фрикционный амортизатор тележки грузового вагона

Формула изобретения

Фрикционный амортизатор тележки грузового вагона, содержащий клин, установленный на пружинах рессорного подвешивания, взаимодействующий наклонной частью с надрессорной балкой, а вертикальной с фрикционной планкой боковой рамы, отличающийся тем, что верхняя и наклонная части клина выполнены армированными на участках, равных 1/3 длины всей фрикционной поверхности, при этом армированы соответствующие поверхности фрикционной планки и надрессорной балки в средней зоне соприкосновения с клином на величину, также равную 1/3 фрикционной поверхности, причем коэффициенты трения фрикционных поверхностей обратно пропорциональны нагрузкам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к центральному рессорному подвешиванию тележки грузовых вагонов.

Известно фрикционное демпфирующее устройство, содержащее подвижный и неподвижный корпусные элементы с контактирующими между собой фрикционным пластинами, причем последние выполнены составными из последовательно расположенных деталей с различным коэффициентом трения. (См. SU, авт. свид. N 1687960, кл. F 16 F 7/08, B 61 G 9/10, 1991 г.)

Недостатком известного устройства является то, что с его помощью невозможно решать вопросы, связанные с гашением колебаний, когда фрикционные поверхности должны иметь переменные коэффициенты трения. Устройство работает как амортизатор удара с уменьшающимися коэффициентами трения по мере увеличения хода устройства.

За прототип выбран фрикционный амортизатор тележки грузового вагона, содержащий клин, установленный на пружинах рессорного подвешивания, взаимодействующий наклонной частью с надрессорной балкой, а вертикальной с фрикционной планкой боковой работы, причем нижний и наклонный участки клина выполнены многослойными с коэффициентами трения слоев, увеличивающимися в глубину. (См. SU, авт. свид. N 1437277, B 61 F 5/12, 1988 г.)

Однако при работе фрикционного амортизатора тележки на порожнем и груженом режиме не решен вопрос об управлении триботехническими характеристиками. При износах клина в глубину по вертикальной или наклонной плоскости амплитуды колебаний будут расти, т.к. уменьшенная геометрия от износа позволяет колебаться на пружине с большим размахом, норма должна быть 6 мм, а фактически амплитуда достигает 30 мм. Это обстоятельство приводит к резкому увеличению скоростей скольжения и ухудшению динамических характеристик системы (вагона).

Цель изобретения управлять фрикционными характеристиками в груженых и порожних режимах работы амортизаторов.

Цель достигается тем, что в известном фрикционном амортизаторе тележки, содержащем клин, установленный на пружинах рессорного подвешивания, взаимодействующий наклонной частью с надрессорной балкой, а вертикальной с фрикционной планкой боковой рамы, верхняя и наклонная части клина выполнены армированными на участках, равных 1/3 длины всей фрикционной поверхности, при этом армированы соответствующие поверхности фрикционной планки и надрессорной балки в средней зоне соприкосновения с клином на величину, также равную 1/3 фрикционной поверхности, причем коэффициенты трения фрикционных поверхностей обратно пропорциональны нагрузкам.

На фиг. 1 дан фрикционный амортизатор тележки грузового вагона; фиг. 2 - схема взаимодействия поверхностей трения 4, 5.

Фрикционный амортизатор состоит из клина 1 (см. фиг. 1), установленного на пружинах 2 рессорного подвешивания, с выступом 3. Клин 1 имеет вертикальную 4 и наклонную 5 поверхности трения. Клин 1 взаимодействует наклонной поверхностью 5 трения с надрессорной балкой 6, а вертикальной поверхностью 4 трения с фрикционной планкой 7.

Вертикальная поверхность 4 трения содержит верхнюю фрикционную часть 8, предназначенную для груженного режима, и нижнюю фрикционную часть 9, предназначенную для порожнего режима работы (см. фиг. 1). Верхняя фрикционная часть 8 вертикальной поверхности 4 трения клина 1 выполнена с вплавленной арматурой 10 (см. фиг. 2) на расстоянии 1/3 от края клина. Нижняя фрикционная часть 9 вертикальной поверхности 4 трения клина 1 многослойное износостойкое покрытие 11 с переменными фрикционными характеристиками (с переменным коэффициентом трения скольжения, который увеличивается в глубину от слоя к слою).

Фрикционная планка 7 имеет три зоны I, II, III, причем каждая из них составляет 1/3 от всей длины L планки. Во второй зоне на поверхности трения 8 заплавлена арматура 10 (см. фиг. 3).

Наклонная поверхность 5 клина 1 также имеет три зоны I, II, II, каждая из которых составляет по ширине 1/3 L, где L ширина фрикционной поверхности (см. фиг. 2), наклонная поверхность 5 надрессорной балки 6 также имеет три зоны, средняя из которых армирована прутками 10.

Арматуру 10 в виде прутков накладывают на фрикционные поверхности, засыпают износостойким слоем шихты и с помощью индукционной наплавки заплавляют прутки.

Фрикционный амортизатор работает следующим образом.

Работа фрикционного амортизатора начинается с порожнего режима. В этот момент работа сил трения на поверхности 4 и 5 разная. В порожнем режиме благодаря пружине 2 клин 1 находится выше фрикционной планки 7 и надрессорной балки 6 (значение 3-6 мм). Чтобы обеспечить нормальное скольжение клина вниз при увеличении силы трения, должно соблюдаться условие

F₅ 2F₄,

где F₅ сила трения по поверхности наклонной клина;

F₄ сила трения по вертикальной поверхности;

F₄ Nf₄, где N сила давления зависит от P - нагрузки (груженый порожний режим);

f коэффициент трения.

Исходя из этого условия, при рабочем (груженом) режиме, т.е. когда N остается постоянной величиной, благодаря коэффициентам трения f₅, f₄ клин легко выходит на режим скольжения. При взаимном перемещении поверхности трения 4 и 5 происходят действия (см. фиг. 2):

верхнее положение клина 1 относительно фрикционной планки 7 и надрессорной балки 6 выход на скольжение (коэффициент трения f₁ 0,2);

среднее положение, после скольжения входя в зону II зоной I, коэффициент трения нарастает от f₁ 0,2 до f₂ 0,4, а в зоне наложения зоны I на зону II коэффициент трения увеличивается до f₃ 0,6;

выходя на зону III зоной I коэффициент трения начинает снижаться до f₃ 0,2.

В результате возврат клина 1 в исходное (порожнее положение) вверх будет свободным, т.к. при уменьшении сил трения F₅, F₄ (при снятии нагрузки) уменьшается и коэффициент трения, что обеспечивает свободное вхождение на скольжение.

Использование фрикционного амортизатора тележки грузового вагона позволяет за счет выполнения фрикционных поверхностей клина, планки и надрессорной балки армированными регулировать триботехнические характеристики амортизатора в порожнем и груженом режимах.