НАРУЖНАЯ ПРУЖИНА СЖАТИЯ ДЛЯ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ТРЕХОСНОЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания трехосных тележек грузовых вагонов, в частности наружных пружин рессорных комплектов. Наружная пружина сжатия для рессорного подвешивания трехосной тележки грузового вагона, цилиндрическая, винтовая, представляющая собой брус, ось которого параллельна винтовой линии образующей цилиндра, с рабочими и опорными витками. Средний диаметр пружины находится в интервале от 175 мм до 181 мм. Индекс пружины, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка, находится в интервале от 4,861 до 5,028. Шаг навивки рабочих витков пружины находится в интервале от 56,10 мм до 59,00 мм. Высота пружины в свободном состоянии находится в интервале от 260 мм до 272 мм.

1. Наружная пружина сжатия для рессорного подвешивания трехосной тележки грузового вагона, цилиндрическая, винтовая, представляющая собой брус, ось которого параллельна винтовой линии образующей цилиндра, с рабочими и опорными витками, отличающаяся тем, что средний диаметр пружины находится в интервале от 175 мм до 181 мм, её индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, находится в интервале от 4,861 до 5,028, шаг навивки рабочих витков пружины находится в интервале от 56,10 мм до 59,00 мм, а высота пружины в свободном состоянии находится в интервале от 260 мм до 272 мм.

2. Наружная пружина сжатия для рессорного подвешивания трехосной тележки грузового вагона по п.1, отличающаяся тем, что при этом пружина выполнена из стали с пределом текучести не менее 1325 МПа.

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания трехосных тележек грузовых вагонов, в частности наружных пружин рессорных комплектов.

Из уровня техники известна трехосная тележка [патент на полезную модель RU 176097, B61F5/38, опубликован 28.12.2017г.], содержащая рессорное подвешивание, состоящее из четырех нелинейных рессорных комплектов, каждый из которых состоит из восьми двухрядных пружин, две из которых расположены под фрикционными клиньями, а остальные шесть под надрессорной балкой. Высота наружных пружин ниже внутренних, разность высот наружной и внутренней пружин равна сумме прогибов внутренних пружин под весом минимальной тары вагона, максимальных прогибов внутренних пружин при колебаниях вагона и величин допусков на отклонения статическом прогибе внутренних пружин и отклонения в высоте наружных пружин. При статическом прогибе 18-30 мм под тарой, разность высот наружной и внутренней подклиновых пружин составляет не менее 5 и не более 51 мм, а разность высот наружной и внутренней пружин под надрессорной балкой составляет не менее 35 мм и не более 51 мм.

Существенным недостатком данной конструкции является наличие в пружинном комплекте четырех разных пружин, изменяющихся по высоте в свободном состоянии, диаметру прутков и среднему диаметру. Данное исполнение конструкции увеличивает номенклатуру деталей пружинного комплекта, что в свою очередь увеличивает себестоимость пружинного комплекта в новом изделии и ведет к увеличению стоимости ремонта узла в эксплуатации. Также четыре разных типоразмера пружин в пружинном комплекте увеличивают трудоемкость сборки трехосных тележек грузовых вагонов, прежде всего связанную с подбором пружин комплекта по высоте.

Также известна конструкция трехосной тележки УВЗ-11А с нагрузкой от оси на рельсы до 25000 кгс [Логинов А.И., Афанаськин Н.Е. Вагоны-самосвалы – М.: Машиностроение, 1975, стр. 134-136], которой оборудованы шестиосные вагоны-самосвалы 2ВС-105 грузоподъемностью 105 т, содержащая рессорное подвешивание из четырех рессорных комплектов (два правых и два левых). Каждый рессорный комплект содержит три двухрядных пружины, состоящие из внутренней и наружной пружины, и четвертую наружную пружину, внутри которой расположен фрикционный амортизатор. Внутренние и наружные пружины имеют одинаковую номинальную высоту.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.

