Что такое шкворень на вагоне
Работа шкворней происходит при непрерывном контакте с частицами грязи и пыли, водой и реагентами, что вызывает вымывание смазочных материалов, которые закладываются в шкворни. Хотя они обладают немалым ресурсом, отсутствие регулярного обслуживания приводит к их изнашиванию и выходу из строя. Здесь может помочь специальная смазка, обеспечивающая исправность шкворней и продлевающая срок их эксплуатации.
Шкворень представляет собой рабочий элемент поворотного узла, который используется в разных вариантах автотранспорта и спецтехники. Он имеет вид особого стержня из стали, служащего в качестве поворотной оси соединения шарниров и силовых частей.
В авто, тракторах и иных видах техники этот узел является элементом соединения кулаков поворота колёс с балками, используясь как основа для устройства сцепления прицепов либо полуприцепов.
Шкворень реализует такие функции:
Исправность шкворней определяет степень надёжности пользования средством передвижения или спецтехникой. В ходе использования данные узлы изнашиваются и испытывают высочайшие нагрузки. По этой причине необходимы их регулярное обслуживание и своевременная замена.
По предназначению шкворни подразделяют на несколько категорий:
В конструктивном отношении выделяют сквозные и раздельные шкворни для цапф. Сквозные имеют вид стержней из стали, помещающихся с помощью подшипников скольжения либо качения внутрь посадочных мест, которые располагаются в мостовой балке и в кулаке поворота. Их фиксация осуществляется с помощью таких деталей, как штифты, резьба либо крышки, расположенные в верхней и нижней узловых частях. Крышки либо кулаки для поворота могут дополнительно оборудоваться масленками.
Шкворень раздельного типа имеет вид укороченного пальца из стали, устанавливаемого в 2 точках, где мостовая балки соединяется с поворотным кулаком. На каждый из кулаков имеются 2 шкворня: снизу и сверху. У них может быть аналогичная конструкция либо разные элементы и размеры.
Шкворни.
Шкворень.
Шкворень — это поворотная ось. Термин использовался ещё в гужевых повозках с поворотной передней осью. С возникновением автомобилей шкворень долгое время оставался единственным механизмом обеспечивающим возможность поворота передних колес автомобиля.
В настоящее время шкворневой механизм поворота передних колес используется все реже, однако, в крупнотоннажной технике данный механизм все ещё актуален.
Рассмотрим данный механизм на конкретных примерах.
Грузовой автомобиль Toyota heavy duty truck Рис1.
Выпускался с 1969 по 2002 год.
Схема передней оси данного автомобиля Рис.2
Тот же узел более подробно. Рис3.
На данном автомобиле можно наблюдать классическую схему шкворневого поворотного механизма. В данной схеме шкворень представлен массивной стальной осью, вокруг которой происходит вращение поворотного кулака. Для уменьшения трения используются подшипник качения (подшипник рис.3) и подшипники скольжения (втулки и бронзовая шайба рис.3). Для герметизации сверху и снизу шкворня устанавливаются резиновые уплотнительные кольца и прокладка нижней крышки.
Положительными моментами такой конструкции является высокая механическая прочность, благодаря которой достигается высокая грузоподъемность автомобиля и длительный срок службы узла (при правильном и своевременном техобслуживании). Полная версия статьи тут.
Если требуется, чтобы передние колёса были ведущими, то конструкция шкворня меняется. Ось шкворня становится не сплошной, для того чтобы к колесу мог проходить вал привода крутящего момента.
Рассмотрим пример.
Toyota Land Cruiser HZJ81. Рис.4
Схема передней оси данного автомобиля Рис.5
Устройство шкворня Toyota Land Cruiser HJZ81. Рис.6
По приведенной схеме (Рис.6) видно, что от шкворня остались лишь небольшие осевые элементы на верхней крышке и нижнем шкворневом рычаге. Наружные обоймы шкворневых конических подшипников устанавливаются в указанные на Рис.5 пазы шаров моста. Внутренние обоймы этих подшипников устанавливаются на шкворневые оси. Смазка шкворневых элементов происходит путем наполнения полости кулака консистентной смазкой.
Механическая прочность такой конструкции шкворня меньше, чем у классической конструкции, однако она достаточна для многолетней эксплуатации автомобиля при условии своевременного и качественного технического обслуживания.
