тележка железнодорожного транспортного средства

Формула изобретения

Тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, через которые рама тележки опирается на буксы, поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамой, отличающаяся тем, что у крайних колесных пар пружины рессорного подвешивания смещены в сторону середины тележки, оси поводков, соединяющих верхние кронштейны букс с концевыми кронштейнами рамы, расположены над осями колесных пар, а между нижними кронштейнами букс или их наружными боковинами и упорами, которыми снабжены концевые кронштейны рамы, установлены упорные буксовые пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тепловозам, электровозам и вагонам, и касается конструкции устройств, предназначенных для обеспечения радиальной установки осей колесных пар тележек железнодорожных транспортных средств при их движении в кривых.

Известно рельсовое транспортное средство, содержащее раму, через упругий элемент опирающуюся на буксы по крайней мере одной колесной пары, которые с одной стороны посредством продольных кронштейнов упругой связью соединены с кронштейнами рамы, и снабжено механизмом поворота колесной пары в горизонтальной плоскости, включающим в себя тягу, шарнирно соединенную с серьгой и с поводком, которые соответственно шарнирно связаны с рамой, и с другой стороны - одной из букс, при этом упругая связь буксы и рамы выполнена в виде вертикально расположенного стержня, концами упруго закрепленного на соответствующих кронштейнах (авт. св. N 1569271, кл. B 61 F 5/46, 5/26).

Недостатком такой конструкции являются сложность конструкции, наличие специальных механизмов, управляющих тягой продольного перемещения букс, непригодность для применения в тележечных экипажах из-за большого поперечного перемещения рамы тележки относительно буксы, которое будет приводить к поломкам механизма, соединяющего буксу с рамой, и в связи с этим низкие надежность и долговечность конструкции.

Известна также трехосная тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, связанную с буксами колесных пар продольными поводками, причем поводки крайних колесных пар установлены наклонно в вертикальной плоскости, в плане под углом к продольной оси, а их продольные оси симметрии пересекаются в точке проекции центра масс тележки на горизонтальную плоскость, проходящую через головки рельсов (авт. св. N 1438999, кл. B 61 F 5/02, 5/38).

Недостатками такой конструкции являются низкая эффективность при движении в кривой малого радиуса, сложность конструкции, вызванная установкой каждого поводка под индивидуальными углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Технический результат достигается тем, что в тележке железнодорожного транспортного средства, содержащей раму, колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, через которые рама тележки опирается на буксы, поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамой, у крайних колесных пар пружины рессорного подвешивания смещены в сторону середины тележки, оси поводков, соединяющие верхние кронштейны букс с концевыми кронштейнами рамы, расположены над их осями, а между нижними кронштейнами букс или их наружными боковинами и упорами, которыми снабжены концевые кронштейны рамы, установлены упорные буксовые пружины.

Такое выполнение тележки железнодорожного транспортного средства и, в частности, смещение у крайних колесных пар пружин рессорного подвешивания в сторону середины тележки, расположение оси поводков, соединяющих верхние кронштейны букс с концевыми кронштейнами рамы, над их осями и установка между нижними кронштейнами букс или их наружными боковинами и упорами, которыми снабжены концевые кронштейны рамы, упорных буксовых пружин, приводит к автоматической установке осей колесных пар тележки при ее движении в кривой по направлению радиусов этой кривой, что приводит к установке гребней колес по касательным к кривой с нулевым углом набегания колес на рельс, что в свою очередь приводит к снижению бокового давления гребней колес на рельс, к снижению сопротивления движения транспортного средства в кривой, к снижению износа гребней колес, и увеличению сроков между переточками гребней, сроков службы колесных пар и межремонтных пробегов транспортных средств, к снижению расхода топлива.

Предлагаемая тележка железнодорожного транспортного средства представлена на чертежах, где:

На фиг. 1 изображена тележка железнодорожного транспортного средства, общий вид;

На фиг. 2 изображена схема тележки железнодорожного транспортного средства в кривой;

На фиг. 3 изображена двухосная тележка железнодорожного транспортного средства, общий вид.

