Тележка грузового вагона с трехэлементной рамой и диагональными связями

Тележка грузового вагона с трехэлементной рамой и диагональными связями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается двухосных тележек грузовых вагонов с улучшенными ходовыми качествами.

В грузовом железнодорожном транспорте в качестве ходовых частей вагонов широкое распространение получили трехэлементные тележки с центральным одноступенчатым рессорным подвешиванием, рама которых состоит из надрессорной балки, содержащей верхний пояс с подпятниковым местом, двух боковых рам, опирающихся на подшипниковые узлы колесных пар [1-5].

К таким конструкциям относятся, например, тележки моделей 18-100, 18-131, 18-578, 18-194-1 (Россия) и 18-7020, 18-755, 18-781, 18-1711 (Украина), Motion Control M-976 Truck System, Barber S-2 (США) и др. Простые по конструкции и в обслуживании трехэлементные тележки имеют ряд характерных недостатков, основным из которых является недостаточная «связанность» боковых рам, что приводит к потере прямоугольного контура рамы тележки в плане и «забеганию» боковых рам относительно друг друга, а также к возникновению параллелограммного или трапециеобразного расположения колесных пар в тележке при движении в кривых участках пути.

Этот недостаток трехэлементной тележки приводит к увеличению угла набегания гребня колеса на рельс при вписывании тележки в кривые участки пути и возникновению дополнительных боковых нагрузок что, в свою очередь, приводит к повышенному износу колес (подрез гребней) и рельсов, увеличению затрат на текущее содержание тележки и верхнего строения пути, к существенному уменьшению коэффициента запаса устойчивости от вползания колеса на рельс и, как следствие, ограничению скорости движения, как правило, на порожнем режиме движения.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является модернизированная тележка Barber S-2 (США) с диагональными связями, представляющими собой продольные, изогнутые в вертикальной плоскости тяги из трубы (с наличием неполного сечения в районе возможного контакта с элементами тормозной рычажной передачи тележки), которые закреплены в приварных кронштейнах боковых рам тележки с помощью упругих эластомерных элементов и резьбового соединения.

К недостаткам этой конструкции диагональной связи боковых рам тележки следует отнести возможность возникновения дополнительных изгибающих моментов, которые могут привести к разгибанию натянутой ветви и дополнительному изгибу сжимающей ветви диагональных связей, тем самым уменьшить эффективность от их применения, а наличие неполного сечения связи (трубы) в районе возможного контакта с элементами тормозной рычажной передачи тележки может привести к поломке этих тяг в межремонтный период. Кроме этого, разная величина кривизны верхней и нижней тяги увеличивает номенклатуру деталей, что может отрицательно повлиять на проведение ремонтных работ.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение ходовых качеств тележки за счет устранения возможности потери прямоугольного контура рамы тележки в плане и «забегания» боковых рам относительно друг друга, а также ликвидация возможного возникновения изгибающих моментов в сжатой ветви диагонального соединения боковых рам.

Предлагаемая тележка состоит из надрессорной балки, рессорного подвешивания, двух колесных пар, тормозной рычажной передачи и двух боковых рам 1 (Фиг.1), соединенных между собой диагональными связями.

Диагональные связи состоят из четырех попарно соединенных в центральной части тележки стержней 2 с помощью пластины 3 и осей 4 (Фиг.2). Пластина 3 (Фиг.2) имеет четыре диагонально расположенных вытянутых отверстия с симметричными закруглениями 5. Каждое такое отверстие сверху и снизу армировано накладками 6. В зоне соединения с пластиной каждый стержень оснащен С-образной вилкой 7 с цилиндрическими отверстиями по диаметру осей 4. На другом конце стержня 2 выполнена резьба, которая с помощью гайки 8 (Фиг.3), клиновой шайбы 9 и стопорной шайбы с лапкой 10 позволяет зафиксировать наружный конец стержня 2 в вытянутых отверстиях с симметричными закруглениями 11 (Фиг.4), расположенных во внутренних и наружных вертикальных стенках нижнего пояса боковой рамы 1. Боковая рама 1 в зоне отверстий 11 имеет усиления 12, обеспечивающие необходимую прочность нижнего пояса.

На каждый стержень 2 (Фиг.5) с внутренней стороны боковой рамы 1 тележки надета шайба 13, которая устанавливается вплотную к вертикальной стенке нижнего пояса боковой рамы и приваривается к стержню. Шайба ограничивает осевое перемещение той диагональной связи, которая при вписывании вагона в кривые участки пути находится в сжатом состоянии. Отсутствие изгибающих моментов в сжатой диагонали обеспечивается перемещением соответствующих осей 4 (Фиг.2) в вытянутых отверстиях с симметричными закруглениями 5 пластины 3.

