клин фрикционный для чего нужен
ФРИКЦИОННЫЕ ГАСИТЕЛИ КОЛЕБАНИЙ
Назначение и виды гасителей колебаний
Качество рессорного подвешивания вагонов определяется гибкостью их упругих элементов (рессор, пружин). Чем более гибки рессоры, тем лучше они смягчают толчки, возникающие при движении вагона по неровности пути. Однако с увеличением гибкости рессор возрастают свободные колебания кузова, поэтому кузов вагона будет долго раскачиваться на рессорном подвешивании. Для гашения этих колебаний в рессорном подвешивании тележек грузовых и пассажирских вагонов наряду с пружинами применяют особые устройства, называемые гасителями колебаний. Работая одновременно с пружинами, гасители колебаний создают диссипативные (рассеивающие) силы, необходимые для гашения или ограничения амплитуд колебаний вагона или его частей при резонансе.
По виду диссипативных сил основные конструкции гасителей колебаний, применяемые в вагонах, можно разделить на следующие группы:
Резиновые рессоры и пневморессоры имеют диссипативные силы, аналогичные силам сопротивления вязкого трения.
Листовые рессоры относятся к фрикционным гасителям с сухим трением.
Кроме перечисленных основных типов гасителей колебаний, имеются гасители, создающие силы сопротивления вязкого и сухого трения (резинофрикционные, резиногидравлические и др.).
Устройство фрикционных гасителей колебаний
Гаситель колебаний с постоянной силой трения показан на рисунке.
В пазах 5 надрессорной балки с каждой стороны вмонтирован башмак 2, в котором помещены стакан 3 и пружина 4. Стакан 3 прижат пружиной 4 к фрикционной планке 1 боковой рамы тележки. Сила трения этого гасителя возникает при относительном перемещении стакана 3 и фрикционной планки 1. Величина силы трения зависит от усилия предварительного сжатия пружины и её жёсткости, а также от коэффициента трения между стаканом и фрикционной планкой.Существенным недостатком фрикционных гасителей с поступательным движением частей является неравномерный износ их частей в процессе эксплуатации, вследствие чего изменяется характеристика гасителя.
Этих недостатков не имеет дисковый фрикционный гаситель колебаний, изображенный на следующем рисунке.
Дисковый фрикционный гаситель колебаний с постоянной
силой трения: 1, 3 – поводок; 2 – фрикционная прокладка;
4 – болт; 5 – резиновая прокладка; 6 – диск; 7 – пружина
Такой гаситель имеет стальной диск 6, соединенный с поводком 1, который при помощи пружины 7, болта 4, поводков 3 и резиновых прокладок 5 зажат между двумя фрикционными прокладками 2 из асбестовой массы. Поводками 1 или 3 гаситель крепится к рессорному подвешиванию вагона. При относительном перемещении поводков 1, 3 и соответственно диска 6 и прокладок 2 возникают силы трения постоянной величины. Сила трения регулируется сжатием пружин 7.
Фрикционный гаситель колебаний для тележек грузовых вагонов модели 18-100
Наибольшее распространение в тележках грузовых вагонов получил клиновый фрикционный гаситель колебаний. Принцип его действия показан на рисунке. Он состоит из двух клиньев 2, на которые сверху опирается надрессорная балка тележки 1; в этом месте надрессорная балка имеет наклонные поверхности (показана зеленой трапецией). Благодаря наклонной поверхности вертикальная сила раскладывается на две составляющие. Горизонтальная составляющая порождает силу трения между клином и специальной фрикционной планкой 3. Вследстивие трения и гасятся колебания.
Фрикционный клиновой гаситель колебаний тележки модели 18-100:
1 – фрикционный клин; 2 – фрикционная планка; 3 – пружины рессорного
комплекта; 4 – боковая рама тележки; 5 – надрессорная балка тележки
На данном рисунке хорошо видны фрикционные клинья (фиолетовым цветом)
На фото показаны фрикционные планки, приклепанные к центральному проему боковой рамы
На этой фотографии хорошо видны и клинья и фрикционные планки.
Кликните по рисунку, если хотите посмотреть крупнее
Гаситель колебаний трехосной тележки УВЗ-9М
На рисунке приведен гаситель колебаний 3-осной тележки типа УВЗ-9М.
