Устройство для соединения кузова с рамой пассажирского вагона
Устройство для соединения кузова (1) с рамой (2) пассажирского вагона содержит расположенные между кузовом (1) и рамой (2) в районе ее шкворневых балок (4) упругие опоры (3), каждая их которых выполнена в виде связанных с нижней поверхностью кузова (1) упруго деформируемых элементов (8), контактирующих с верхней поверхностью рамы (2) и с закрепленными на ней по бокам упруго деформируемых элементов (8) вдоль продольной оси вагона упорами (13). Для снижения уровня шума, повышения эффективности энергопоглощения и безопасности пассажиров, в том числе и в аварийной ситуации предлагается в каждой упругой опоре (3) между каждым из боковых упоров (13) и упругими элементами (8) установить телескопически сочлененную пару из пластически деформируемого трубчатого элемента (11) и соосного ему пуансона (12). Упруго деформируемые элементы (8) могут быть закреплены на оребренном конце стержня (6), верхний конец которого жестко соединен с кузовом (2), а снизу и с боков они могут быть охвачены кожухом (9), расположенным относительно стержня (6) и его ребер (7) с зазорами (10). Каждый трубчатый элемент (11) может быть выполнен с раструбом (14), с которым сочленена головка (15) пуансона (12), наружный диаметр которой больше внутреннего элемента (11). 3 з.п. ф-лы, 5 фиг. чертежей.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к вагоностроению и может использоваться в узлах соединения несущего кузова с рамой вагона для амортизации, снижения уровня шума в эксплуатации и для защиты пассажиров и кузовов вагона в аварийной ситуации.
Существующие и эксплуатирующиеся в настоящее время пассажирские вагоны оснащены устанавливаемыми на торцах их рам поглощающими аппаратами для снижения и смягчения ударных нагрузок в горизонтальной плоскости, возникающих при трогании составов, во время их движения, при сцеплении вагонов и их соударения в процессе маневровой работы, а также устанавливаемыми между рамой и тележками амортизаторами, воспринимающими вертикальные нагрузки [1].
Энергоемкость известных поглощающих аппаратов рассчитана из условия восприятия эксплуатационных ударных нагрузок, возникающих при небольших скоростях соударения, не превышающих 12 км/час, а амортизационная подвеска на тележках не может эффективно осуществлять вибро- и шумопоглощение во всем спектре воздействующих на кузов вагона частот.
Известно также оснащение локомотивов (головных вагонов) железнодорожного состава ударными поглощающими элементами, предназначенными для восприятия значительных ударных нагрузок, возникающих в аварийных ситуациях, например, при столкновении с другим
составом или каким-либо препятствием на пути [2]. Для этого на переднем торце рамы головного вагона устанавливаются сменные элементы, осуществляющие энергопоглощение за счет их пластической деформации в процессе аварийной ситуации. Такие энергопоглощающие элементы могут устанавливаться и в буферах, закрепленных по торцам рам вагонов [3].
Однако, установка на головном вагоне (локомотиве) нескольких достаточно больших поглощающих элементов, не обеспечивает сохранность всех вагонов состава и безопасность их пассажиров, в частности, если соударение произошло не с головным вагоном, или с отдельно движущимся вагоном (группой вагонов). Не обеспечивает достаточную надежность и установка двух поглощающих элементов в буферах вагона, являющихся, к тому же, источниками шума в процессе движения состава.
Наиболее близким к заявленному является устройство для соединения кузова с рамой вагона, содержащее расположенные между кузовом и рамой в районе ее шкворневых балок, четыре упругие опоры, воспринимающие как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, при этом каждая из этих опор выполнена в виде закрепленного на кузове жесткого элемента, на нижнем конце которого закреплен пакет упруго деформируемых элементов, контактирующих с верхней поверхностью рамы и с закрепленными на ней по бокам от упруго деформируемых элементов вдоль продольной оси вагона упорами [4].
Известное устройство достаточно просто в конструктивном отношении, имеет небольшую массу и габаритные размеры и обеспечивает снижение ударных нагрузок за счет фрикционного взаимодействия и упругой деформации пакетов
резино-металлических элементов, а также шумопоглощение, но оно недостаточно эффективно и рассчитано на восприятие и гашение эксплуатационных нагрузок.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявляемой полезной модели, заключается в упрощении конструкции, снижении уровня шума, возникающего в процессе эксплуатации вагона и в повышении эффективности энергопоглощения и безопасности пассажиров в аварийной ситуации за счет использования энергопоглощающих элементов из пластично деформируемого материала.
Для достижения указанного технического результата в заявляемом устройстве для соединения кузова с рамой пассажирского вагона, содержащем расположенные между кузовом и рамой в районе ее шкворневых балок упругие опоры, каждая из которых выполнена в виде связанных с нижней поверхностью кузова упруго деформируемых элементов, контактирующих с верхней поверхностью рамы и с закрепленными на ней по бокам от упруго деформируемых элементов вдоль продольной оси вагона упорами, предлагается в каждой упругой опоре между каждым из боковых упоров и упругими элементами установить телескопически соединенную пару из пластически деформируемого трубчатого элемента и соосного ему пуансона, осуществляющего его деформацию в аварийной ситуации.