Тележка железнодорожного транспортного средства (фиг. 1, фиг. 3) состоит из рамы 1 с концевыми кронштейнами 2, снабженными упорами 3 и кронштейном 4, колесных пар 5, 6 и 7, букс 8 и букс 9 с боковыми кронштейнами 10, верхними кронштейнами 11 и нижними кронштейнами 12, поводков 13 с осями 14, пружин рессорного подвешивания 15 и 16, упорных буксовых пружин 17, пружин второй ступени рессорного подвешивания 18 или опор 19.

Тележка железнодорожного транспортного средства работает следующим образом: вес транспортного средства через пружины второй ступени рессорного подвешивания 18 или опоры 19 передается на рамы тележек 1, с которыми через пружины рессорного подвешивания 15 и 16 передается на буксы 8 и 9, причем на буксы 9 крайних колесных пар 5 и 6 он передается через пружины рессорного подвешивания 15, смещенные в сторону середины тележки на величину L, на боковые кронштейны 10 букс 9, и создает моменты относительно осей колесных пар

M = P L,

где P - нагрузка на пружину рессорного подвешивания;

L - ее смещение в сторону середины тележки,

под действием которых буксы с колесными парами поворачиваются относительно осей 13 поводков 12, закрепленных в верхних кронштейнах 11 букс 9 и расположенных выше горизонтальной плоскости, проходящей через центры колес, на величину h, и сжимает упорные буксовые пружины 17, причем в них создаются усилия сжатия, равные

P_у = P L Ж_у/(h Ж_у + h₁ Ж_п),

где Ж_у - продольная жесткость упорной буксовой пружины;

Ж _п - поперечная жесткость пружины рессорного подвешивания;

h₁ - высота поводков над уровнем осей колесных пар,

а колесные пары 5 и 6 при этом устанавливаются в положение динамического равновесия. При движении транспортного средства в кривой на его кузов и тележки действуют центробежные силы, зависящие от радиуса кривой, которые через пружины второй ступени рессорного подвешивания 18 или опоры 19 и раму тележки на пружинах рессорного подвешивания 15 и 16 создают пару дополнительных вертикальных сил, одна из которых донагружает буксу, находящуюся с наружной стороны, а другая частично разгружает буксу, находящуюся с внутренней стороны кривой. По схеме, описанной выше, при передаче на колесные пары веса транспортного средства дополнительные вертикальные силы, равные

P_д = (P_цк H_к + P_цт H_т)/S/n,

где P_цк - центробежная сила, действующая на кузов;

H_к - высота центра масс кузова над уровнем боковых кронштейнов букс;

P_цт - центробежная сила, действующая на обрессоренную массу тележек;

H_т - высота центра обрессоренной массы тележки над уровнем опорных кронштейнов букс;

S - расстояние между серединами пружин рессорного подвешивания;

n - число колесных пар транспортного средства,

создают дополнительные усилия, равные

P_уд = P_д L Ж_у / (h Ж_у + h₁ Ж_п),

сжимающие упорные буксовые пружины с наружной стороны кривой и растягивающие эти пружины с внутренней стороны кривой. Под действием этих дополнительных усилий буксы крайних колесных пар с наружной стороны кривой переносятся наружу от середины тележки каждая на величину, равную

Б = P_уд / Ж_у

а с внутренней стороны кривой переместятся внутрь к середине тележки на ту же самую величину, в результате чего оси колесных пар устанавливаются по направлению радиусов этой кривой, что приводит к установке гребней колес по касательным к кривой с нулевым углом набегания колес на рельс, что в свою очередь приводит к снижению бокового давления гребней колес на рельс, к снижению сопротивления движению транспортного средства в кривой, к снижению износа гребней колес, к увеличению сроков между переточками гребней, сроков службы колесных пар и межремонтных пробегов транспортных средств, к снижению расхода топлива. При выходе тележки железнодорожного транспортного средства на кривой дополнительные вертикальные силы на буксовые пружины исчезают и оси колесных пар автоматически возвращаются в прежнее состояние динамического равновесия.