раздвижная колесная пара

Формула изобретения

1. Раздвижная колесная пара, включающая в себя колеса, смонтированные посредством подшипников на полых гильзах, охватывающие неподвижно закрепленную ось, механизмы фиксации, которые располагаются между колесами и охватывают гильзы и ось, состоящие из корпуса, траверсы, пружин и болтов, причем корпус имеет верхнюю стенку, взаимодействующую со вкладышем, который имеет зубья для взаимодействия с гильзой и осью, отличающаяся тем, что корпус фиксатора и вкладыш имеют элементы зацепления, выполненные в виде зубьев с наклонными поверхностями, которые, охватывая наклонные поверхности зуба подвижной гильзы и неподвижной оси, контактируют с ними и фиксируют гильзу относительно неподвижной оси, причем подвижная гильза и неподвижная ось контактируют торцевыми поверхностями зубьев или торцевыми поверхностями вкладыша.

2. Раздвижная колесная пара по п.1, отличающаяся тем, что при поднятом положении корпуса фиксатора один из зубьев вкладыша своей вертикальной поверхностью контактирует с поверхностью, расположенной на корпусе фиксатора, и поверхностью, расположенной на неподвижной оси.

3. Раздвижная колесная пара по п.1, отличающаяся тем, что гильза имеет направляющие поверхности, контактирующие с поверхностями механизма фиксации, а механизм фиксации имеет направляющие, контактирующие с неподвижной осью, удерживающие его от поворота вокруг оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к рельсовому транспорту и предназначено для оснащения подвижного состава, осуществляющего бесперевалочные перевозки по железным дорогам с различной шириной рельсовой колеи.

Известна колесная пара для различной ширины колеи (описание изобретения к патенту RU 2100211 С1, B 60 B 35/10 от 19.04.94 г.), которая дополнительно снабжена главной осью со шлицами и расположенной внутри полых полуосей с внутренними шлицами, причем на торцах главной оси и полуосей имеются выступы для фиксации фиксатором колесных пар, при этом фиксатор выполнен электрическим, состоящим из сдвоенных секторов, захватывающих выступы полуосей или становясь между ними, диска, находящегося в середине главной оси, прямоугольных стержней, закрепленных вокруг поверхности диска, возвратных пружин, электромагнитной катушки, намотанной изолированным проводом на каркасе вокруг двойных секторов, круглого контактора, помещенного через изоляцию на полуось и соединяющегося с одним из концов провода электромагнитной катушки, причем двойные сектора с возвратными пружинами надеты на прямоугольные стержни диска главной оси и перемещаются на них внутри катушки.

Недостатком данной конструкции при переводе с колеи одного размера на колею другого размера является наличие на вращающейся колесной паре электрического фиксатора, а под вагоном - электрической шины, питающей фиксатор.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является раздвижная колесная пара системы Vevey, описание которой приводится в журнале "Железные дороги мира", 11, 1983, с. 30. Эта система состоит из невращающейся оси и двух вращающихся колес, которые могут перемещаться относительно оси, занимая позиции, соответствующие ширине колеи. Вращающиеся колеса при помощи роликовых подшипников закреплены на неподвижной оси, нагрузки от колеса вдоль оси воспринимаются упорными подшипниками, которые при помощи полой оси (гильзы) связывают колесо с муфтой механизма фиксации. На полых осях (гильзах) имеются два зуба (по одному на каждое колесо). Каждый зуб может входить в один или два паза муфты, которая охватывает ось. При этом муфта фиксирует обе полые оси (гильзы), а стержень фиксирует муфту относительно неподвижной оси. Освобождение колес фиксирующим устройством происходит поднимаемым толкателем, следующим по специальному поднятому на возвышение рельсу, расположенному на оси пути.

Основным недостатком этой конструкции является то, что осевые силы с колеса на неподвижную ось передаются посредством вертикального болта, причем этот болт расположен консольно и ослабляет ось. Особенностью таких конструкций при динамических нагрузках является появление износов, вызывающие зазоры и, как следствие, потеря размера между колесами.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности и жесткости фиксации колесной пары, кроме того, предлагаемая колесная пара должна обеспечить возможность ее монтажа с имеющимися конструкциями буксового подвешивания.

