RU223276U1 - Torsion bar assembly for the lateral tilt stabilizer of the car body - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, преимущественно к подвижному составу на железной дороге, а именно к стабилизаторам поперечной устойчивости (бокового наклона) железнодорожных вагонов. Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона, содержащий устанавливаемый на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии посредством двух разнесенных подшипниковых опор цилиндрический торсионный вал, концы которого соединены с правым и левым рычагами клеммовыми соединениями, при этом противоположные концы рычагов соединены с первыми концами тяг, вторые концы которых соединены с кузовом вагона, сопряженные с подшипниковыми опорами и рычагами концы торсионного вала имеют увеличенный по сравнению с его центральной частью диаметр, при этом диаметр сопряженной с внутренней поверхностью подшипниковой опоры цилиндрической части торсионного вала превышает диаметр цилиндрической части торсионного вала, сопряженной с внутренней поверхностью рычагов, причем на сопрягаемых цилиндрических поверхностях торсионного вала и рычагов выполнены шпоночные пазы с установленными в них шпонками, причем шпоночные пазы на цилиндрических поверхностях торсионного вала на его противоположных концах выполнены соосно, а шпоночные пазы на внутренних цилиндрических поверхностях рычагов выполнены соосно с их продольными осями, подшипниковые опоры представляют собой цилиндрические обоймы с запрессованными в них с разных сторон стальными цилиндрическими вкладышами, твердость которых на 15…20 единиц HRC меньше твердости торсионного вала, при этом суммарная длина запрессовываемых частей вкладышей меньше ширины цилиндрических обойм подшипниковых опор, а на концах запрессовываемых частей вкладышей выполнены ограничивающие глубину запрессовки вкладышей наружные цилиндрические выступы, причем на боковой поверхности цилиндрических обойм подшипниковых опор расположены масленки напротив зазоров между вкладышами, при этом на внутренней цилиндрической поверхности наружных вкладышей с наружной стороны имеется цилиндрическое утолщение, внутренний диаметр которого соответствует диаметру области торсионного вала, сопрягаемой с каждым рычагом, причем длина указанной области торсионного вала равна сумме ширины сопрягаемой с торсионным валом части каждого рычага и расстояния от торца наружного вкладыша до границы его внутреннего цилиндрического пояска, причем на торцевой поверхности наружного вкладыша имеется примыкающая к его внутренней поверхности кольцеобразная проточка с установленным в ней уплотнительным кольцом, а со стороны внутренних вкладышей на торсионный вал установлены гофрированные чехлы, закрепленные в наружных проточках внутренних вкладышей стяжными хомутами, при этом в головках тяг установлены резиновые шарниры, причем при соединении торсионного узла с кузовом вагона резиновые шарниры, сопрягаемые с рычагами, предварительно закручены на одинаковый угол в одном направлении. Угол предварительной закрутки резиновых шарниров составляет от 10° до 20°. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик торсионного узла стабилизатора бокового наклона кузова вагона. The utility model relates to the field of transport engineering, mainly to rolling stock on the railway, namely to anti-roll bars (lateral tilt) of railway cars. A torsion unit for a lateral tilt stabilizer of a car body, containing a cylindrical torsion shaft mounted on the bogie frame transversely to its longitudinal axis of symmetry by means of two spaced apart bearing supports, the ends of which are connected to the right and left levers by terminal connections, with the opposite ends of the levers connected to the first ends of the rods, the second the ends of which are connected to the car body, the ends of the torsion shaft mated to bearing supports and levers have an increased diameter compared to its central part, while the diameter of the cylindrical part of the torsion shaft mated to the inner surface of the bearing support exceeds the diameter of the cylindrical part of the torsion shaft mated to the inner surface levers, and on the mating cylindrical surfaces of the torsion shaft and the levers there are keyways with keys installed in them, and the keyways on the cylindrical surfaces of the torsion shaft at its opposite ends are made coaxially, and the keyways on the inner cylindrical surfaces of the levers are made coaxially with their longitudinal axes, bearing supports are cylindrical races with steel cylindrical liners pressed into them from different sides, the hardness of which is 15...20 HRC units less than the hardness of the torsion shaft, while the total length of the pressed-in parts of the liners is less than the width of the cylindrical races of the bearing supports, and at the ends of the pressed-in parts of the liners outer cylindrical protrusions are made that limit the depth of pressing of the liners, and on the side surface of the cylindrical races of the bearing supports there are oil nipples opposite the gaps between the liners, while on the inner cylindrical surface of the outer liners on the outside there is a cylindrical thickening, the inner diameter of which corresponds to the diameter of the torsion shaft area mating with each lever, and the length of the specified area of the torsion shaft is equal to the sum of the width of the part mating with the torsion shaft of each lever and the distance from the end of the outer liner to the border of its internal cylindrical belt, and on the end surface of the outer liner there is a ring-shaped groove adjacent to its inner surface with a sealing ring, and on the side of the internal liners, corrugated covers are installed on the torsion shaft, secured in the outer grooves of the inner liners with tightening clamps, while rubber hinges are installed in the rod heads, and when connecting the torsion bar assembly to the car body, the rubber hinges mating with the levers are pre-twisted at the same angle in the same direction. The pre-twist angle of the rubber joints ranges from 10° to 20°. The technical result is an increase in the performance characteristics of the torsion bar assembly of the lateral tilt stabilizer of the car body.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, преимущественно к подвижному составу на железной дороге, а именно, к стабилизаторам поперечной устойчивости (бокового наклона) железнодорожных вагонов.The utility model relates to the field of transport engineering, mainly to rolling stock on the railway, namely, to anti-roll bars (lateral tilt) of railway cars.