Этот гаситель имеет переменные силы трения, пропорциональные перемещениям. Нагрузка от надрессорной балки тележки через прокладку 1 и нажимной конус 2 передаётся на два раздвижных клина 3. При деформациях рессорного комплекта эти раздвижные клинья перемещаются внутри стакана 6, прижимаясь к последнему, благодаря чему между их цилиндрическими поверхностями развиваются силы трения. Восстановление сжатого гасителя обеспечивается пружиной 5, размещённой между фланцем стакана 6 и опорным кольцом 4.
Фрикционный гаситель колебаний пассажирских тележек
В буксовом подвешивании тележек типов КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ, ТВЗ-ЦНИИ-М пассажирских вагонов установлены фрикционные гасители, размещённые внутри наружных пружин 11 буксового рессорного подвешивания.
Фрикционный гаситель колебаний тележки КВЗ-ЦНИИ с переменной силой трения: 1 – шпинтон; 2 – втулка шпинтона; 3 – внутренняя пружина; 4 – нажимное кольцо; 5 – фрикционный сектор; 6 – резиновая прокладка; 7 – тарельчатая рессора; 8 – корончатая гайка; 9 – металлическая прокладка; 10 – кожух; 11 – наружная пружина
В этом гасителе имеется втулка шпинтона 2, надетая на шпинтон 1 рамы тележки. Вокруг втулки расположены шесть фрикционных конусных секторов 5. В комплект гасителя входят: верхнее и нижнее опорные (нажимные) кольца 4, внутренняя пружина 3. Упругие элементы подвешивания совместно с гасителями колебаний амортизируют толчки, уменьшают динамические силы и повышают плавность хода. Принцип действия гасителя колебаний основан на возникновении сил трения между фрикционными секторами 5 и втулкой шпинтона 2 при их взаимных смещениях во время колебаний рамы тележки относительно буксы. Под давлением пружины 3 конусные нажимные кольца 4 прижимают секторы 5 к втулке 2. Сила прижатия секторов 5 к втулке шпинтона 2 определяется жёсткостью внутренней пружины 3 и углом наклона опорных поверхностей колец 4 и секторов 5. На нарезную часть шпинтона 1 навёртывается корончатая гайка 8, под которую ставится тарельчатая рессора 7, предназначенная для фиксации втулки шпинтона 2. Отличие от всех предыдущих гасителей в том, что клинья здесь не раздвигаются, а наоборот ссдвигаются, прижимаясь к фрикционной втулке.
Для уменьшения высокочастотных колебаний рамы и снижения шума под наружную пружину 11 ставят по две резиновые прокладки 6, защищаемые от истирания металлическими кольцами 9. Причём верхнее кольцо сварено за одно целое с кожухом 10.
Расположение частей гасителя колебаний внутри пружины 11 затрудняет его осмотр и смену в процессе эксплуатации вагона.
Одним из основных недостатков всех фрикционных гасителей колебаний является то, что они имеют большие силы трения покоя, препятствующие прогибам рессорного подвешивания, когда величина возмущающей силы меньше силы трения самого гасителя.
Описание, назначение, принцип действия фрикционных клиньев вагона
Качество рессорного подвешивания вагонов определяется гибкостью их упругих элементов (рессор, пружин). Чем более гибки рессоры, тем лучше они смягчают толчки, возникающие при движении вагона по неровности пути. Однако с увеличением гибкости рессор возрастают свободные колебания кузова, поэтому кузов вагона будет долго раскачиваться на рессорном подвешивании. Для гашения этих колебаний в рессорном подвешивании тележек грузовых и пассажирских вагонов наряду с пружинами применяют особые устройства, называемые гасителями колебаний. Наибольшее распространение в тележках грузовых вагонов получил клиновый фрикционный гаситель колебаний. Принцип его действия показан на рисунке 7. Он состоит из двух клиньев 2, на которые сверху опирается надрессорная балка тележки 1; в этом месте надрессорная балка имеет наклонные поверхности (показана зеленой трапецией). Благодаря наклонной поверхности вертикальная сила раскладывается на две составляющие. Горизонтальная составляющая порождает силу трения между клином и специальной фрикционной планкой 3. Вследстивие трения и гасятся колебания.
