кузов железнодорожного транспортного средства

Формула изобретения

Кузов железнодорожного транспортного средства, содержащий каркас, представляющий собой металлическую ферму и состоящий в лобовой части из поперечных горизонтальных и вертикальных профилей, дополнительные поперечные горизонтальные и вертикальные жесткие профили, расположенные за лобовой частью каркаса, и энергопоглощающие устройства, отличающийся тем, что между дополнительными поперечными горизонтальными и вертикальными жесткими профилями и лобовой частью каркаса размещены указанные энергопоглощающие устройства, каждое из которых имеет два или несколько пружинно-фрикционных устройств, установленных в продольном направлении кузова, и одно клиновое устройство, состоящее из клина, взаимодействующего с поршнями, установленными в корпусе с упругими элементами, при этом корпус установлен в поперечном направлении относительно продольной оси кузова для изменения направления ударной нагрузки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается конструкции кузовов локомотивов, оборудованных энергопоглощающими устройствами для обеспечения безопасности локомотивной бригады при столкновении подвижного состава.

Известна конструкция несущих кузовов локомотивов, состоящая из каркаса, представляющего собой металлическую ферму, лобовая часть которого состоит из поперечных горизонтальных и вертикальных жестких профилей, при этом каркас снаружи обшит стальными и дюралюминиевыми листами (см. В.Н.Иванов. Конструкция и динамика тепловозов, изд. второе, дополненное, изд. “Транспорт”, Москва, 1974 г., стр.98-100 - прототип).

Недостатком данной конструкции кузова является то, что для обеспечения безопасности локомотивной бригады при столкновении подвижного состава обеспечивается только определенное поглощение энергии соударения из условия восприятия величин сил и смятия каркаса кузова в рабочей зоне локомотивной бригады в направлении соударения, и, кроме того, в конструкции кузовов отсутствуют дополнительные элементы для повышения уровня безопасности в аварийной ситуации.

Известны кузова капотного типа, например грузового тепловоза SD60M, состоящие собственно из кабины машиниста и отсека перед передним капотом (см. Зиновьев А.А. Совершенствование кабины машиниста грузового тепловоза (США) - Железнодорожный транспорт за рубежом. Серия II, Подвижной состав, Локомотивное и вагонное хозяйство. Экспресс-информация. - М.: ЦНИИТЭИ МПС, 1993, вып.2, стр.7-9).

В данной конструкции кузова для обеспечения безопасности локомотивной бригады применены две мощные стойки в отсеке переднего капота, которые перекрываются силовым листом толщиной 9,5 мм.

При известных преимуществах такой конструкции кузова по обеспечению безопасности локомотивной бригады его силовые элементы металлоконструкции не могут быть применены в конструкции несущих кузовов локомотивов из-за ограничения нагрузок на оси локомотива за счет необходимости повышения массы кузова и соответственно массы локомотива в целом.

Задача изобретения - повышение безопасности локомотивной бригады при столкновении подвижного состава без существенного возрастания массы кузова локомотива.

Технический результат достигается тем, что кузов железнодорожного транспортного средства содержит каркас, представляющий собой металлическую ферму и состоящий в лобовой части из поперечных горизонтальных и вертикальных профилей, дополнительные поперечные горизонтальные и вертикальные жесткие профили, расположенные за лобовой частью каркаса, и энергопоглощающие устройства, при этом между дополнительными поперечными горизонтальными и вертикальными жесткими профилями и лобовой частью каркаса размещены указанные энергопоглощающие устройства, каждое из которых имеет два или несколько пружинно-фрикционных устройств, установленных в продольном направлении кузова, и одно клиновое устройство, состоящее из клина, взаимодействующего с поршнями, установленными в корпусе с упругими элементами, при этом корпус установлен в поперечном направлении относительно продольной оси кузова для изменения направления ударной нагрузки.

Предлагаемая конструкция кузова локомотива с энергопоглощающими устройствами позволяет повысить безопасность локомотивной бригады на подвижном составе за счет применения энергопоглощающих устройств, которые не только поглощают энергию соударения, но и изменяют направление возникающих сил, действующих на кабину, к специальным усиленным профилям и боковым, менее ответственным при соударении сторонам каркаса. При этом каркас и лобовая обшивка кузова, обладающие определенной прочностью, способны воспринимать возникающие при столкновении силы и поглощать энергию соударения от упругих и пластических деформаций без увеличения массы металлоконструкции кузова.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображено энергопоглощающее устройство каркаса кузова локомотива, вид спереди (главный вид);

на фиг.2 - энергопоглощающее устройство каркаса кузова локомотива, вид сверху;

на фиг.3 - фронтальный разрез каркаса кузова в районе установки энергопоглощающего устройства;

на фиг.4 - горизонтальный разрез комбинированного пружинно-фрикционного устройства;

на фиг.5 - горизонтальный разрез клинового устройства с упругими элементами.

