарнирный кронштейн может быть установлен подвижно по отношению к плите 20.

Представленные механические средства, используемые для образования шарнира 44, установленного на шарнирном кронштейне 43, выбирают в зависимости от незначительных амплитуд отклонений, возникающих во время работы.

Рассматривая описанные выше средства, можно констатировать, что главная функция разделения движений концевых лап выполняется точно так же в соответствии с настоящим изобретением. Речь идет всего лишь о варианте выполнения в рамках настоящего изобретения.

Что касается принципа работы, то в данном случае можно сослаться на основные фазы, уже описанные выше при рассмотрении первого варианта. Отличием работы в этом втором варианте является то, что поворотный шарнир 23, выполненный с возможностью вертикального перемещения его оси 23, заменен специальным шарниром 44. Принцип работы этого специального шарнира 44 позволяет дополнить описание работы в целом.

Во время прохождения поворота или при другой ситуации, порождающей смещения на уровне концевых лап, двойная концевая лапа 45 действует опорным скользящим усилием точно так же, как и в первом варианте. Что же касается центральной концевой лапы 48, то она непосредственно передает действующую на нее нагрузку на шарнир 44. Последний позволяет гасить возникающие смещения и перемещения независимо от того, являются ли они вертикальными или наклонными по отношению к горизонтальной оси, и амортизировать их фрикционным действием на фрикционную(ые) накладку(и), обеспечивая разделение движений, которое и является главной задачей настоящего изобретения.