рис.7. Принцип действия фрикционного гасителя колебаний
Клиновой гаситель колебаний, имеющий силы трения, пропорциональные перемещениям, но различной величины для нисходящего и восходящего движений, применён практически во всех тележках грузовых вагонов. Силы трения в этих гасителях возникают при относительном вертикальном и горизонтальном перемещениях трущихся поверхностей клиньев 1 по фрикционным планкам 2, укреплённым на колонках боковых рам тележки. Следовательно, клиновые гасители могут гасить вертикальные и горизонтальные колебания. Они отличаются простотой конструкции, надёжностью в эксплуатации и широко применяются в тележках грузовых вагонов.
рис. 8. Фрикционный клиновой гаситель колебаний тележки модели 18-100:
1 – фрикционный клин; 2 – фрикционная планка; 3 – пружины рессорного
комплекта; 4 – боковая рама тележки; 5 – надрессорная балка тележки
рис. 9. Фрикционный гаситель колебаний тележки КВЗ-ЦНИИ с переменной силой трения: 1 – шпинтон; 2 – втулка шпинтона;3 – внутренняя пружина; 4 – нажимное кольцо; 5 – фрикционный сектор; 6 – резиновая прокладка; 7 – тарельчатая рессора; 8 – корончатая гайка; 9 – металлическая прокладка; 10 – кожух; 11 – наружная пружина
В буксовом подвешивании тележек типов КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ, ТВЗ-ЦНИИ-М пассажирских вагонов установлены фрикционные гасители, размещённые внутри наружных пружин 11 буксового рессорного подвешивания.
В этом гасителе имеется втулка шпинтона 2, надетая на шпинтон 1 рамы тележки. Вокруг втулки расположены шесть фрикционных конусных секторов 5. В комплект гасителя входят: верхнее и нижнее опорные (нажимные) кольца 4, внутренняя пружина 3. Упругие элементы подвешивания совместно с гасителями колебаний амортизируют толчки, уменьшают динамические силы и повышают плавность хода. Принцип действия гасителя колебаний основан на возникновении сил трения между фрикционными секторами 5 и втулкой шпинтона 2 при их взаимных смещениях во время колебаний рамы тележки относительно буксы. Под давлением пружины 3 конусные нажимные кольца 4прижимают секторы 5 к втулке 2. Сила прижатия секторов 5 к втулке шпинтона 2 определяется жёсткостью внутренней пружины 3 и углом наклона опорных поверхностей колец 4 и секторов 5. На нарезную часть шпинтона 1навёртывается корончатая гайка 8, под которую ставится тарельчатая рессора 7, предназначенная для фиксации втулки шпинтона 2. Отличие от всех предыдущих гасителей в том, что клинья здесь не раздвигаются, а наоборот сдвигаются, прижимаясь к фрикционной втулке. Для уменьшения высокочастотных колебаний рамы и снижения шума под наружную пружину 11 ставят по две резиновые прокладки 6, защищаемые от истирания металлическими кольцами 9. Причём верхнее кольцо сварено за одно целое с кожухом 10. Расположение частей гасителя колебаний внутри пружины 11 затрудняет его осмотр и смену в процессе эксплуатации вагона. Одним из основных недостатков всех фрикционных гасителей колебаний является то, что они имеют большие силы трения покоя, препятствующие прогибам рессорного подвешивания, когда величина возмущающей силы меньше силы трения самого гасителя.
Библиография
2. Быков Б.В. Устройство и техническое обслуживание пассажирских вагонов – М.: Желдориздат, Трансинфо, 2006. – 344 с.
4. Лукин В.В., Федосеев П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс.: учебник для вузов ж.-д.трансп./ под ред. В.В. Лукина – М.: Маршрут. – 2004 – 424с.
Зачем нужны фрикционные клинья?
Поезда сегодня являются одним из наиболее популярных и удобных видов транспорта. Они активно используются для пассажирских перевозок на дальние расстояния, а также транспортировки грузов. Их надежность, безопасность, долговечность и комфорт в значительной мере определяются качеством функциональных элементов и деталей.