Диаметр прутка стержня выбран таким образом, чтобы исключить продольную деформацию растянутой диагональной связи при вписывании вагона в кривые участки пути и, таким образом, воспрепятствовать изменению прямоугольной формы рамы тележки в плане, т.е. исключить «забегание» боковых рам относительно друг друга.

Принцип работы. При вписывании вагона в кривые участки пути малого радиуса тележка продолжает прямолинейное движение и одно из колес передней колесной пары своим гребнем накатывается на наружный рельс. В зависимости от скорости движения и нагрузки от колесной пары на рельсы в точке контакта возникает сила, действующая вдоль оси колесной пары, а ее составляющая, действующая по касательной к радиусу кривой, стремится сместить боковую раму тележки против направления движения вагона. Эта сила стремится изменить геометрическую форму рамы тележки в плане и, таким образом, увеличить угол набегания колеса на рельс. Предложенная конструкция тележки с диагональными связями между боковыми рамами позволит удерживать боковую раму со стороны набегающего колеса, не давая ей осуществить «забегание» относительно другой боковой рамы и тем самым сохранить первоначальную конфигурацию рамы тележки в плане и уменьшить угол набегания колеса на рельс. Все это, в свою очередь, приводит к уменьшению сил трения между колесом и рельсом, уменьшению интенсивности износа колес и рельсов, уменьшению расхода энергоносителей вследствие уменьшения сопротивления движению подвижного состава.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - общий вид тележки, вид снизу.

Фиг.2 - элементы соединения стержней в центральной части тележки (один из стержней условно не показан).

Фиг.3 - элементы соединения диагональной связи с наружной стороны боковой рамы. Узел А в увеличенном масштабе.

Фиг.4 - нижний пояс боковой рамы тележки, вид с внутренней стороны (приварная шайба на стержне условно не показана).

Фиг.5 - нижний пояс боковой рамы тележки с установленной на стержне ограничительной шайбой. Узел Б в увеличенном масштабе.

Источник информации

1. Barber S-2. E-mail: www.sctco.com.

2. He Quyonq. Новые тележки для грузовых вагонов (Китай). Chinese Railway, 1997, №2, р.42-47.

3. Motion Control M-976 Truck System. www.ASFGLOBAL.com.

4. Тележка для железнодорожных вагонов. Buckeye Steel Castings Co. Патент US 97858672, 19.05.97; ЕР 9898308243, 09.10.98.

5. Железнодорожная тележка. ФГУП «ПО Уралвагонзавод» Патент RU 42992 U1.

1. Тележка грузового вагона с трехэлементной рамой и диагональными связями, состоящая из надрессорной балки, рессорного подвешивания, двух колесных пар, тормозной рычажной передачи и двух боковых рам, соединенных между собой диагональными связями, отличающаяся тем, что каждая диагональная связь состоит из двух симметричных прямолинейных стержней, жестко закрепленных в нижних поясах боковых рам или в кронштейнах, приваренных к нижнему поясу боковых рам и шарнирно соединенных между собой с помощью пластины, имеющей четыре вытянутых по направлению стержней отверстия с симметричными закруглениями.

2. Тележка грузового вагона с трехэлементной рамой и диагональными связями по п.1, отличающаяся тем, что каждый прямолинейный стержень диагональной связи на одном конце имеет приварную шайбу и резьбовое окончание, которое позволяет с помощью клиновой шайбы, стопорной шайбы и гайки жестко закрепить это окончание в нижнем поясе боковой рамы или в кронштейне, приваренном к нижнему поясу боковой рамы тележки, а другой конец стержня связи оснащен С-образной вилкой с цилиндрическими отверстиями, позволяющей осуществить шарнирное соединение двух стержней с пластиной в диагональную связь.

3. Тележка грузового вагона с трехэлементной рамой и диагональными связями по п.1, отличающаяся тем, что пластина, соединяющая между собой стержни диагональных связей, имеет четыре диагонально расположенные вытянутые по направлению стержней отверстия с симметричными закруглениями, позволяющие стержням сжатой ветви перемещаться вдоль продольной оси данных отверстий и, таким образом, исключить возникновение изгибающих моментов при прохождении кривых участков пути.