Известен стабилизатор поперечной устойчивости (бокового наклона) кузова вагона (Патент РФ на изобретение №2688453 «Тележка рельсового двухэтажного пассажирского транспортного средства», опубликован 21.05.2019), содержащий установленный на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии посредством двух разнесенных подшипниковых опор торсионный вал, концы которого соединены с кузовом левым и правым рычагами и тягами. В нем торсионный вал установлен на бронзовых подшипниках скольжения.A known stabilizer for lateral stability (lateral tilt) of a car body (RF Patent for invention No. 2688453 “Trolley for a double-decker rail passenger vehicle,” published on May 21, 2019), containing a torsion shaft installed on the frame of the truck transversely to its longitudinal axis of symmetry by means of two spaced apart bearing supports, the ends of which are connected to the body by left and right levers and rods. It has a torsion shaft mounted on bronze plain bearings.

К недостаткам аналога следует отнести недостаточную стойкость подшипникового узла из-за слабой защиты подшипников опор и высокого давления в опорах, а также повышенную стоимость устройства ввиду применения цветного сплава для подшипниковых опор. При этом следует отметить, что применительно к реальным условиям эксплуатации пассажирских вагонов на современных высококачественных магистралях раскачка вагона незначительна и, соответственно мал угол закрутки торсионного вала. При этом использование бронзовых подшипников не представляется оправданным.The disadvantages of the analogue include the insufficient durability of the bearing assembly due to poor protection of the support bearings and high pressure in the supports, as well as the increased cost of the device due to the use of a non-ferrous alloy for bearing supports. It should be noted that in relation to the actual operating conditions of passenger cars on modern high-quality highways, the wobble of the car is insignificant and, accordingly, the twist angle of the torsion shaft is small. However, the use of bronze bearings does not seem justified.

В ряде устройств применяются сферические подшипники для установки торсионного вала (Патент РФ на полезную модель №200948 «Торсионный узел стабилизатора поперечной устойчивости кузова транспортного средства», опубликован 20.11.2020). В указанном устройстве содержится торсионный вал, установленный на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии посредством двух разнесенных подшипниковых опор со сферическими подшипниками скольжения и связанный с кузовом транспортного средства левым и правым рычагами, охватывающими без проворота торсионный вал, и вертикально ориентированными в поперечной плоскости тягами с подшипниковыми узлами и пальцами в их наконечниках. Предусмотрена частичная защита подшипников от грязи за счет того, что на цилиндрических участках торсионного вала между каждой подшипниковой опорой торсионного вала и ближайшим к ней рычагом установлен защитный рукав с торцевым уплотнением.A number of devices use spherical bearings to install a torsion shaft (RF Patent for utility model No. 200948 “Torsion bar assembly for anti-roll bar of a vehicle body”, published 11/20/2020). The said device contains a torsion shaft installed on the frame of the trolley transversely to its longitudinal axis of symmetry by means of two spaced apart bearing supports with spherical plain bearings and connected to the vehicle body by left and right levers encircling the torsion shaft without turning, and rods oriented vertically in the transverse plane with bearing units and fingers in their tips. Partial protection of the bearings from dirt is provided due to the fact that a protective sleeve with a mechanical seal is installed on the cylindrical sections of the torsion shaft between each bearing support of the torsion shaft and the lever closest to it.

К недостатку описанного выше торсионного узла относятся:The disadvantages of the torsion bar assembly described above include:

повышенная стоимость и сложность в связи с использованием бронзовых сферических подшипников скольжения. Дополнительно следует отметить неоправданность использования таких подшипников при малых углах поворота торсионного вала и, как следствие этого, малом искривлении торсионного вала при работе;increased cost and complexity due to the use of bronze spherical plain bearings. Additionally, it should be noted that the use of such bearings is unjustified at small angles of rotation of the torsion shaft and, as a consequence of this, small curvature of the torsion shaft during operation;

недостаточная защита подшипникового узла от пыли;insufficient protection of the bearing assembly from dust;

повышенный износ подшипникового узла как из-за наличия его загрязнений, так и из-за повышенного давления в подшипниковых опорах;increased wear of the bearing assembly both due to the presence of contamination and due to increased pressure in the bearing supports;

недостаточный (из опыта эксплуатации) срок службы узлов взаимосвязи (подшипниковых соединений) торсионного вала с вагоном.insufficient (from operating experience) service life of the interconnections (bearing connections) of the torsion shaft with the car.

Указанная выше совокупность недостатков существенно снижает эксплуатационные характеристики аналога.The above set of shortcomings significantly reduces the performance characteristics of the analogue.

В качестве прототипа выбран торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона по патенту РФ на изобретение №2743467 «Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона», опубликован 18.02.2021). Торсионный узел содержит установленный на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии в пространстве, размещенный между поперечными балками тележки посредством двух разнесенных подшипниковых опор торсионный вал. Концы торсионного вала соединены с кузовом вагона бортовыми левым и правым рычагами и тягами. Это сделано в обеспечение передачи на торсионный вал крутящих моментов, обусловленных динамическими силами от колеблющегося в поперечной плоскости кузова.The torsion unit for the stabilizer of the lateral tilt of the car body was chosen as a prototype according to the Russian Federation patent for invention No. 2743467 “Torsion unit for the stabilizer of the lateral tilt of the car body”, published 02/18/2021). The torsion unit contains a torsion shaft mounted on the bogie frame transversely to its longitudinal axis of symmetry in space and placed between the transverse beams of the bogie by means of two spaced apart bearing supports. The ends of the torsion shaft are connected to the car body by left and right side levers and rods. This is done to ensure the transmission of torques caused by dynamic forces from the body oscillating in the transverse plane to the torsion shaft.

Подшипники опор торсионного вала выполнены сферическими и установлены враспор.The bearings of the torsion shaft supports are made spherical and installed counter-balanced.

Каждый конец торсионного вала выполнен цилиндрическим, а его соединение с рычагом выполнено с использованием клеммового соединения.Each end of the torsion shaft is made cylindrical, and its connection to the lever is made using a terminal connection.