В каркас 1 (см. фиг.1) несущего кузова локомотива введены дополнительные элементы металлоконструкции - лицевой швеллер 2 (см. фиг.2), поперечные зетовые профили 3, вертикальные уголки 4 и поперечные уголки 5 для жесткости установки энергопоглощающих устройств.

Энергопоглощающее устройство 6 (см. фиг.1, 2) состоит из двух или нескольких пружинно-фрикционных устройств 7 (см. фиг.3) и клинового устройства 8.

Пружинно-фрикционное устройство состоит из опорного листа 9 (см. фиг.3 и 4) и основания 10, к которым приварены внутренний стакан 11 (см. фиг.4) и внешний стакан 12. Во внутреннем стакане 11 запрессована втулка 13, в которой запрессована фрикционная втулка 14. Внутри стакана 11 находится направляющая втулка 15.

Во внешнем стакане 12 приварена направляющая втулка 16, имеющая наружную коническую и внутреннюю цилиндрическую поверхности. В направляющей втулке 16 установлена гайка 17, которой посредством болта 18 осуществляется сборка пружинно-фрикционного устройства. Снаружи стаканов 11 и 12 установлена пружина 19.

Комбинированное клиновое устройство состоит из клина 20 (см. фиг.5), корпуса 21, поршней 22, упругих элементов 23, колец 24, крышек 25 и болтов 26. Клин 20 крепится к опорному листу 9 (см. фиг.3 и 5), а болты 26 (см. фиг.5) служат для осуществления предварительной деформации упругих элементов и сборки клинового устройства.

Упругие резиновые элементы могут иметь полости или пористую структуру для осуществления необходимой упругой деформации. При этом рассеивание энергии соударения происходит за счет перемещения клина.

Корпус 21, выполненный цилиндрической или призматической формы, через кронштейны (на фиг.5 условно не показаны) крепится крепежными изделиями к уголкам 4 (см. фиг.2) дополнительных элементов металлоконструкции каркаса.

В корпусе 21 для жесткости их установки предусмотрены ребра 27 (см. фиг.3).

Для увеличения поверхности, через которую передается ударная нагрузка к уголкам 4 (см. фиг.2) металлоконструкции каркаса, в корпусе 21 (см. фиг.5) устанавливаются наконечники 28.

Клин 20 (см. фиг.5) имеет радиусную рабочую поверхность для обеспечения работоспособности клинового устройства при перекосах опорного листа, вызванных деформациями элементов каркаса кузова в лобовой части кабины от ударных нагрузок при столкновении.

Энергопоглощающее устройство работает следующим образом. При столкновении подвижного состава ударная нагрузка передается от лобового листа на каркас кузова, включая лицевой швеллер 2 (см. фиг.2), затем на пружинно-фрикционное устройство, частично поглощающее энергию удара.

Одновременно или последовательно в работу включается комбинированное клиновое устройство. Посредством взаимодействия клина 20 (см. фиг.5) с поршнями 22, установленными в корпусе 21, устройство изменяет направление ударной нагрузки, частично передавая ее на боковые стороны каркаса 3 (см. фиг.2). Устройство не только демпфирует энергию соударения посредством упругих элементов 23 (см. фиг.5), но и поглощает часть энергии удара за счет сил трения поверхностей корпуса 21 и поршней 22.

Поглощение ударной нагрузки происходит за счет деформации уголков 4 (см. фиг.2) и боковых, менее ответственных сторон каркаса. Дополнительное поглощение энергии соударения также происходит за счет деформации корпусов 21 (см. фиг.5) от сил, передаваемых упругими резиновыми элементами 23. При этом при смыкании имеющихся полостей в резиновых элементах они, теряя свою упругость, передают одинаковые во всех направлениях усилия, вызывают пластическую деформацию корпуса энергопоглощающего устройства.

Техническое преимущество предлагаемой конструкции кузова с энергопоглощающими устройствами заключается в повышении безопасности локомотивной бригады за счет поглощения энергии соударения этими энергопоглощающими устройствами и изменении направления ударной нагрузки на боковые и менее ответственные при соударении стороны каркаса. Такая конструкция кузова позволит также изготавливать его каркас из менее жестких элементов металлоконструкций.