По мере развития автомобилестроения потребовалась модернизация конструкции поворотного механизма передних колес автомобиля. Появились шаровые опоры. В отличии от шкворней они обеспечивали подвижность не только по оси поворота кулака, но и по другим осям. Шаровые опоры обеспечивали миниатюризацию конструкции и улучшение ходовых характеристик, однако грузоподъемность автомобилей уменьшилась, как и срок службы поворотных механизмов.
Хочется обратить внимание на любопытное сочетание шкворня с шаровой опорой, которое наблюдается, например, на некоторых модификациях Nissan Bluebird U14 Рис.7
Устройство поворотного механизма Рис.8.
Поворотный кулак Рис.9.
То есть на данном автомобиле поворотный кулак снизу вращается на шаровом шарнире, а сверху на шкворне.
На некоторых автомобилях с приводом на передние колеса шкворни имеют вид шаровых шарниров. То есть шкворневые пальцы на своих рабочих концах имеют полусферы, которые вращаются в специальных углублениях на шарах моста.
В процессе эксплуатации происходит износ различных элементов шкворня (втулок, подшипников, пальцев).
Для ремонта шкворней существуют ремкомплекты, в которые входят все необходимы для замены элементы.
Для ремонта шкворней у автомобилей с передней ведущей осью продаются все необходимые элементы по отдельности (пальцы, подшипники и др.)
Основная сильная сторона шкворней — максимальная механическая прочность из которой проистекает долговечность. Минусами является массивность, худшие по отношению к шаровым опорам кинематические характеристики, худшая по отношению к шаровым опорам герметичность.
Что такое шкворень на вагоне
В шкворневую балку рамы 10 (см. рис. 4.12) кузова вварен пятник 5. Снизу в него запрессовывают шкворень так, чтобы между верхней кромкой буртика
Электропоезда серий ЭД9М, ЭД9Т, ЭР9П
Рис. 4.12. Шкворневой узел тележки моторного вагона:
1 — шплинт; 2 — контргайка; 3 — гайка; 4 — шкворень; 5 — пятник; 6 — металлическая шайба; 7 — резиновая втулка; 8 — упорная шайба; 9 — надрессорный брус; 10 — шкворневая балка
шкворня и нижней частью пятника был зазор 4 мм. На шкворень надевают резиновую втулку 7, армированную проволокой, и металлическую шайбу 6. Подсобранный узел пропускают через цилиндрическое отверстие в верхнем люлечном брусе 9, в которое вварен отрезок трубы.
В положении, когда вагон полностью опирается на скользуны, на хвостовик шкворня 4 надевают упорную шайбу 8 и навинчивают гайку 3, которую затем затягивают до упора. При этом резиновая втулка 7 деформируется, ее размер в радиальном направлении увеличивается, и она зажимается в отверстии верхнего люлечного бруса 9. Сверху и снизу на гайки 3 навертывают контргайки 2, которые контрят шплинтами 1. Кроме обеспечения шарнирного соединения вагона с тележкой, шкворень дополнительно гасит колебания вагона, не поглощенные центральной подвеской.
На прицепных вагонах конструкция шкворневого узла выполнена иначе. Пятниковый узел полностью металлический (такая конструкция применялась и на моторных вагонах ранних выпусков). Пятниковое устройство состоит из плоского верхнего пятника, закрепленного на шкворневой балке кузова вагона, и нижнего подпятника, установленного на верхнем люлечном брусе. Кузов пятником опирается на подпятник и в этом положении удерживается шкворнем. Шкворень состоит из трех частей: двух полушкворней с буртиками и клина, который раздвигает и тем самым закрепляет полушкворни. Буртики полушкворней не позволяют им выпасть из шкворневого гнезда. Плоские пятники проще в изготовлении, чем пятники с резиновой вставкой, имеют большую площадь опоры и меньшее внутреннее трение при по-
Рис. 4.13. Гидравлический гаситель колебаний:
вороге тележки относительно кузова, но требуют регулярного смазывания и тшательного ухода.
Шкворневой узел вагона
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3639713/27-11 (22) 07.09.83 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) А. А. Пранов, С. Н. Нейжмак и В. А. Шихалев (53) 629.4.023.16 (088.8) (56) 1. 1. Патент США № 3771465, кл. В 61 F 5/16, 1972 (прототип). (54) (57) ШКВОРНЕВОЙ УЗЕЛ ВАГОНА, содержащий установленный на шкворневой балке кузова пятник, выполненный в виде опорной плиты и опирающийся на подпятник тележки, шкворень, размещенный вотверстиях пятника и подпятника, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения долговечности сопряженных поверхностей деталей путем сохранения постоянного контакта между ними при относительных боковых колебаниях кузова и тележки, на шкворневой балке кузова жестко закреплены кронштейны с отверстиями, а опорная плита выполнена с цапфами, образующими шарнирные соединения с отверстиями в кронштейнах, причем оси цапф опорной плиты и отверстий кронштейнов расположены в продольной вертикальной плоскости вагона.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции узлов, обеспечивающих передачу нагрузки от кузова рельсового транспортного средства к его ходовой части.