В каждой упругой опоре упруго деформируемые элементы могут быть закреплены на оребренном нижнем конце стержня, верхний конец которого
жестко соединен с кузовом, а также снизу и с боков могут быть закрыты кожухом, расположенным относительно стержня и его ребер с зазорами.
Кроме того, каждый трубчатый элемент из пластически деформируемого материала может быть выполнен с раструбом, с которым сочленена головка пуансона, наружный диаметр которой больше внутреннего диаметра трубчатого элемента.
Возможное конструктивное исполнение заявляемой полезной модели проиллюстрировано на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 - показан пассажирский вагон, вид спереди.
На фиг.2 - показан пассажирский вагон, вид с торца.
На фиг.3 - представлена одна из упругих опор, вид спереди.
На фиг.4 - представлена одна из упругих опор, вид сбоку.
На фиг.5 - представлена одна из упругих опор, вид сверху.
На фиг.1 и 2 представлен фрагмент пассажирского вагона, в котором кузов 1 соединен с рамой 2 посредством упругих опор 3, которые могут быть расположены между кузовом 1 и рамой 2 в районе ее хребтовых балок 4 по бокам от центральной вертикальной плоскости 5 вагона. Количество упругих опор 3 может быть и больше четырех (например, восемь) и располагаться они могут симметрично по плоскости разъема кузова 1 с рамой 2 не только в районе хребтовых балок 4.
Каждая упругая опора 3 (см. фиг.3) выполнена в виде жестко закрепленного на кузове 1 стержня 6, нижний конец которого выполнен с оребрением 7. На оребрении 7 стержня 6 закреплены упруго деформируемые элементы 8, которые
могут быть выполнены из резины и заключены в кожух 9, расположенный относительно стержня 6 и оребрения 7 с зазорами 10.
Каждая упругая опора 3 контактирует по торцам с кузовом 1 и рамой 2, а боковыми частями через трубчатые элементы 11 и сочленные с ними пуансоны 12 - с закрепленными на раме 2 вдоль продольной оси вагона упорами 13. Трубчатые элементы 11 выполнены из пластично деформируемого материала и образуют с пуансонами 12 телескопически сочлененные пары, при этом каждый трубчатый элемент 11 выполнен с раструбом 14, с которым контактирует головка 15 пуансона 12, наружный диаметр которой Д больше внутреннего диаметра d трубчатого элемента 11 (фиг.5).
В процессе эксплуатации пассажирского вагона действующие на него как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки и возмущения от взаимодействия с путем и соседними вагонами амортизируются и демпфируются упругими опорами 3, рессорным подвешиванием 16 на тележках 17 вагонов, а ударные нагрузки в горизонтальной плоскости, возникающие при трогании с места, движении и маневровой работе смягчаются также и поглощающими аппаратами ударно-тяговых устройств 18.
В случае же возникновения аварийной ситуации (столкновение с другим транспортным средством или с препятствием) независимо от направления возникающей ударной нагрузки (спереди или сзади), а также от того, находится вагон в составе или нет, вступает в силу вторая ступень защиты - срабатывают энергопоглощающие элементы, выполненные в виде пластично деформируемых трубчатых элементов 11.
От возникающих при этом существенно больших ударных нагрузок происходит относительное смещение на длине хода S трубчатых элементов 11 и пуансонов 12 и возникающая при этом пластическая деформация трубчатых элементов 11 в купе с интенсивным трением приводят к рассеиванию энергии соударения и снижению возникающих при этом сил, способствуя сохранению целостности кузова 1 и безопасности пассажиров.
Источники информации:
[1] Б.К.Спиридонов, И.Ф.Пастухов «Конструкция и расчет вагонов», М. Машиностроение, 1980 г., стр.34-68.
[2] ЕР, №0923481, В61F 19/04, 1998 г.
[3] ЕР, №1247716, В61G 11/16, 2002 г.
[4] US, №2728305, 105-454, 1955 г.
[5] ЕР, №0552408, В62Д 24/00, 1992 г.
[6] ЕР, №0742132, В61F 1/14, 1996 г.
1. Устройство для соединения кузова с рамой пассажирского вагона, содержащее расположенные между кузовом и рамой в районе шкворневых балок упругие опоры, каждая из которых выполнена в виде связанных с нижней поверхностью кузова упругодеформируемых элементов, контактирующих с верхней поверхностью рамы и с закрепленными на ней по бокам от упругодеформируемых элементов вдоль продольной оси вагона упорами, отличающееся тем, что в каждой упругой опоре между каждым из боковых упоров и упругими элементами установлена телескопически сочлененная пара из пластически деформируемого трубчатого элемента и соосного ему пуансона, осуществляющего его деформацию в аварийной ситуации.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждой упругой опоре упругодеформируемые элементы закреплены на оребренном нижнем конце стержня, верхний конец которого жестко соединен с кузовом.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что закрепленные на оребренном конце стержня упругодеформируемые элементы снизу и с боков охвачены кожухом, расположенным относительно стержня и его ребер с зазорами.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый трубчатый элемент из пластично деформируемого материала выполнен с раструбом, с которым сочленена головка пуансона, наружный диаметр которой больше внутреннего диаметра трубчатого элемента.
