RU212559U1

RU212559U1 - OUTER SPRING FOR SPRING SUSPENSION

Info

Publication number: RU212559U1
Application number: RU2021130715U
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Якушев; Виталий Владимирович Тарасов; Андрей Сергеевич Лаптев; Ядгор Озодович Рузметов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Белорецкий завод рессор и пружин"
Filing date: 2021-10-20
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания двухосных тележек грузовых вагонов, в частности наружной пружины для рессорного подвешивания. Технический результат - создание наружной пружины с геометрическими характеристиками и марками сталей, которые позволяют снизить напряжения в рабочих витках пружины, увеличить циклическую долговечность и обеспечить срок службы в эксплуатации не менее 16 лет. Наружная пружина для рессорного подвешивания цилиндрическая витая с рабочими и опорными витками, имеющая число рабочих витков 4,0, ее индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка D_cp к диаметру прутка пружины d_пр, составляет интервал от 5,793 до 5,897, имеет полное число витков в интервале от 5,37 до 5,63, диаметр прутка пружины d_пр от 28,79 мм до 29 мм, средний диаметр витка D_cp от 166,79 мм до 171 мм, угол подъема винтовой линии рабочих витков α от 6,56° до 6,94°, высоту в свободном состоянии Н_св от 247 мм до 255 мм, выполнена из пружинных марок сталей с минимальными пределами текучести 1325 МПа, имеет клинообразную форму опорных концов. 1 ил.

The utility model relates to railway transport, concerns spring suspension of two-axle freight car bogies, in particular, an external spring for spring suspension. EFFECT: creation of an external spring with geometrical characteristics and steel grades, which make it possible to reduce the stress in the working coils of the spring, increase the cyclic durability and ensure a service life of at least 16 years. The outer spring for spring suspension is cylindrical twisted with working and supporting turns, having a number of working turns of 4.0, its index, defined as the ratio of the average diameter of the turn D _cp to the diameter of the spring bar d _pr , ranges from 5.793 to 5.897, has a total number of turns in the range from 5.37 to 5.63, the diameter of the spring bar d _pr from 28.79 mm to 29 mm, the average diameter of the coil D _cp from 166.79 mm to 171 mm, the helix angle of the working coils α from 6.56 ° up to 6.94 °, free height H _sv from 247 mm to 255 mm, made of spring steels with a minimum yield strength of 1325 MPa, has a wedge-shaped support ends. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания двухосных тележек грузовых вагонов, в частности наружной пружины для рессорного подвешивания.The utility model relates to railway transport, concerns spring suspension of two-axle freight car bogies, in particular, an external spring for spring suspension.

Известна наружная пружина для рессорного подвешивания, содержащая рабочие и опорные витки пружины, выполненные по спирали из стального круглого прутка, каждый опорный виток имеет сужающийся конец и торец, образующий опорную поверхность конца пружины, в проектном вертикальном положении пружины между ее каждым опорным витком и поджатым к нему смежным рабочим витком выбран зазор в пределах 0,01-0,15 расстояния между опорной поверхностью торца опорного витка и крайней точкой конусообразного конца опорного витка, которое выбрано в пределах 0,3-0,5 диаметра прутка пружины, а отношение диаметра прутка пружины к наружному диаметру соответствует 0,15, число рабочих витков пружины n=3,42, суммарное число витков пружины равно 4,92, внутренний диаметр пружины выбран в пределах 138,2-142,8 мм, высота пружины в свободном состоянии в пределах 246-254 мм, при этом пруток пружины выполнен из стали 60С2ХФА-Д-ЗБ или из стали 51CrV4 при твердости поверхности каждого витка пружины после ее термической обработки в пределах 375-444 НВ (RU 152365, B61F 5/06, 27.05.2015).Known external spring for spring suspension, containing working and supporting coils of the spring, made in a spiral of steel round bar, each reference coil has a tapered end and end, forming the bearing surface of the end of the spring, in the design vertical position of the spring between each of the reference coil and pressed against with its adjacent working coil, a gap is selected within 0.01-0.15 of the distance between the bearing surface of the end of the reference coil and the extreme point of the cone-shaped end of the reference coil, which is selected within 0.3-0.5 of the diameter of the spring bar, and the ratio of the diameter of the spring bar to the outer diameter corresponds to 0.15; -254 mm, while the spring bar is made of steel 60S2KhFA-D-ZB or steel 51CrV4 with a surface hardness of each coil of the spring after its thermal processing boots within 375-444 HB (RU 152365, B61F 5/06, 05/27/2015).