Упомянутое основное клеммовое соединение представляет собой охватывающие цилиндрическую поверхность конца торсионного вала половины ступицы рычага с клеммами, стянутыми двумя клеммовыми болтами с достаточным трением между внутренними поверхностями половин ступицы рычага и цилиндрической поверхностью конца торсионного вала.The said main terminal connection consists of lever hub halves covering the cylindrical surface of the torsion shaft end with terminals secured by two terminal bolts with sufficient friction between the internal surfaces of the lever hub halves and the cylindrical surface of the torsion shaft end.

К недостаткам прототипа относятся:The disadvantages of the prototype include:

необоснованная сложность и, соответственно, повышенная стоимость устройства из-за наличия сферических подшипников скольжения с бронзовыми вкладышами. Необходимость в таких подшипниках при практически малых углах закрутки торсиона не очевидна. При реальном движении вагона, как установлено на практике, угол закрутки торсиона находится в пределах от 1° до 2°. При указанных углах закрутки торсиона его перекос по кусочному полиному в соответствии с упругой линией торсионного вала мал и может не приниматься во внимание;unreasonable complexity and, accordingly, increased cost of the device due to the presence of spherical plain bearings with bronze liners. The need for such bearings at practically small angles of rotation of the torsion bar is not obvious. When the car actually moves, as has been established in practice, the twist angle of the torsion bar is in the range from 1° to 2°. At the indicated angles of twist of the torsion bar, its skew along the piecewise polynomial in accordance with the elastic line of the torsion shaft is small and can not be taken into account;

сложность устройства из-за применения сферических подшипников скольжения с бронзовыми вкладышами, свойственного им износа и необходимости их обслуживания и периодической регулировки в процессе эксплуатации, что связано с необходимостью демонтажа устройства с тележки;the complexity of the device due to the use of spherical plain bearings with bronze liners, their inherent wear and the need for their maintenance and periodic adjustment during operation, which is associated with the need to dismantle the device from the trolley;

недостаточный (из опыта эксплуатации) ресурс сферических шарнирных узлов, которые используются для связи тяг с рычагом и вагоном. Обслуживание таких шарниров требует периодической, в соответствии с регламентом технического обслуживания, замены смазки, замены изношенных сферических вкладышей и выходящих из строя поджимных пружин, а также шаровых пальцев, при этом диагностика состояния шаровых шарниров без демонтажа тяг затруднена и требует вывода вагона из эксплуатации на продолжительное время;insufficient (from operating experience) service life of the spherical hinge units, which are used to connect the rods with the lever and the car. Maintenance of such hinges requires periodic, in accordance with the maintenance regulations, replacement of lubricant, replacement of worn spherical bearings and failing pressure springs, as well as ball pins, while diagnosing the condition of the ball joints without dismantling the rods is difficult and requires taking the car out of service for a long time time;

возможность возникновения вибраций кузова вагона при износе сферических шаровых узлов. При возникновении люфтов в сферических шарнирных узлах, соединяющих тяги с рычагами и кузовом вагона, а также при износе подшипников опор торсионного вала при отсутствии наклона вагона (при незакрученном торсионе) выборка указанных люфтов из-за закрутки торсиона не происходит и возможны малые недемпфируемые колебания вагона в пределах указанных люфтов. Это может привести к субъективно неприятным вибрациям кузова вагона, причем по мере увеличения износа указанных узлов вибрации будут возрастать.the possibility of vibrations of the car body due to wear of the spherical ball assemblies. If backlashes occur in the spherical hinge units connecting the rods with the levers and the body of the car, as well as when the bearings of the torsion shaft supports are worn out in the absence of tilting of the car (with an untwisted torsion bar), the selection of these backlashes due to the twisting of the torsion bar does not occur and small undamped vibrations of the car are possible in within the specified clearances. This can lead to subjectively unpleasant vibrations of the car body, and as the wear of these components increases, the vibrations will increase.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик торсионного узла стабилизатора бокового наклона кузова вагона.The objective of the utility model is to improve the performance characteristics of the torsion bar assembly of the lateral tilt stabilizer of the car body.