Существенным недостатком данной конструкции является ограниченность ее использования, а именно, эксплуатация вагонов в груженом состоянии на трехосных тележках с указанным рессорным подвешиванием возможна только при движении по путям необщего пользования (путям промышленных предприятий) со скоростью до 70 км/ч. Динамическая погонная нагрузка на железнодорожный путь от указанной тележки в вагоне с максимальной расчетной статической осевой нагрузкой при движении по путям общего пользования с конструкционной скоростью до 120 км/ч, установленной ГОСТ 34763.1-2021 «Тележки трех- и четырехосные грузовых вагонов железных дорог. Общие технические требования», превышает допускаемое значение динамической погонной нагрузки от тележки 168 кН/м согласно ГОСТ 34759-2021 «Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на железнодорожный путь и методы испытаний», что не позволяет эксплуатировать вагоны на данных тележках в груженом состоянии по железнодорожным путям общего пользования.

Снижение максимальной расчетной статической осевой нагрузки в указанной трехосной тележке до 22 тс также не позволит обеспечить необходимое значение динамической погонной нагрузки на железнодорожный путь от тележки при эксплуатации груженых вагонов на данных тележках с конструкционной скоростью до 120 км/ч по путям общего пользования в связи с недостаточным значением прогиба рессорного подвешивания.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании наружной пружины сжатия цилиндрической винтовой с геометрическими характеристиками, которые в комплекте с соответствующей внутренней пружиной сжатия цилиндрической винтовой, позволяют создать рессорное подвешивание трехосной тележки с конструкционной скоростью до 120 км/ч и максимальной расчетной статической осевой нагрузкой 22 тс, обеспечивающее безопасную эксплуатацию грузового вагона на таких тележках по железнодорожным путям общего пользования при выполнении требований ГОСТ 34763.1-2021 и ГОСТ 34759-2021.

Поставленная задача решается за счет того, что конструкция наружной пружины сжатия цилиндрической винтовой имеет средний диаметр витка в интервале от 175 мм до 181 мм, а её индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, находится в интервале от 4,861 до 5,028. Кроме того, шаг навивки рабочих витков пружины находится в интервале от 56,10 мм до 59,00 мм, а высота пружины в свободном состоянии находится в интервале от 260 мм до 272 мм.

Наружная пружина сжатия с данными техническими характеристиками позволяет увеличить значение расчетного статического прогиба рессорного подвешивания трехосной тележки, способствующее достижению показателей динамической погонной нагрузки на железнодорожный путь от тележки, не превышающих допускаемое значение 168 кН/м, обеспечивая тем самым безопасную эксплуатацию грузового вагона на трехосных тележках по железнодорожным путям общего пользования.

Выполнение наружной пружины из стали с пределом текучести не менее 1325 МПа обеспечивает запас по напряжениям от эксплуатационных нагрузок до допускаемых значений напряжений в пределах от 12,2% до 18,2%. При этом снижается вероятность излома прутков пружины и выхода из строя рессорного подвешивания трехосной тележки, что также положительно сказывается на безопасности эксплуатации грузового вагона на трехосных тележках предложенной конструкции.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что наружная пружина сжатия для рессорного подвешивания трехосной тележки грузового вагона, цилиндрическая, винтовая, представляющая собой брус, ось которого параллельна винтовой линии образующей цилиндра, с рабочими и опорными витками, средний диаметр которой находится в интервале от 175 мм до 181 мм, её индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, находится в интервале от 4,861 до 5,028, шаг навивки рабочих витков пружины находится в интервале от 56,10 мм до 59,00 мм, а высота пружины в свободном состоянии находится в интервале от 260 мм до 272 мм, при этом пружина выполнена из стали с пределом текучести не менее 1325 МПа.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что подобраны геометрические характеристики наружных пружин сжатия цилиндрические винтовые, которые в комплекте с соответствующими внутренними пружинами сжатия цилиндрическими винтовыми позволяют создать конструкцию рессорного подвешивания трехосной тележки с максимальной расчетной статической осевой нагрузкой 22 тс и конструкционной скоростью до 120 км/ч, обеспечивающей безопасную эксплуатацию по железнодорожным путям общего пользования и соответствующей требованиям действующей нормативной документации.

В таблице 1 приведены из множества вариантов несколько возможных вариантов изготовления наружных пружин сжатия цилиндрических винтовых.

В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания.

Таблица 1 – Выборочные варианты исполнения пружин наружных для рессорного подвешивания трехосной тележки грузового вагона.