Недостатками данной наружной пружины для рессорного подвешивания являются: высокие напряжения в рабочих витках при ее нагружении в виду малого числа рабочих витков для высоты в свободном состоянии 254 мм, что ограничивает циклическую долговечность наружной пружины и сокращает срок службы при эксплуатации; применение только одной марки стали 60С2ХФА, что увеличивает ее себестоимость и ограничивает использование других марок сталей.The disadvantages of this external spring for spring suspension are: high stresses in the working coils when it is loaded due to the small number of working coils for a free height of 254 mm, which limits the cyclic durability of the outer spring and reduces the service life during operation; the use of only one steel grade 60S2KhFA, which increases its cost and limits the use of other steel grades.

Известна наружная пружина для рессорного подвешивания витая цилиндрическая с рабочими и опорными витками, имеющая число рабочих витков 3,8-4,0, индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, составляет 6,000-6,444, выполнена из стали, имеющей предел текучести не менее 1470 МПа (RU 161329, F16F 1/06, 20.04.2016).Known external spring for spring suspension twisted cylindrical with working and supporting turns, having a number of working turns of 3.8-4.0, the index, defined as the ratio of the average diameter of the coil to the diameter of the spring rod, is 6.000-6.444, made of steel having a limit fluidity not less than 1470 MPa (RU 161329, F16F 1/06, 04/20/2016).

Недостатками данной наружной пружины для рессорного подвешивания являются: низкая жесткость для применения в тележках грузовых вагонов с осевой нагрузкой 23,5 т; применение сталей только с пределом текучести не менее 1470 МПа, что ограничивает применение марок сталей с пределом текучести менее 1470 МПа для изготовления наружной пружины.The disadvantages of this external spring for spring suspension are: low rigidity for use in freight car bogies with an axle load of 23.5 tons; the use of steels only with a yield strength of at least 1470 MPa, which limits the use of steel grades with a yield strength of less than 1470 MPa for the manufacture of an external spring.

Известна наружная пружина для рессорного подвешивания, витая цилиндрическая, с рабочими и опорными витками, имеющая число рабочих витков 3,75, индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, составляет 5,966 (RU 181833, F16F 1/06, 26.07.2018).Known external spring for spring suspension, twisted cylindrical, with working and supporting turns, having the number of working turns of 3.75, the index, defined as the ratio of the average diameter of the coil to the diameter of the spring rod, is 5.966 (RU 181833, F16F 1/06, 26.07. 2018).

Недостатком данной наружной пружины для рессорного подвешивания является низкая жесткость для применения в тележках грузовых вагонов с осевой нагрузкой 23,5 т.The disadvantage of this external spring for spring suspension is the low rigidity for use in freight car bogies with an axle load of 23.5 tons.

Известна наружная пружина для рессорного подвешивания цилиндрическая винтовая, представляющая собой брус, ось которого параллельна винтовой линии образующей цилиндра, с рабочими и опорными витками, средний диаметр которой составляет интервал от 168 мм до 172 мм, ее индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, составляет интервал от 5,667 до 5,931, пружина выполнена из стали с пределом текучести не менее 1470 МПа, а угол подъема оси винтового бруса составляет интервал от 5,853 до 6,229, длина оси рабочей части винтового бруса составляет интервал от 2094 мм до 2149 мм (RU 188187, B61F 5/06, F16F 1/06, 02.04.2019).Known external spring for spring suspension cylindrical helical, which is a bar, the axis of which is parallel to the helix of the generatrix of the cylinder, with working and supporting coils, the average diameter of which ranges from 168 mm to 172 mm, its index, defined as the ratio of the average diameter of the coil to the diameter the spring bar is in the range from 5.667 to 5.931, the spring is made of steel with a yield strength of at least 1470 MPa, and the angle of elevation of the axis of the screw beam is in the range from 5.853 to 6.229, the length of the axis of the working part of the screw beam is in the range from 2094 mm to 2149 mm ( RU 188187, B61F 5/06, F16F 1/06, 04/02/2019).