Поставленная задача решается тем, что торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона, содержащий устанавливаемый на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии посредством двух разнесенных подшипниковых опор цилиндрический торсионный вал, концы которого соединены с правым и левым рычагами клеммовыми соединениями, при этом противоположные концы рычагов соединены с первыми концами тяг, вторые концы которых соединены с кузовом вагона, причем сопряженные с подшипниковыми опорами и рычагами концы торсионного вала имеют увеличенный по сравнению с его центральной частью диаметр, при этом диаметр сопряженной с внутренней поверхностью подшипниковой опоры цилиндрической части торсионного вала превышает диаметр цилиндрической части торсионного вала, сопряженной с внутренней поверхностью рычагов, причем на сопрягаемых цилиндрических поверхностях торсионного вала и рычагов выполнены шпоночные пазы с установленными в них шпонками, причем шпоночные пазы на цилиндрических поверхностях торсионного вала на его противоположных концах выполнены соосно, а шпоночные пазы на внутренних цилиндрических поверхностях рычагов выполнены соосно с их продольными осями, подшипниковые опоры представляют собой цилиндрические обоймы с запрессованными в них с разных сторон стальными цилиндрическими вкладышами, твердость которых на 15…20 единиц HRC меньше твердости торсионного вала, при этом суммарная длина запрессовываемых частей вкладышей меньше ширины цилиндрических обойм подшипниковых опор, а на концах запрессовываемых частей вкладышей выполнены ограничивающие глубину запрессовки вкладышей наружные цилиндрические выступы, причем на боковой поверхности цилиндрических обойм подшипниковых опор расположены масленки напротив зазоров между вкладышами, при этом на внутренней цилиндрической поверхности наружных вкладышей с наружной стороны имеется цилиндрическое утолщение, внутренний диаметр которого соответствует диаметру области торсионного вала, сопрягаемой с каждым рычагом, причем длина указанной области торсионного вала равна сумме ширины сопрягаемой с торсионным валом части каждого рычага и расстояния от торца наружного вкладыша до границы его внутреннего цилиндрического пояска, причем на торцевой поверхности наружного вкладыша имеется примыкающая к его внутренней поверхности кольцеобразная проточка с установленным в ней уплотнительным кольцом, а со стороны внутренних вкладышей на торсионный вал установлены гофрированные чехлы, закрепленные в наружных проточках внутренних вкладышей стяжными хомутами, при этом в головках тяг установлены резиновые шарниры, причем при соединении торсионного узла с кузовом вагона резиновые шарниры, сопрягаемые с рычагами, предварительно закручены на одинаковый угол в одном направлении. Угол предварительной закрутки резиновых шарниров составляет от 10° до 20°.The problem is solved by the fact that the torsion bar assembly of the lateral tilt stabilizer of the car body contains a cylindrical torsion shaft mounted on the bogie frame transversely to its longitudinal axis of symmetry by means of two spaced apart bearing supports, the ends of which are connected to the right and left levers by terminal connections, while the opposite ends of the levers are connected with the first ends of the rods, the second ends of which are connected to the car body, and the ends of the torsion shaft mated to the bearing supports and levers have an increased diameter compared to its central part, while the diameter of the cylindrical part of the torsion shaft mated to the inner surface of the bearing support exceeds the diameter of the cylindrical part a torsion shaft mated with the inner surface of the levers, and on the mating cylindrical surfaces of the torsion shaft and the levers there are keyways with keys installed in them, and the keyways on the cylindrical surfaces of the torsion shaft at its opposite ends are made coaxially, and the keyways are on the inner cylindrical surfaces of the levers made coaxially with their longitudinal axes, the bearing supports are cylindrical races with steel cylindrical liners pressed into them from different sides, the hardness of which is 15...20 HRC units less than the hardness of the torsion shaft, while the total length of the pressed parts of the liners is less than the width of the cylindrical races of the bearing supports , and at the ends of the pressed-in parts of the liners there are external cylindrical protrusions limiting the depth of pressing of the liners, and on the side surface of the cylindrical races of the bearing supports there are oil nipples opposite the gaps between the liners, while on the inner cylindrical surface of the outer liners on the outside there is a cylindrical thickening, the inner diameter of which corresponds to the diameter of the torsion shaft area mating with each lever, and the length of the specified torsion shaft area is equal to the sum of the width of the part of each lever mating with the torsion shaft and the distance from the end of the outer liner to the border of its inner cylindrical belt, and on the end surface of the outer liner there is an adjacent to its inner the surface has a ring-shaped groove with a sealing ring installed in it, and on the side of the internal liners, corrugated covers are installed on the torsion bar shaft, secured in the outer grooves of the inner liners with tie clamps, while rubber hinges are installed in the rod heads, and when connecting the torsion bar assembly to the car body, rubber hinges , mating with the levers, are pre-twisted at the same angle in one direction. The pre-twist angle of the rubber joints ranges from 10° to 20°.

Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами:The claimed utility model is illustrated by the following drawings:

фигура 1 представляет торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона в сборе;figure 1 represents the torsion bar assembly of the lateral tilt stabilizer of the car body;

фигура 2 поясняет конструкцию установки конца торсионного вала в опоре и установки рычага на конце торсионного вала;figure 2 explains the design of installing the end of the torsion shaft in the support and installing the lever on the end of the torsion shaft;

фигура 3 поясняет конструкцию резинового шарнира и шпоночного соединения рычага и торсионного вала.Figure 3 explains the design of the rubber hinge and the keyed connection between the lever and the torsion shaft.

Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона (фиг. 1) содержит устанавливаемый на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии посредством двух разнесенных подшипниковых опор 1 цилиндрический торсионный вал 2, концы которого соединены с правым 3 и левым 4 рычагами клеммовыми соединениями, при этом противоположные концы рычагов 3 и 4 соединены с первыми концами тяг 5 и 6 соответственно. Вторые концы тяг 5 и 6 соединены с кузовом вагона. Сопряженные с подшипниковыми опорами 1 и рычагами 3 и 4 концы торсионного вала 2 имеют диаметр, увеличенный по сравнению с диаметром d центральной части торсионного вала 2 (фиг. 2). При этом диаметр D сопряженной с внутренней поверхностью подшипниковой опоры 1 цилиндрической части торсионного вала 2 превышает диаметр Di цилиндрической части торсионного вала 2, сопряженной с внутренней поверхностью рычага 3 или 4. На сопрягаемых цилиндрических поверхностях торсионного вала 2 и рычагов 3 и 4 выполнены шпоночные пазы 7 с установленными в них шпонками 8 (фиг. 3). Подшипниковые опоры 1 представляют собой цилиндрические обоймы с запресованными в них с разных сторон стальными цилиндрическими вкладышами 9 и 10, твердость которых на 10…15 единиц HRC меньше твердости торсионного вала 2. При этом суммарная длина запрессовываемых частей вкладышей 9 и 10 (l₁ и l₂) меньше ширины 1 цилиндрических обойм подшипниковых опор 1 (фиг. 2). На концах запрессовываемых частей вкладышей 9 и 10 выполнены ограничивающие глубину их запрессовки наружные цилиндрические выступы 11 и 12. На боковой поверхности цилиндрических обойм подшипниковых опор 1 расположены масленки 13 напротив зазоров 14 между вкладышами 9 и 10. На внутренней цилиндрической поверхности наружных вкладышей 10 с наружной стороны имеется цилиндрическое утолщение 15, внутренний диаметр которого соответствует диаметру D₁ области торсионного вала 2, сопрягаемой с рычагом 3 или 4, причем длина указанной области торсионного вала 2 стабилизатора бокового наклона кузова вагона равна сумме ширины l_p сопрягаемой с торсионным валом 2 части рычага 3 или 4 и расстоянию l_t от торца наружного вкладыша 10 до границы его внутреннего цилиндрического пояска. На торцевой поверхности наружного вкладыша 10 имеется примыкающая к его внутренней поверхности кольцеобразная проточка с установленным в ней уплотнительным кольцом 16. В головках тяг 5 и 6 установлены резиновые шарниры 17 (фиг. 3), причем при соединении торсионного узла с кузовом вагона резиновые шарниры 17, сопрягаемые с рычагами 3 и 4, предварительно закручены на одинаковый угол в одном направлении. Со стороны внутреннего вкладыша 9 на торсионный вал 2 может быть установлен гофрированный чехол 18.The torsion unit of the stabilizer for the lateral tilt of the car body (Fig. 1) contains a cylindrical torsion shaft 2 installed on the bogie frame transversely to its longitudinal axis of symmetry by means of two spaced apart bearing supports, the ends of which are connected to the right 3 and left 4 levers by terminal connections, with the opposite ends levers 3 and 4 are connected to the first ends of rods 5 and 6, respectively. The second ends of the rods 5 and 6 are connected to the car body. The ends of the torsion shaft 2 associated with the bearing supports 1 and the levers 3 and 4 have a diameter increased compared to the diameter d of the central part of the torsion shaft 2 (Fig. 2). In this case, the diameter D of the cylindrical part of the torsion shaft 2 mated to the inner surface of the bearing support 1 exceeds the diameter Di of the cylindrical part of the torsion shaft 2 mated to the inner surface of the lever 3 or 4. Keyways 7 are made on the mating cylindrical surfaces of the torsion shaft 2 and levers 3 and 4 with keys 8 installed in them (Fig. 3). Bearing supports 1 are cylindrical races with steel cylindrical liners 9 and 10 pressed into them from different sides, the hardness of which is 10...15 HRC units less than the hardness of the torsion shaft 2. In this case, the total length of the pressed parts of liners 9 and 10 (l ₁ and l ₂ ) is less than the width 1 of the cylindrical races of the bearing supports 1 (Fig. 2). At the ends of the pressed-in parts of the liners 9 and 10, there are external cylindrical protrusions 11 and 12 that limit the depth of their pressing. On the side surface of the cylindrical races of the bearing supports 1 there are oil nipples 13 opposite the gaps 14 between the liners 9 and 10. On the inner cylindrical surface of the outer liners 10 from the outside there is a cylindrical thickening 15, the inner diameter of which corresponds to the diameter D ₁ of the area of the torsion shaft 2 mating with the lever 3 or 4, and the length of the specified area of the torsion shaft 2 of the lateral tilt stabilizer of the car body is equal to the sum of the width l _p of the part of the lever 3 mated with the torsion shaft 2 or 4 and the distance l _t from the end of the outer liner 10 to the border of its inner cylindrical belt. On the end surface of the outer liner 10 there is an annular groove adjacent to its inner surface with a sealing ring 16 installed in it. In the heads of the rods 5 and 6, rubber hinges 17 are installed (Fig. 3), and when connecting the torsion bar to the car body, rubber hinges 17, mating with levers 3 and 4, are pre-twisted at the same angle in one direction. On the side of the inner liner 9, a corrugated cover 18 can be installed on the torsion shaft 2.

При проведении патентного и информационного поиска авторами не обнаружены устройства, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков, что обуславливает наличие у заявляемого устройства квалификационного признака «новизна».When conducting a patent and information search, the authors did not find devices whose set of essential features would coincide with the declared set of features, which determines that the claimed device has the qualification attribute “novelty”.

При реализации заявляемого торсионного узла стабилизатора бокового наклона кузова вагона могут быть использованы следующие технические решения. Подшипниковые опоры 1, цилиндрический торсионный вал 2, рычаги 3 и 4, тяги 5 и 6, шпонки 8, вкладыши 9 и 10 изготавливаются из стали с использованием широко распространенного станочного оборудования. При этом концы торсионного вала 2 дополнительно подвергается термической обработке до получения заданной величины твердости порядка 50…55 единиц HRC. Масленка 13, уплотнительное кольцо 16 и гофрированный чехол 18 - покупные изделия. Резиновые шарниры 17 - покупные изделия фирмы «ROSTAR» типа 251-2919026. Используемое клеммовое соединение не нуждается в дополнительном описании и полностью соответствует конструкции, описанной в Справочнике конструктора-машиностроителя (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. Том 2. Изд. 5-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 516-517, рис. 9).When implementing the proposed torsion bar assembly for the lateral tilt stabilizer of the car body, the following technical solutions can be used. Bearing supports 1, cylindrical torsion shaft 2, levers 3 and 4, rods 5 and 6, keys 8, liners 9 and 10 are made of steel using widely used machine tools. In this case, the ends of the torsion shaft 2 are additionally subjected to heat treatment until a given hardness value of about 50...55 HRC units is obtained. Oiler 13, O-ring 16 and bellows 18 are purchased items. Rubber hinges 17 are purchased products from ROSTAR, type 251-2919026. The terminal connection used does not require additional description and fully complies with the design described in the Handbook of the Mechanical Designer (Anuriev V.I. Handbook of the Mechanical Designer. In 3 volumes. Volume 2. Ed. 5th revised and additional - M.: Mechanical Engineering, 1980. - P. 516-517, Fig. 9).

Приведенные примеры реализации составных частей заявляемого торсионного узла стабилизатора бокового наклона кузова вагона убедительно подтверждают выполнение критерия «промышленная применимость». Соответствие указанному критерию подтверждено мировым опытом в вагоностроении и фактом успешных испытаний отдельных узлов на стендах предприятия-заявителя.The given examples of the implementation of the components of the proposed torsion bar assembly for the lateral tilt stabilizer of the car body convincingly confirm the fulfillment of the “industrial applicability” criterion. Compliance with this criterion is confirmed by world experience in car building and the fact of successful testing of individual components at the stands of the applicant enterprise.

Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона (фиг. 1), содержит торсионный вал 2, имеющий центральную часть с диаметром d, работающую на скручивание при колебаниях кузова вагона. На концах торсионного вала 2 имеются цилиндрические утолщения. Утолщенные концы торсионного вала 2 установлены в подшипниковых опорах 1. При этом в цилиндрических полостях подшипниковых опор 1 установлены запрессованные в них с разных сторон цилиндрические вкладыши - внутренние 9 и наружные 10. Внутренний диаметр вкладышей 9 и 10 примерно равен D, т.е. наружному диаметру утолщенных концов торсионного вала 2. Отклонение внутренних диаметров цилиндрических вкладышей 9 и 10 от диаметра D определяется видом подвижной посадки с гарантированным зазором, используемой в конструкции. Между цилиндрическими вкладышами 9 и 10 имеется зазор 14, напротив которого в отверстии подшипниковых опор 1 установлены масленки 13, обеспечивающие возможность подачи в зазор между сопрягаемыми поверхностями вкладышей 9, 10 и торсионного вала 2 консистентной смазки при периодическом техническом обслуживании. Масленка 13 устанавливается на боковой поверхности подшипниковой опоры 1, что позволяет закачивать смазку шприцом без необходимости подлезать под вагон, что существенно улучшает обслуживаемость узла. Опыт испытаний макетного образца заявляемого торсионного узла показывает, что износоустойчивость узла при использовании стальных вкладышей 9 и 10, выполненных из стали с твердостью 35…40 единиц HRC, меньшей твердости торсионного вала 2 на 15…20 единиц твердости HRC, а также использования современных литиевых смазок, например, фирмы «FENOM» или морозостойкой смазки фирмы «ТОМФЛОН» типа ВГТТТТ-60 отечественной разработки, в 1,3…1,5 раза превышает износоустойчивость подшипникового узла прототипа и, соответственно, увеличивает межремонтный ресурс торсионного узла. Такое повышение износоустойчивости также достигается за счет уменьшения давления в узле за счет увеличения диаметра сопрягаемых поверхностей при утолщении, по сравнению с прототипом, концов торсионного вала 2. В прототипе торсионный вал 2 имеет одинаковый диаметр по всей длине. Кроме того, на долговечность подшипникового узла положительно сказывается отсутствие скручивания и искривления части торсионного вала 2, находящейся в подшипниковом узле, так как на скручивание работает средняя часть торсионного вала 2, имеющая существенно меньший диаметр d.The torsion bar assembly of the stabilizer for the lateral tilt of the car body (Fig. 1) contains a torsion shaft 2, having a central part with a diameter d, which works to twist when the car body oscillates. There are cylindrical thickenings at the ends of the torsion shaft 2. The thickened ends of the torsion shaft 2 are installed in the bearing supports 1. At the same time, in the cylindrical cavities of the bearing supports 1, cylindrical liners are installed - internal 9 and outer 10 - pressed into them from different sides. The internal diameter of the liners 9 and 10 is approximately equal to D, i.e. the outer diameter of the thickened ends of the torsion shaft 2. The deviation of the inner diameters of the cylindrical liners 9 and 10 from the diameter D is determined by the type of movable fit with a guaranteed clearance used in the design. There is a gap 14 between the cylindrical liners 9 and 10, opposite which grease nipples 13 are installed in the hole of the bearing supports 1, making it possible to supply grease into the gap between the mating surfaces of the liners 9, 10 and the torsion shaft 2 during periodic maintenance. Lubricator 13 is installed on the side surface of bearing support 1, which allows you to pump grease with a syringe without the need to crawl under the car, which significantly improves the serviceability of the unit. Experience in testing a prototype of the proposed torsion bar assembly shows that the wear resistance of the assembly when using steel liners 9 and 10, made of steel with a hardness of 35...40 HRC units, a lower hardness of torsion shaft 2 by 15...20 HRC hardness units, as well as the use of modern lithium lubricants , for example, from the company "FENOM" or frost-resistant lubricant from the company "TOMFLON" type VGTTTT-60 of domestic development, is 1.3...1.5 times higher than the wear resistance of the prototype bearing assembly and, accordingly, increases the overhaul life of the torsion bar assembly. This increase in wear resistance is also achieved by reducing the pressure in the assembly due to an increase in the diameter of the mating surfaces while thickening, compared to the prototype, the ends of the torsion shaft 2. In the prototype, the torsion shaft 2 has the same diameter along its entire length. In addition, the durability of the bearing assembly is positively affected by the absence of twisting and curvature of the part of the torsion shaft 2 located in the bearing assembly, since the middle part of the torsion shaft 2, which has a significantly smaller diameter d, works to twist.

Следующей особенностью рассматриваемого торсионного узла стабилизатора бокового наклона кузова вагона является наличие на концах запрессовываемых частей вкладышей 9 и 10 наружных цилиндрических выступов 11 и 12 соответственно. При этом запрессовка вкладышей 9 и 10 в подшипниковую опору 1 происходит до упора указанных выступов 11 и 12 в подшипниковую опору 1, что гарантирует обеспечение зазора между внутренними торцами вкладышей 9 и 10, необходимого для подачи в подшипниковый узел консистентной смазки через масленку 13.The next feature of the considered torsion bar assembly of the car body lateral tilt stabilizer is the presence at the ends of the pressed-in parts of the liners 9 and 10 of external cylindrical projections 11 and 12, respectively. In this case, the inserts 9 and 10 are pressed into the bearing support 1 until the said protrusions 11 and 12 stop in the bearing support 1, which guarantees the provision of a gap between the inner ends of the inserts 9 and 10 necessary for supplying grease to the bearing assembly through the grease nipple 13.