Так, например, при движении поезда могут постоянно возникать сильные толчки и колебания на неровностях. Первые смягчаются с помощью применения рессор. Причем эффект определяется тем, насколько гибкие эти элементы. Однако это свойство, уменьшая толчки, одновременно ведет к усилению колебаний. То есть кузов вагона на рессорном подвешивании находится в довольно свободном положении. Он будет достаточно сильно и долго раскачиваться, если не применить фрикционные клинья. Данная деталь является гасителем подобных колебаний. Приобрести клин фрикционный Ханина можно в компании ООО «УкрМашСервис». Здесь представлены также все необходимые для железнодорожного строительства материалы – от путевых гаек и болтов до рельс и шпал. Компания ведет свою деятельность уже около десяти лет и является лидером в своей сфере. Помимо поставок готовой продукции предприятие также занимается изготовлением изделий по чертежам заказчика. Вся продукция компании сертифицирована. Ее доставка может быть оперативно выполнена в любую точку страны.
Фрикционные клинья – это крайне важная связующая деталь боковых рам вагона и надрессорной балки. Износ последней значительно снижается благодаря использованию данного элемента – он продлевает ей жизнь примерно в два раза. К тому же, благодаря таким клиньям риск зависания, схватывания и задиров сильно уменьшается.
Данные элементы широко применяются в конструкции тележки грузового вагона. Они расположены между наклонной частью ее боковой рамы и вертикальной поверхностью рессорного проема.
Фрикционные клинья могут быть выполнены из стали либо чугуна. Как правило, большого значения выбор материала не имеет. Оба варианта имеют примерно одинаковые характеристики. Они довольно устойчивы к износу – их хватает на 210 тысяч километров. После такого пробега элементы рекомендуется сменить.
Выбор этих деталей зависит в основном от того, какие характеристики у грузовых тележек, для которых они приобретаются. В нашем государстве более востребованы чугунные клинья. Их чаще устанавливают для гашения колебаний.
Клин фрикционный
Владельцы патента RU 2711017:
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано в конструкции фрикционных демпферов вагонных тележек. Клин фрикционный содержит верхнюю, наклонную, боковые стенки, опорную площадку с кольцевым буртом и внутреннее ребро. В верхней стенке выполнено сквозное отверстие, прилегающее к внутренней поверхности вертикальной стенки. Ребро повторяет профиль наклонной стенки. В боковых стенках выполнены отверстия, представляющие собой комбинацию трех дуг и прямой. Достигается уменьшение металлоемкости фрикционного клина. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области железнодорожного машиностроения, а именно, к средствам соединения между тележкой и рамой железнодорожного вагона, которые предназначены для гашения колебаний тележек.
Известные клинья фрикционные отличаются высокой материалоемкостью, что связано с их регламентированными габаритами, требуемыми для размещения и установки в тележках железнодорожных вагонов, а также с необходимостью обеспечения их высокой прочности в сложных условиях эксплуатации во время движения железнодорожного вагона, поэтому основной задачей по улучшению эксплуатационных свойств фрикционного клина является совершенствование его конструкции и технологии изготовления с целью увеличения прочности, износостойкости и долговечности, что приводит к неоправданно увеличенной массе клина и к не технологичности изготовления.
Однако в современных отраслевой и экономической ситуациях все больше возрастают требования, предъявляемые к минимизации материалоемкости фрикционных клиньев, оправданной с точки зрения обеспечения требуемых прочностных характеристик, необходимых для обеспечения надежной, долговременной работы во время эксплуатации.
В патенте RU 186214 U1 описан клин фрикционный, выполненный в виде полого корпуса, который включает опорную площадку, выступ, две боковые стенки, заднюю стенку, верхнюю и переднюю стенки, сопряженные между собой наклонной стенкой, имеющей рабочие поверхности, разделенные углублением, внутреннее ребро. Отмечено, что боковые стенки и внутреннее ребро выполнены со сквозными отверстиями, на наружной поверхности опорной площадки выполнена кольцевая канавка под установку пружины, задняя стенка имеет кольцевую канавку, идентичную кольцевой канавке опорной площадки, и выступ, разница длин между выступом на задней стенке и выступом на опорной площадке составляет не более 20%.
