центральное подвешивание двухосной тележки тепловоза

Формула изобретения

Центральное подвешивание двухосной тележки тепловоза, содержащее вертикальные боковые стержни с витыми пружинами, шкворень с поперечным брусом и две боковые тяги, отличающееся тем, что шкворень неподвижно закреплен на раме тележки, а поперечный брус с двух сторон подвешен к раме тележки и соединен наклонными боковыми тягами с рамой кузова, при этом рама кузова опирается на витые пружины, установленные на концевых частях поперечного бруса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкции центрального подвешивания двухосной тележки тепловоза

Известно центральное подвешивание двухосной тележки (М.М. Авдеев и др. "Электропоезда переменного тока", "Транспорт", 1973, с.32-33), состоящее из четырех вертикальных стержней, в верхней части закрепленных на раме тележки, на которых подвешены с каждой стороны тележки поддоны с витыми пружинами, и поперечного бруса. Поперечный брус расположен под рамой тележки и насажен на шкворень, закрепленный на раме кузова, опирается с двух сторон на боковые витые пружины, соединен двумя горизонтальными боковыми тягами с рамой тележки и сверху имеет подпятник и боковые скользуны для установки на тележку рамы кузова. Вертикальные стержни с пружинами образуют люлечное устройство тележки. Оно обеспечивает возможность поперечного относа тележки при входе в кривые участки пути и появление возвращающих сил при относе за счет поперечного отклонения стержней от вертикального положения. При повороте тележки в кривых участках пути на боковых скользунах поперечного бруса возникают силы трения, препятствующие повороту тележки.

Недостатком известной конструкции является отсутствие возвращающего момента при повороте тележки в кривых участках пути, что ухудшает горизонтальную динамику двухосной тележки.

В процессе движения при развитии на каждой колесной паре силы тяги Fк возникает опрокидывающий момент тележки, равный

Мопр=2Fк h,

где h - расстояние от уровня верха головок рельсов до центра шкворня.

Опрокидывающий момент стремится повернуть тележку в продольной вертикальной плоскости относительно рельсов назад, что также является недостатком известной тележки, так как нарушается равенство осевых нагрузок тележки. При увеличении силы тяги достигается прежде всего ограничение по сцеплению у наиболее недогруженной колесной пары и она первой начинает буксование, что ухудшает тяговые свойства двухосной тележки. Опущенный почти до уровня осей шкворень не устраняет данный недостаток.

В изобретении решается задача улучшения динамических качеств при вписывании в кривые участки пути и повышения тяговых свойств при развитии силы тяги двухосной тележки, имеющей центральное подвешивание.

Для решения указанной задачи в центральном подвешивании двухосной тележки тепловоза, содержащем боковые вертикальные стержни с витыми пружинами, шкворень с поперечным брусом и две боковые тяги, шкворень неподвижно закреплен на раме тележки, а поперечный брус с двух сторон подвешен к раме тележки на боковых стержнях и соединен наклонными боковыми тягами с рамой кузова на внутренней стороне тележки, при этом рама кузова опирается на витые пружины, установленные на концевых частях поперечного бруса.

Такая конструкция заявляемого центрального подвешивания двухосной тележки тепловоза, в которой шкворень неподвижно закреплен на раме тележки, а поперечный брус с двух сторон подвешен к раме тележки на боковых стержнях и соединен наклонными боковыми тягами с рамой кузова на внутренней стороне тележки и при этом рама кузова опирается на витые пружины, установленные на концевых частях поперечного бруса, позволяет улучшить динамические качества при вписывании в кривые участки пути и повысить тяговые свойства двухосной тележки.

Заявляемое центральное подвешивание двухосной тележки может быть применено на маневровых и грузовых тепловозах, а также на тепловозах, выполняющих вывозную работу.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено центральное подвешивание двухосной тележки, вид на тележку сбоку;

на фиг. 2 - центральное подвешивание двухосной тележки, вид на тележку в продольной вертикальной плоскости;

на фиг. 3 - центральное подвешивание двухосной тележки, вид на тележку в поперечной вертикальной плоскости.

На фигурах 1, 2, 3 буксовое рессорное подвешивание условно не показано. Изображена первая по ходу движения тележка.