На внутренней цилиндрической поверхности наружных вкладышей 10 с наружной стороны имеется цилиндрическое утолщение 15, внутренний диаметр которого соответствует диаметру Di области торсионного вала 2, сопрягаемой с рычагом 3 или 4. Наличие такого утолщения предотвращает непроизвольный выход торсионного вала 2 из подшипниковых опор 1 при отсутствии установленных на концах торсионного вала 2 рычагов 3 и 4. Такая особенность описываемого торсионного узла полезна при транспортировке стабилизатора. Выполнение условия, по которому длина области торсионного вала 2 с диаметром D₁ равна сумме ширины l_p сопрягаемой с торсионным валом 2 части рычага 3 или 4 и расстоянию l_t от торца наружного вкладыша 10 до границы его внутреннего цилиндрического пояска 15, обеспечивает минимальный зазор между торцами наружного вкладыша 10 и рычага 3 или 4, чем обеспечивается пылезащищенность соединения и повышение его ресурса. Дополнительный вклад в повышение пылезащищенность подшипникового узла подшипниковой опоры 1 вносит уплотнительное кольцо 16, установленное в цилиндрической проточке на наружной торцевой поверхности наружного вкладыша 10. Для еще большей пылезащищенности со стороны внутренних вкладышей 9 на торсионный вал 2 могут быть установлены гофрированные чехлы 18, закрепленные в наружных цилиндрических проточках указанных внутренних вкладышей 9 стяжными хомутами.On the inner cylindrical surface of the outer liners 10 on the outside there is a cylindrical thickening 15, the inner diameter of which corresponds to the diameter Di of the area of the torsion shaft 2 mating with the lever 3 or 4. The presence of such a thickening prevents the involuntary exit of the torsion shaft 2 from the bearing supports 1 in the absence of those installed on the ends of the torsion shaft 2 levers 3 and 4. This feature of the described torsion bar assembly is useful when transporting the stabilizer. Fulfillment of the condition according to which the length of the area of the torsion shaft 2 with diameter D ₁ is equal to the sum of the width l _p of the part of the lever 3 or 4 mating with the torsion shaft 2 and the distance l _t from the end of the outer liner 10 to the boundary of its internal cylindrical belt 15, ensures a minimum gap between the ends of the outer liner 10 and the lever 3 or 4, which ensures dust resistance of the connection and increases its service life. An additional contribution to increasing the dust resistance of the bearing assembly of the bearing support 1 is made by the sealing ring 16 installed in a cylindrical groove on the outer end surface of the outer liner 10. For even greater dust resistance from the internal liners 9, corrugated covers 18 can be installed on the torsion shaft 2, secured in the outer cylindrical grooves of the indicated internal liners with 9 clamps.

Соединение рычагов 3 и 4 с концами торсионного вала 2 выполняется клеммовым соединением, в котором используются преимущественно два стяжных болта. Взаимно согласованное положение рычагов 3 и 4 на торсионном валу 2 обеспечивается шпоночными пазами 7 и шпонками 8. При этом шпоночные пазы на концах торсионного вала 2 соосны, а шпоночные пазы в рычагах 3 и 4 выполнены единообразно на оси рычага. При этом обеспечивается взаимозаменяемость рычагов. Наличие клеммового соединения, в отличии от прессовой посадки, позволяет заменять поврежденные рычаги без демонтажа торсионного узла. Кроме того, появляется возможность доступа к подшипниковому узлу со стороны наружных вкладышей 10 при осмотре и ремонте.The connection of levers 3 and 4 with the ends of the torsion shaft 2 is made by a clamp connection, which mainly uses two coupling bolts. The mutually coordinated position of the levers 3 and 4 on the torsion shaft 2 is ensured by the keyways 7 and keys 8. In this case, the keyways at the ends of the torsion shaft 2 are coaxial, and the keyways in the levers 3 and 4 are made uniformly on the axis of the lever. This ensures the interchangeability of levers. The presence of a terminal connection, in contrast to a press fit, allows you to replace damaged arms without dismantling the torsion bar assembly. In addition, it becomes possible to access the bearing assembly from the side of the outer liners 10 during inspection and repair.

Соединение рычагов 3 и 4 с кузовом вагона осуществляется тягами 5 и 6. Для обеспечения безлюфтового соединения в головках тяг 5 и 6 установлены резиновые шарниры 17. При рациональном выборе типа указанных шарниров, а именно, при использовании резиновых шарниров 17, обеспечивается их высокая долговечность в пределах более 1200 тысяч км пробега вагона при отсутствии даже минимального технического обслуживания. При соединении торсионного узла с кузовом вагона резиновые шарниры 17, сопрягаемые с рычагами 3 и 4, предварительно закручивают на одинаковый угол в одном направлении, чем обеспечивается устранение возможных вибраций при люфтах в подшипниковых опорах 1.The connection of levers 3 and 4 with the car body is carried out by rods 5 and 6. To ensure a backlash-free connection, rubber hinges 17 are installed in the heads of rods 5 and 6. With a rational choice of the type of these hinges, namely, when using rubber hinges 17, their high durability is ensured within more than 1200 thousand km of car mileage in the absence of even minimal maintenance. When connecting the torsion bar assembly to the car body, the rubber hinges 17, mating with the levers 3 and 4, are first twisted to the same angle in one direction, which ensures the elimination of possible vibrations due to play in the bearing supports 1.

Заявляемый торсионный узел работает следующим образом.The inventive torsion bar unit works as follows.

При боковых наклонах вагона торсионный вал 2 упруго закручивается и создает усилие на рычагах 3 и 4, препятствующее этому наклону и стремящееся вернуть кузов в исходное положение.When the car tilts laterally, the torsion shaft 2 elastically twists and creates a force on the levers 3 and 4, which prevents this tilt and tends to return the body to its original position.

Подводя итог, можно утверждать, что по сравнению с прототипом заявляемый торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона обладает следующими преимуществами:To summarize, it can be argued that, in comparison with the prototype, the inventive torsion bar assembly for the lateral tilt stabilizer of the car body has the following advantages:

1. В конструкции отсутствуют импортные узлы или детали и детали из цветных металлов.1. The design does not contain imported components or parts made of non-ferrous metals.

2. Шарниры подшипниковых опор лучше защищены от проникновения пыли и влаги и не требует частых осмотров и обслуживания.2. Bearing joints are better protected from dust and moisture and do not require frequent inspection and maintenance.