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является наружная пружина для рессорного подвешивания цилиндрическая витая с рабочими и опорными витками, а ее индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, составляет интервал от 5,667 до 5,931, диаметр прутка пружины от 28,79 мм до 29 мм, средний диаметр витка от 168 мм до 172 мм, угол подъема винтовой линии рабочих витков от 5,853° до 6,229°, пружина выполнена из стали, имеющей предел текучести не менее 1470 МПа (RU 188249, B61F 5/06, F16F 1/06, 04.04.2019).The closest technical solution to the claimed utility model is an external spring for spring suspension, cylindrical twisted with working and supporting coils, and its index, defined as the ratio of the average coil diameter to the diameter of the spring bar, ranges from 5.667 to 5.931, the diameter of the spring bar is from 28, 79 mm to 29 mm, the average diameter of the coil is from 168 mm to 172 mm, the angle of elevation of the helix of the working coils is from 5.853 ° to 6.229 °, the spring is made of steel with a yield strength of at least 1470 MPa (RU 188249, B61F 5/06, F16F 1/06, 04/04/2019).

Недостатками данной наружной пружины для рессорного подвешивания являютсяThe disadvantages of this external spring for spring suspension are

высокие напряжения в рабочих витках при ее нагружении в виду увеличенного среднего диаметра витка и индекса пружины, что сокращает срок службы пружины в эксплуатации;high stresses in the working coils when it is loaded due to the increased average coil diameter and spring index, which reduces the life of the spring in operation;

применение сталей только с пределом текучести не менее 1470 МПа, что ограничивает применение марок сталей с пределом текучести менее 1470 МПа для изготовления наружной пружины.the use of steels only with a yield strength of at least 1470 MPa, which limits the use of steel grades with a yield strength of less than 1470 MPa for the manufacture of an external spring.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании наружной пружины с геометрическими характеристиками и марками сталей с пределом текучести ниже 1470 МПа, которые позволяют снизить напряжения в рабочих витках пружины, увеличить циклическую долговечность и обеспечить срок службы в эксплуатации не менее 16 лет.The task to be solved by the claimed utility model is to create an external spring with geometric characteristics and steel grades with a yield strength below 1470 MPa, which can reduce the stress in the working coils of the spring, increase the cyclic durability and ensure a service life of at least 16 years .

Технический результат достигается тем, что наружная пружина для рессорного подвешивания цилиндрическая витая с рабочими и опорными витками, имеющая полное число витков в интервале от 5,37 до 5,63, ее индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка к диаметру прутка пружины, составляет интервал от 5,793 до 5,897, диаметр прутка пружины - от 28,79 мм до 29 мм, максимальный размер среднего диаметра витка пружины - 171 мм, имеет клинообразную форму опорных концов, имеет число рабочих витков 4,0, минимальный размер среднего диаметра витка пружины - 166,79 мм, угол подъема винтовой линии рабочих витков - от 6,56° до 6,94°, высоту в свободном состоянии - от 247 мм до 255 мм, выполнена из пружинных марок сталей с минимальными пределами текучести 1325 МПа.The technical result is achieved by the fact that the outer spring for spring suspension is cylindrical twisted with working and supporting coils, having a total number of coils in the range from 5.37 to 5.63, its index, defined as the ratio of the average coil diameter to the diameter of the spring bar, is the interval from 5.793 to 5.897, the diameter of the spring bar is from 28.79 mm to 29 mm, the maximum size of the average diameter of the spring coil is 171 mm, it has a wedge-shaped support ends, has a number of working coils of 4.0, the minimum size of the average diameter of the spring coil is 166 .79 mm, the angle of elevation of the helix of the working turns is from 6.56 ° to 6.94 °, the height in the free state is from 247 mm to 255 mm, it is made of spring steels with a minimum yield strength of 1325 MPa.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом.The essence of the claimed utility model is illustrated by the drawing.