Известен шкворневой узел вагона, содержащий установленный на шкворневой балке кузова пятник, выполненный в виде опорной плиты и опирающийся на подпятник тележки, и шкворень, размещенный в отверстиях пятника и подпятника (1).
Недостатком известного узла является нарушение контакта между плоскостями пятника и подпятника при боковых колебаниях кузова, местное нагружение пятника и подпятника по краям и, как следствие, зна. чительные контактные напряжения в деталях.
Цель изобретения — повышение долговечности сопряженных поверхностей деталей путем сохранения постоянного контакта между ними при относительных боковых колебаниях кузова и тележки.
Указанная цель достигается тем, что в шкворневом узле вагона, содержащем установленный на шкворневой балке кузова пятник, выполненный в виде опорной плиты и опирающийся на подпятник тележки, шкворень, размещенный в отверстиях пятника и подпятника, на шкворневой балке кузова жестко закреплены кронштейны с отверстиями, а опорная плита выполнена с цапфами, образующими шарнирные соединения с отверстиями в кронштейнах, причем оси цапф опорной плиты и отверстий кронштейнов расположены в продольной вертикальной плоскости вагона.
На фиг. 1 изображен шкворневой узел вагона, в разрезе; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — устройство, вид сбоку.
Шкворневой узел вагона содержит шкворневую балку кузова 1 с опорной плитой 2, выполняющей роль пятника, подпятник тележки 3 и шкворень 4, размещенный в отверстиях опорной плиты и подпятника. На шкворневой балке 1 жестко закреплены
10 кронштейны 5 с отверстиями, в которых расположены цапфы опорной плиты 2, образуя с ними шарнирные соединения, ось которых совпадает с продольной осью вагона.
Для передачи усилия в продольном направ ленин опорная плита снабжена в верхней части выступом 6, расположенным вдоль поперечной оси тележки, а шкворневая балка имеет две направляющие 7, охватывающие этот выступ. Между выступом 6 и шкворневой балкой 1 в вертикальном направле20 нии предусмотрен гарантированный зазор 8, обеспечивающий возможность поворота опорной плиты относительно кузова при боковых колебаниях кузова.
В процессе движения вагона при боко вых колебаниях кузова, благодаря шарнирному соединению опорной плиты (пятника) с кузовом и совпадению продольной оси этого соединения с продольной осью вагона, обеспечивается устойчивое горизонтальное положение поверхности пятника и постоянЗп ный надежный контакт ее с поверхностью подпятника по всей плоскости.
Выполнение предлагаемого шкворневого узла вагона повышает долговечность сопряженных поверхностей пятника и подпятника, т. е. всего шкворневого узла в целом.
Составитель М. Фрадкин
Редактор П. Коссей Техред И. Верес Корректор А. Тяско
Заказ 10208/13 Тираж 493 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Что такое шкворень на вагоне
Число рабочих витков
Пружины установлены в горизонтальном положении и размещены в свободном пространстве шкворневой коробки между скользуном и упорными прокладками 17. Установку и объем комплектов пружин производят через отверстия в шкворневой коробке, закрываемые крышками 18. Крышки крепят шпильками 16, ввернутыми в тело коробки. Наблюдение за состоянием пружин шкворневого возвращающего устройства в процессе эксплуатации локомотива практически невозможно. Поэтому, несмотря на невысокий уровень напряжений, возникающий в пружинах при их работе (ттах = 5900 кгс/см2), технологии изготовления и. особенно операциям, повышающим прочность указанных деталей, уделяют особое внимание. К упрочняющим технологическим операциям относится шлифовка прутка пружины и дробеструйная обработка его с целью получения поверхностного наклепа. После изготовления пружины покрывают маслостой-кой краской. Материал пружин соответствует стали 60С2.
