торсионная рессора локомотива

Формула изобретения

Торсионная рессора локомотива, состоящая из шарнирно присоединенного к днищу кузова локомотива рычага, жестко закрепленного на стержне, один конец которого с помощью шлицов расположен во втулке, жестко установленной на тележке, а другой расположен в подшипнике, отличающаяся тем, что втулка также выполнена подшипниковой, а стержень пустотелым и имеет на внутренней своей поверхности шлицы, взаимосвязанные с ответными дополнительного стержня, один конец которого подпружинен относительно упомянутого пустотелого стержня, а другой, квадратного сечения, размещен подвижно в ответном отверстии кронштейна, жестко закрепленного на втулке, и последний контактирует своим торцом с дугообразной формы поверхностью вертикально расположенной направляющей, присоединенной к днищу кузова.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях современных тепловозов и электровозов.

Известны конструкции торсионных рессор. Так, например, в книге Орлов П.И Основы конструирования: Справочно-методическое пособие; в 2-х книгах. Книга 2. Под редакцией П.Н.Учаева - 3-е издание исправленное. - М.: Машиностроение, 1988 г., на стр.521-523, рис.909 и рис.910 показана и описана конструкция торсионной рессоры. Она представляет собой цилиндрический стержень, заделываемый концами в деталях, подвергающихся упругому угловому смещению. Заделка стержня чаще всего производится при помощи шлицевого соединения. Благодаря конструктивной простоте с малыми радиальными габаритами торсион широко применяют в машиностроении. Несмотря на это торсионные рессоры обладают существенным недостатком - постоянной величиной крутильной жесткости С , которая зависит от длины стержня, расположенного в опорах. А так как, например, при использовании их в конструкциях транспортных машин, где под действием микро- и макронеровностей автомобильных дорог и железнодорожного пути возникают значительные по величине амплитуды колебаний как неподрессоренных, так и подрессорных их частей, то эффективность работы торсионных рессор является недостаточной.

Известна также торсионная рессора локомотива, описанная и показанная в книге «Конструкция, расчет и проектирование локомотивов»: учебник для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение» / А.А.Камаев и др.; под редакцией А.А.Камаева. - М.: Машиностроение, 1981 г., на стр.88, рис.55. Конструкция такой рессоры аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы торсионной рессоры за счет автоматического регулирования крутильной жесткости стержня, а следовательно, и обеспечения плавности хода локомотивов.

Поставленная цель достигается тем, что втулка также выполнена подшипниковой, а стержень пустотелым и имеет на внутренней своей поверхности шлицы, взаимосвязанные с ответными дополнительного стержня, один конец которого подпружинен относительно упомянутого пустотелого стержня, а другой квадратного сечения размещен подвижно в ответном отверстии кронштейна, жестко закрепленного на втулке, и последний контактирует своим торцом с дугообразной формы поверхностью вертикально расположенной направляющей, присоединенной к днищу кузова.

На чертеже показана торсионная рессора локомотива в продольной ее плоскости с частичными разрезами.

Торсионная рессора локомотива состоит из рычага 1, при помощи шарнира 2 связанного с кузовом локомотива 3, и он закреплен с использованием шпонки 4 на пустотелом стержне 5. Пустотелый стержень 5 снабжен упорами 6 и подвижно размещен в подшипниках 7 и 8, жестко установленных на тележке 9 локомотива. В пустотелом стержне 5 находится пружина сжатия 10, контактирующая с дополнительным стержнем 11. Последний имеет квадратное сечение 12, и этот участок расположен в таком же отверстии 13, выполненном в кронштейне 14, жестко закрепленном на подшипнике 8. Дополнительный стержень 11 примыкает к дугообразной формы направляющей 15, жестко установленной на кузове 3 локомотива. Внутренняя поверхность пустотелого стержня 5 снабжена шлицами, взаимосвязанными со шлицами, выполненными на верхней поверхности дополнительного стержня 11.

Работает торсионная рессора локомотива следующим образом. При движении локомотива по рельсовому пути из-за наличия его неровностей, пучин, стыков и так далее возникают поперечные колебания кузова по стрелке В, что способствует угловому повороту рычага 1, а так как он жестко связан с пустотелым стержнем 5, то последний получает, например, закрутку относительно его продольной оси по стрелке А. Закрутка пустотелого стержня 5 происходит относительно дополнительного стержня 11 за счет того, что он не подлежит провороту относительно продольной оси из-за наличия его квадратного сечения 12, расположенного в ответном, выполненном в кронштейне 14. Одновременно с угловым поворотом пустотелого стержня 5 происходит линейное перемещение дополнительного стержня 11 по стрелке С, так как последний касается дугообразной формы направляющей 15, которая получает угловой поворот совместно с кузовом 3 локомотива по стрелке В. Двигаясь в отверстии 13 и шлицах, выполненных в пустотелом стержне 5, дополнительный стержень 11 упруго деформирует, по этой же стрелке С, пружину сжатия 10. Такое поступательное движение дополнительного стержня 11 приводит к уменьшению длины участка l пустотелого стержня 5, который подвержен угловой упругой деформации, а так как эта длина становится меньшей, то жесткость пустотелого стержня 5 увеличивается, что и способствует эффективному демпфированию таких колебаний. После исчезновения динамической нагрузки, вызвавшей угловой поворот кузова 3 локомотива по стрелке В, последний возвращается в исходное положение и пустотелый стержень 5 под действием упругих сил сопротивления получает угловое перемещение в противоположном стрелке А направлении. В тоже время, дугообразной формы направляющая 15 занимает положение такое, как показано на чертеже, а дополнительный стержень 11 под действием сжатой пружины 10 перемещается в направлении, обратном стрелке С, и также занимает положение, показанное на чертеже. Далее процесс линейного перемещения по стрелке С дополнительного стержня 11 происходит неоднократно, что способствует постоянному изменению длины участка 1, а следовательно, и изменению крутильной жесткости торсиона.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет за счет изменения длины рабочей части торсиона эффективно демпфировать спектр динамических нагрузок, возникающих при поперечных колебаниях кузова локомотива.