Наружная пружина для рессорного подвешивания цилиндрическая витая с рабочими 1 и опорными 2 витками, имеющая число рабочих витков 4,0, полное число витков от 5,37 до 5,63, выполнена из пружинных марок сталей 60С2А, 60С2ХА, 60С2ХФА или 65С2ВА, имеющих предел текучести в диапазоне от 1325 МПа до 1665 МПа, при этом ее индекс, определяемый как отношение среднего диаметра витка D_cp в диапазоне от 166,79 мм до 171 мм к диаметру прутка пружины d_пр в диапазоне от 28,79 мм до 29 мм, составляет интервал от 5,793 до 5,897, угол подъема винтовой линии рабочих витков α - от 6,56° до 6,94°, высота в свободном состоянии - Н_св от 247 мм до 255 мм, имеющая клинообразную форму опорных концов.The outer spring for spring suspension is cylindrical twisted with working 1 and supporting 2 turns, having a number of working turns of 4.0, a total number of turns from 5.37 to 5.63, made of spring steel grades 60S2A, 60S2XA, 60S2KhFA or 65S2VA, having a limit fluidity in the range from 1325 MPa to 1665 MPa, while its index, defined as the ratio of the average diameter of the coil D _cp in the range from 166.79 mm to 171 mm to the diameter of the spring bar d _pr in the range from 28.79 mm to 29 mm, ranges from 5.793 to _5.897 , the angle of elevation of the helix of the working turns α is from 6.56° to 6.94°, the height in the free state is from 247 mm to 255 mm, having a wedge-shaped support ends.

Увеличение угла подъема винтовой линии рабочих витков до диапазона 6,56-6,94°, относительно угла в прототипе в диапазоне 5,853-6,229°, приводит к снижению касательных напряжений в витках и увеличению долговечности пружины (Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных), ГосНИИВ-ВНИИЖТ, Москва, 1996, стр. 180, 190-191).Increasing the angle of elevation of the helix of the working turns to the range of 6.56-6.94°, relative to the angle in the prototype in the range of 5.853-6.229°, leads to a decrease in shear stresses in the turns and an increase in the durability of the spring (Standards for the calculation and design of railroad cars of the Ministry of Railways 1520 mm gauge (non-self-propelled), GosNIIV-VNIIZhT, Moscow, 1996, pp. 180, 190-191).

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что подобраны геометрические характеристики и марки сталей наружной пружины, установленной под фрикционные клинья и под надрессорную балку, имеющей индекс от 5,793 до 5,897, которые позволяют создать в комплекте с соответствующими внутренними пружинами, конструкцию рессорного подвешивания двухосной тележки грузового вагона, обеспечивающей выполнение требований ГОСТ 9246-2013 «Тележки двухосные трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия» и снижают напряжения в рабочих витках более чем на 5%, что увеличивает циклическую долговечность наружной пружины не менее чем на 90%.The technical result of the claimed utility model lies in the fact that the geometric characteristics and steel grades of the outer spring installed under the friction wedges and under the bolster, having an index from 5.793 to 5.897, are selected, which make it possible to create, complete with the corresponding internal springs, the design of the spring suspension of a two-axle bogie of a freight car that ensures compliance with the requirements of GOST 9246-2013 “Two-axle three-element bogies for freight cars of 1520 mm gauge railways. General Specifications” and reduce the stress in the working coils by more than 5%, which increases the cyclic durability of the outer spring by at least 90%.

На заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания опытных образцов. For the claimed utility model, design documentation has been developed and comprehensive tests of prototypes have been carried out.

Claims

The outer spring for spring suspension is cylindrical twisted with working and supporting coils, having a total number of coils in the range from 5.37 to 5.63, its index, defined as the ratio of the average coil diameter to the diameter of the spring bar, is in the range from 5.793 to 5.897, diameter spring bar - from 28.79 mm to 29 mm, the maximum size of the average diameter of the spring coil is 171 mm, has a wedge-shaped support ends, characterized in that it has a number of working coils of 4.0, the minimum size of the average diameter of the spring coil is 166.79 mm, the angle of elevation of the helix of the working turns is from 6.56° to 6.94°, the height in the free state is from 247 mm to 255 mm, it is made of spring steels with a minimum yield strength of 1325 MPa.