В заявке RU 98108808 А1 описан клин фрикционный, выполненный в виде чугунного полого корпуса, состоящего из наклонной стенки, верхней, вертикальной и нижней и боковых стенок, при этом нижняя стенка снабжена местом под спиральные пружины, боковые стенки снабжены ребрами жесткости, а корпус клина внутри разделен на две части сплошным ребром жесткости, отмечено также, что стенки и ребра жесткости клина выполнены одной толщины из чугуна.
Известен клин фрикционный, изготавливаемый по чертежу 1698.00.003 ПКБ ЦВ ОАО «РЖД», 2006 г., который включает полый корпус с опорной площадкой, передним ребром и кольцевым буртиком под пружины, верхнюю горизонтальную и переднюю вертикальную стенки, сопрягаемые с наклонной стенкой, имеющей рабочую поверхность, внутреннее сплошное ребро и боковые стенки со сквозными отверстиями,
Все эти известные клинья фрикционные характеризуются неоправданно высокой материалоемкостью, что прежде всего связано с неоправданно завышенными толщинами некоторых конструктивных элементов, не сочетающихся с их сбалансированностью по напряжениям, с выполнением конструктивных элементов равнотолщинными, с выполнением внутреннего ребра сплошным, делящим корпус на две отдельные части и т.д.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание усовершенствованного фрикционного клина со сниженной материалоемкостью, в котором при этом обеспечены прочностные характеристики, необходимые для надежной и долговечной эксплуатации.
Изобретение поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 фрикционный клин показан в разрезе; на фиг. 2 показано сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 показан вид сверху фиг. 1; на фиг. 4 показан вид Б фиг. 1.
Как показано на графических материалах, фрикционный клин выполнен в виде полого корпуса, который включает верхнюю горизонтальную стенку 1, опорную площадку 2 с выступающим вниз кольцевым буртиком 3, предназначенным для взаимодействия с подклиновой пружиной рессорного комплекта (на фиг. не показано), сквозное отверстие 4, переднее горизонтальное ребро 5, внутреннее ребро 6, переднюю вертикальную стенку 7, которая может быть выполнена, как и во многих известных используемых фрикционных клиньях толщиной 12 мм. Полый корпус фрикционного клина включает также наклонную стенку 8, сопряженную с верхней горизонтальной 1 и с передней вертикальной 7 стенками. Наклонная стенка 8, как и в известных клиньях фрикционных, имеет опорную рабочую поверхность, предназначенную для взаимодействия с наклонной поверхностью надрессорной балки (на фиг. не показано). Две противоположные боковые стенки 9 выполнены с одинаковыми, расположенными друг напротив друга сквозными отверстиями 10. Как и в известных клиньях фрикционных задняя вертикальная стенка 11 полого корпуса выполнена с возможностью взаимодействия с вертикальной опорной поверхностью боковой рамы тележки железнодорожного вагона через опорную поверхность (на фиг. не показано).
Верхняя горизонтальная стенка 1 выполнена со сквозным отверстием 12, которое с одного края примыкает к внутренней поверхности задней вертикальной стенки 11. Наличие в полом корпусе сквозного отверстия 12 снижает материалоемкость и, следовательно, вес клина фрикционного, но не уменьшает прочностные характеристики, поскольку верхняя горизонтальная стенка 1 не несет силовой нагрузки при эксплуатации фрикционного клина. Проведенные исследования и испытания опытных образцов фрикционного клина показали, что возможно также снижение толщины верхней горизонтальной стенки 1 до 8-10 мм без снижения прочностных характеристик корпуса, которые необходимы при взаимодействии клина фрикционного с соответствующими конструктивными элементами тележек вагонов во время эксплуатации. Внутреннее ребро 6 выполнено частично выступающим внутрь корпуса от внутренней поверхности наклонной стенки 8 и внутренней поверхности передней вертикальной стенки 7, при этом оно имеет изогнутую форму и состоит из двух частей 13, 14, каждая из которых имеет толщину, предпочтительно 15 мм, и выступает внутрь полости корпуса на 12 мм. Как показано на фигурах чертежей, торцевая поверхность одной части 13 внутреннего ребра 6 параллельна внутренней поверхности наклонной стенки 8, а торцевая