Весь возвращающий аппарат погружен в масляную ванну, которую образует шкворневая коробка, закрытая снизу поддоном 2. Крепление поддона осуществлено с помощью болтов 3. Между корпусом коробки и поддоном установлена уплотняющая прокладка 19, предупреждающая просачивание масла. В поддоне имеется смотровой люк, закрытый крышкой 1, которая удерживается болтами 21. Между крышкой и поддоном тйкже имеется уплотняющая
Рис. 28. Посадка шкворня на электровозе ЧС4Т
::рокладка. Масло из масляной вапны сливают через отверстие в крышке люка, лля чего необходимо вывернуть болт-пробку 22.
Гибкий кожаный чехол 15, закрывающий масляную ванну сверху, защищает ее :
Рис. 29. Кривые изменения действительной жесткости возвращающего устройства (/), комплекта пружин (2) и резинового упора ограничителя горизонтальных перемещений (3)
зоне скоростей в прямых участках пути практически никогда не исчерпывается. Относ кузова под действием допустимого непогашенного ускорения в кривых участках пути, определяемый расчетом, также меньше 30 мм. Исчерпание зазора может произойти только при движении электровоза с максимально допустимой скоростью в кривых малого радиуса, если в плане кривая будет иметь значительные по величине случайные неровности.
Изменение в процессе эксплуатации начальных упругих качеств одной из пружин возвращающего устройства или излом ее приведет к несоосному положению кузова и тележек. Учитывая влияние сочленения тележки, стремящегося удержать их внутренние торцы в постоянном соосном положении, неуравновешенная сила в возвращающем устройстве заставит тележку принять положение перекоса по отношению к кузову и плану пути в прямом участке, т. е. продольные оси тележек не будут совпадать и не будут параллельны продольной оси кузова и оси пути. На динамике локомотива это обстоятельство скажется в том, что у него появится повышенная склонность к извилистому движению. В связи с изменением зазоров между кузовом и тележкой и характеристики возвращающего устройства это движение может сопровождаться жесткими толчками в поперечном направлении. При длительной эксплуатации с указанным дефектом возвращающего аппарата на бандажах колес (как правило, на крайних) может появиться односторонний подрез гребней.
Указанные изменения в динамике локомотива отрицательно влияют на работоспособность ряда узлов и деталей его экипажной части. Кроме того, в связи с ростом горизонтальных сил в контакте колес с рельсами снижается и критерий безопасности движения. Поэтому установленный дефект должен быть немедленно устранен.
Обнаружить отклонения в нормальной работе возвращающего аппарата можно замером горизонтальных зазоров между рамой кузова и рамой тележки, для чего локомотив устанавливают в прямом участке пути. Для удобства контроля этих зазоров на боковинах рамы кузова в районе шкворней установлены специальные кронштейны. Если разница в зазорах с левой и правой стороны тележки окажется больше 5 мм, следует прокатить локомотив (желательно при этом иметь на пути движения стрелочные переводы), чтобы убедиться в том, что зафиксированное взаимное положение кузова и тележек не было случайным. В случае подтверждения ранее полученных результатов при повторном замере зазоров узел шкворневого возвращающего устройства следует демонтировать. Несмотря на несколько большую затрату времени, демонтаж рекомендуется производить не под кузовом, а на включенной тележке. Это дает возможность после замены деталей точнее произвести регулировку пружин.
Перед демонтажем из шкворневой коробки сливают масло. Затем открывают смотровой люк или снимают поддон и проверяют положение скользуна. При съеме торцовых крышек крепежные гайки 16 (см. рис. 27) отворачивают постепенно, не допуская перекосов и заеданий крышек на шпильках. Извлеченные из шкворневой коробки пружины переносят на пресс и испытывают подконтрольной нагрузкой.
‘■»эмплект пружин под нагрузкой 1500 кгс должен прогибаться на 8 мм.
‘ ідиночная внутренняя пружина тот же прогиб должна иметь под нагрузкой 456 кгс, наружная — 1050 кгс.
Пружины имеют допуск ±10% на отклонение от номинальной вы-‘.ты под контрольной нагрузкой. Сломанную или отбракованную
: :■, время испытаний пружину заменяют новой, после чего производят стулировку упругой системы возвращающего аппарата. При регули-і’Вке, т. е. при установке необходимых нажатий от комплектов пру-
•адением шкворня с отверстием в шаровом подшипнике. Опустив зов на тележки, люк закрывают, в шкворневую коробку заливают
■:-.:сло и устанавливают на место кожаный защитный чехол. Заверяющими операциями являются прокатка локомотива и контрольный •.мер горизонтальных зазоров между рамой кузова и рамами тележек.