Центральное подвешивание двухосной тележки состоит из четырех боковых вертикальных стержней 1, в верхней части шарнирно закрепленных на раме тележки 2, на которых с двух сторон подвешен поперечный брус 3, витых пружин 4, установленных на концевых частях поперечного бруса 3, по две с каждой стороны, на которые опирается рама кузова 5 (см. фиг.1), вертикального шкворня 6, неподвижно закрепленного на балке 7, являющейся поперечной связью рамы тележки (см. фиг. 2, 3). Поперечный брус 3 насажен под рамой тележки на шкворень 6 и соединен двумя наклонными боковыми тягами 8 с рамой кузова 5 на внутренней, по отношению к кузову, стороне тележки. Линии наклонных боковых тяг 8 пересекаются с поперечной вертикальной плоскостью, проходящей через центр шкворня 6 на уровне верха головок рельсов (в точке "O") (см. фиг. 1, 2). Витые боковые пружины 4 совместно с поперечным брусом 3 и вертикальными стержнями 1 образуют вторичную (кузовную) ступень рессорного подвешивания. Для получения силы тяги и привода тележки в движение применяются два тяговых электродвигателя 9 с осевым расположением (см. фиг. 2). Тяговые электродвигатели 9 опираются на раму тележки 2 через пружины 10, установленные на поперечной балке 7. Для передачи крутящих моментов от тяговых электродвигателей 9 к колесным парам 11 служат осевые редукторы 12.

Центральное рессорное подвешивание двухосной тележки работает следующим образом. Вес кузова передается на раму тележки 2 через боковые витые пружины 4, концевые части поперечного бруса 3 и вертикальные стержни 1. Поперечный брус 3 всегда занимает фиксированное поперечное положение относительно рамы кузова 5 при помощи наклонных боковых тяг 8. При повороте тележки относительно кузова в кривых участках пути происходит вращение шкворня 6 в поперечном брусе 3. При этом, стержни 1 отклоняются от вертикального положения по касательной к радиусу г поворота, проведенному по горизонтали от вертикальной линии шкворня 6 к стержню. От каждого стержня 1 на раму тележки 2 при повороте тележки относительно кузова на угол действует возвращающий момент



где р - вертикальная сила кузова, приходящаяся на один стержень;

l - длина стержня.

При этом стержни 1 не отклоняются в поперечном направлении и не создают возвращающей силы при поперечном перемещении тележки относительно кузова. Возвращающаяся сила Fв при поперечном перемещении тележки относительно кузова создается поперечной жесткостью Жп витых пружин 4

Fв = Жп

где - поперечное перемещение тележки относительно кузова при относе.

В сочленениях кузова с поперечным брусом 3 силы трения не возникают. Происходит сжатие-растяжение витых пружин 4 при вертикальных колебаниях и их горизонтальное поперечное смещение при относе. Горизонтальное продольное смещение витых пружин 4 вследствие изменения углового положения боковых тяг 8 при вертикальных колебаниях практически не возникает из-за малого угла наклона боковых тяг. Наклонные боковые тяги 8 передней по ходу движения тележки являются тянущими, работают на растяжение, задней тележки являются толкающими, работают на сжатие. Обеспечивается устойчивое положение тяг задней тележки, т. к. они отклоняются в поперечном горизонтальном направлении при относе незначительно (40 мм), а при повороте тележки совсем не отклоняются. В процессе движения при развитии на каждой колесной паре 11 силы тяги FK опрокидывающего момента тележки не возникает, т.к. момент сил тележки передаваемых боковыми тягами 8 на уровне верха головок рельсов (относительно точки "O") равен нулю. Вертикальные осевые нагрузки колесных пар для каждой в отдельности тележки равны. Только оси передней тележки будут незначительно недогружены, а задней тележки дополнительно нагружены за счет действия сил тяги на автосцепке кузова. При этом на передней тележке силы тяги по сцеплению колес с рельсами будут принимать максимально возможное значение.

В предлагаемой двухосной тележке с центральным подвешиванием возникает при вписывании в кривые участки пути возвращающий момент, улучшающий горизонтальную динамику тепловоза, и происходит выравнивание осевых нагрузок, что повышает тяговые свойства тепловоза. Целесообразно применение данной тележки для четырехосных тепловозов, имеющих увеличенные осевые нагрузки на рельсы Р₀>21 тс и предназначенных для работы в кривых участках пути малых радиусов R<120 м.