3. Шарниры тяг, передающих усилие от стабилизатора на кузов вагона, не нуждаются в периодическом обслуживании до регламентной замены.3. The hinges of the rods that transmit force from the stabilizer to the car body do not require periodic maintenance until scheduled replacement.

4. Конструкция стабилизатора обеспечивает требуемые характеристики при минимальном обслуживании благодаря применению в ней достижений современного транспортного машиностроения, современных материалов, а также оригинальных и оптимальных технических решений авторов, что существенно повышает его эксплуатационные характеристики.4. The design of the stabilizer provides the required characteristics with minimal maintenance due to the use of the achievements of modern transport engineering, modern materials, as well as original and optimal technical solutions of the authors, which significantly increases its performance characteristics.

Описанное техническое решение включено в техническую документацию, разработанную АО «ВНИИТрансмаш» для создания пассажирского вагона новой модели.The described technical solution is included in the technical documentation developed by JSC VNIITransmash for the creation of a new model passenger car.

Claims (2)

1. Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона, содержащий устанавливаемый на раме тележки поперечно ее продольной оси симметрии посредством двух разнесенных подшипниковых опор цилиндрический торсионный вал, концы которого соединены с правым и левым рычагами клеммовыми соединениями, при этом противоположные концы рычагов соединены с первыми концами тяг, вторые концы которых соединены с кузовом вагона, отличающийся тем, что сопряженные с подшипниковыми опорами и рычагами концы торсионного вала имеют увеличенный по сравнению с его центральной частью диаметр, при этом диаметр сопряженной с внутренней поверхностью подшипниковой опоры цилиндрической части торсионного вала превышает диаметр цилиндрической части торсионного вала, сопряженной с внутренней поверхностью рычагов, причем на сопрягаемых цилиндрических поверхностях торсионного вала и рычагов выполнены шпоночные пазы с установленными в них шпонками, причем шпоночные пазы на цилиндрических поверхностях торсионного вала на его противоположных концах выполнены соосно, а шпоночные пазы на внутренних цилиндрических поверхностях рычагов выполнены соосно с их продольными осями, подшипниковые опоры представляют собой цилиндрические обоймы с запрессованными в них с разных сторон стальными цилиндрическими вкладышами, твердость которых на 15…20 единиц HRC меньше твердости торсионного вала, при этом суммарная длина запрессовываемых частей вкладышей меньше ширины цилиндрических обойм подшипниковых опор, а на концах запрессовываемых частей вкладышей выполнены ограничивающие глубину запрессовки вкладышей наружные цилиндрические выступы, причем на боковой поверхности цилиндрических обойм подшипниковых опор расположены масленки напротив зазоров между вкладышами, при этом на внутренней цилиндрической поверхности наружных вкладышей с наружной стороны имеется цилиндрическое утолщение, внутренний диаметр которого соответствует диаметру области торсионного вала, сопрягаемой с каждым рычагом, причем длина указанной области торсионного вала равна сумме ширины сопрягаемой с торсионным валом части каждого рычага и расстояния от торца наружного вкладыша до границы его внутреннего цилиндрического пояска, причем на торцевой поверхности наружного вкладыша имеется примыкающая к его внутренней поверхности кольцеобразная проточка с установленным в ней уплотнительным кольцом, а со стороны внутренних вкладышей на торсионный вал установлены гофрированные чехлы, закрепленные в наружных проточках внутренних вкладышей стяжными хомутами, при этом в головках тяг установлены резиновые шарниры, причем при соединении торсионного узла с кузовом вагона резиновые шарниры, сопрягаемые с рычагами, предварительно закручены на одинаковый угол в одном направлении.1. Torsion bar assembly for the lateral tilt stabilizer of the car body, containing a cylindrical torsion shaft mounted on the bogie frame transversely to its longitudinal axis of symmetry by means of two spaced apart bearing supports, the ends of which are connected to the right and left levers by terminal connections, while the opposite ends of the levers are connected to the first ends of the rods , the second ends of which are connected to the car body, characterized in that the ends of the torsion shaft mated to the bearing supports and levers have an increased diameter compared to its central part, while the diameter of the cylindrical part of the torsion shaft mated to the inner surface of the bearing support exceeds the diameter of the cylindrical part of the torsion shaft shaft mating with the inner surface of the levers, and on the mating cylindrical surfaces of the torsion shaft and the levers there are keyways with keys installed in them, and the keyways on the cylindrical surfaces of the torsion shaft at its opposite ends are made coaxially, and the keyways on the inner cylindrical surfaces of the levers are made coaxially with their longitudinal axes, the bearing supports are cylindrical races with steel cylindrical liners pressed into them from different sides, the hardness of which is 15...20 HRC units less than the hardness of the torsion shaft, while the total length of the pressed parts of the liners is less than the width of the cylindrical races of the bearing supports, and at the ends of the pressed-in parts of the liners, there are external cylindrical protrusions limiting the depth of pressing of the liners, and on the side surface of the cylindrical races of the bearing supports there are oil nipples opposite the gaps between the liners, while on the inner cylindrical surface of the outer liners on the outside there is a cylindrical thickening, the inner diameter of which corresponds to the diameter area of the torsion shaft mating with each lever, and the length of the specified area of the torsion shaft is equal to the sum of the width of the part of each lever mating with the torsion shaft and the distance from the end of the outer liner to the border of its internal cylindrical belt, and on the end surface of the outer liner there is an area adjacent to its inner surface an annular groove with a sealing ring installed in it, and on the side of the internal liners, corrugated covers are installed on the torsion bar shaft, secured in the outer grooves of the inner liners with tie clamps, while rubber hinges are installed in the rod heads, and when connecting the torsion bar assembly to the car body, rubber hinges are installed, mating with the levers, are pre-twisted at the same angle in one direction. 2. Торсионный узел по п. 1, отличающийся тем, что угол предварительной закрутки резиновых шарниров составляет от 10° до 20°.2. Torsion bar assembly according to claim 1, characterized in that the angle of preliminary twisting of the rubber hinges is from 10° to 20°.