поверхность другой его части 14 параллельна внутренней поверхности передней вертикальной стенки 7 и имеет радиусное сопряжение 15 с внутренней поверхностью опорной площадки 2 вблизи края сплошного сквозного отверстия 4, проходящего через кольцевой буртик 3 и опорную площадку 2. Предпочтительно, чтобы сплошное сквозное отверстие 4, проходящее через кольцевой буртик 3 и опорную площадку 2 было выполнено диаметром 60 мм при диаметре кольцевого буртика 80 мм. Каждое из сквозных отверстий 10 в боковых стенках 9 образовано сочлененными между собой тремя криволинейными поверхностями и одной плоской поверхностью 16, параллельной торцевой поверхности внутреннего ребра 6 и, следовательно, внутренней поверхности наклонной стенки 8, при этом две криволинейные поверхности 17, прилегающие к плоской поверхности 16, представляют собой дуги четверти окружности одинакового радиуса, предпочтительно 26 мм, а расположенная между ними криволинейная поверхность 18 представляет собой дугу четверти окружности радиусом предпочтительно 35 мм, а ее центр расположен от внутренней поверхности опорной площадки 2 на расстоянии предпочтительно 52 мм, и от внутренней поверхности задней вертикальной стенки 11 на расстоянии предпочтительно 48 мм. На фигуре 1 видно, что дуги четвертей окружностей 17 и 18 имеют плавное сопряжение. Толщина опорной площадки 2 предпочтительно может быть выбрана из диапазона 10-13 мм. Целесообразно фрикционный клин изготавливать методом литья из чугуна СЧ 35.
Внесенные в конструкцию клина фрикционного описанные выше изменения позволили создать клин фрикционный с высокой степенью уменьшения материалоемкости, но оптимизированного при этом по прочности.
Испытания опытных образцов клиньев фрикционных, изготовленных в соответствии с наличием конструктивных элементов и их параметров, описанных в данной заявке, показали, что их прочностные характеристики соответствуют ГОСТ 34503-2018 «Клинья фрикционные тележек грузовых вагонов. Общие технические условия» при допустимом снижении веса до 40%, что обеспечивает значительную экономию металла при его изготовлении.
1. Клин фрикционный, выполненный в виде полого корпуса, характеризующегося наличием верхней горизонтальной стенки, опорной площадки с кольцевым буртиком, сквозным отверстием и передним горизонтальным ребром, внутреннего ребра, передней вертикальной стенки, наклонной стенки с опорной рабочей поверхностью, сопряженной с верхней горизонтальной и с передней вертикальной стенками, двух противоположных боковых стенок, выполненных с одинаковыми, расположенными друг напротив друга сквозными отверстиями, задней вертикальной стенки, имеющей с внешней стороны опорную рабочую поверхность, отличающийся тем, что верхняя горизонтальная стенка выполнена со сквозным отверстием, один край которого расположен в плоскости внутренней поверхности задней вертикальной стенки, внутренней ребро выполнено изогнутым, состоящим из двух частей, каждая из которых выступает внутрь полости корпуса, причем торцевая поверхность одной части внутреннего ребра параллельна внутренней поверхности наклонной стенки, а торцевая поверхность другой его части параллельна внутренней поверхности переднего вертикального ребра и имеет радиусное сопряжение с внутренней поверхностью опорной площадки вблизи края сплошного сквозного отверстия, проходящего через кольцевой буртик и опорную площадку, каждое из сквозных отверстий в боковых стенках образовано сочлененными между собой тремя криволинейными поверхностями и одной плоской поверхностью, параллельной торцевой поверхности внутреннего ребра и внутренней поверхности наклонной стенки, при этом две криволинейные поверхности сквозного отверстия, прилегающие к его плоской поверхности, представляют собой дуги четверти окружности одинакового радиуса, а расположенная между ними криволинейная поверхность представляет собой дугу четверти окружности большего радиуса, центр которой не совпадает с центром окружности двух прилегающих криволинейных поверхностей с меньшим радиусом, кроме того, сквозное отверстие, проходящее через кольцевой буртик и опорную площадку, выполнено с постоянным диаметром.
2. Клин фрикционный по п. 1, отличающийся тем, что выполнен методом литья из чугуна СЧ 35.