Решение задачи достигается тем, что раздвижная колесная пара состоит из колес, смонтированных посредством роликовых и упорных подшипников на скользящих гильзах, охватывающих оба конца неподвижно закрепленной оси. Каждый конец оси жестко связан с буксой. На оси между колесами располагаются два механизма фиксации (по одному на каждое колесо), имеющие возможность вертикального перемещения относительно оси и гильзы. Собственно механизм фиксации состоит из корпуса, траверсы, пружин и болтов. Внутри верхней стенки корпуса устанавливается, с возможностью вертикального перемещения, вкладыш. Верхняя стенка корпуса и вкладыш имеют элементы зацепления для взаимодействия между собой. Элементы фиксации вкладыша выполнены в виде зубьев, имеющих наклонные поверхности, которые взаимодействуют с ответными поверхностями на гильзе и оси. Гильза имеет продольные направляющие поверхности (лыски), взаимодействующие с ответными поверхностями на вертикальных стенках фиксатора. Фиксатор своими вертикальными направляющими взаимодействует с неподвижной осью, удерживая от поворота гильзу вокруг оси. Корпус фиксатора при помощи траверсы, болтов и пружин закрепляется на неподвижной оси. Величина вертикальных перемещений корпуса фиксатора учитывает максимальный износ круга катания колеса.

На фиг. 1 изображен общий вид колесной пары; на фиг.2 изображена часть колесной пары в разрезе; на фиг.3 изображен разрез механизма фиксации; на фиг.4 изображена схема механизма фиксации и чертеж фиксирующего устройства в разрезе Б-Б в рабочем положении колесной пары узкой колеи; на фиг.5 изображена схема механизма фиксации и чертеж фиксирующего устройства в разрезе Б-Б на подъемной горке; на фиг.6 изображена схема механизма фиксации и чертеж фиксирующего устройства в разрезе Б-Б в рабочем положении колесной пары широкой колеи.

Раздвижная колесная пара (фиг.1 и фиг.2) содержит неподвижную, закрепленную в буксах 1, ось 2, два механизма фиксации 3, колеса 4, смонтированные посредством подшипников 5 на скользящих гильзах 6, охватывающие ось 1, на которой выполнены два зуба (на каждое колесо) 7 и 8 трапецеидальнего сечения, а на гильзе 6 - один выступ 9. Механизм фиксации, приведенный на фиг.3, состоит из корпуса, который включает в себя: верхнюю стенку 10, боковые стенки 11, траверсу 12, две пружины 13, два болта 14, два кронштейна 15 с роликами 16. В верхней стенке корпуса установлен вкладыш 17, имеющий зубья, выполненные в виде трапеции, вертикальные стенки которой контактируют с корпусом вкладыша и вертикальной стенкой неподвижной оси, а наклонной поверхностью контактируют с ответными поверхностями гильзы и оси, что видно из чертежей, приведенных на фиг.4, 5, 6, и поджимное устройство 18. Механизм фиксации устанавливается на неподвижной оси 1, с возможностью перемещения только в вертикальном направлении, а лыски на гильзе 6, взаимодействуя с направляющими механизма фиксации, не позволяют ей поворачиваться вокруг оси 1, но дают возможность перемещаться вдоль нее.

Переход с колеи одного размера на колею другого размера происходит на специальном пути с тремя участками, средний из которых имеет переменную ширину. Все участки оборудованы специальными направляющими 19 (фиг.1), которые перемещают колеса относительно неподвижной оси. Между рельсами расположена горка 20 (фиг.4, 5, 6), на которую своими роликами наезжает механизм фиксации.

Механизм фиксации работает следующим образом. При прохождении колесной пары через переводное устройство ролики 16 накатываются на горку 20 и, сжимая пружины 13, поднимают корпус фиксатора относительно оси 1 и гильзы 6 вверх, при этом элементы зацепления корпуса и вкладыша 16 фиксатора разблокируют зуб 9 на гильзе 5 и зубья 7 или 8 (в зависимости от ширины колеи) на оси 1. Поджимное устройство 18 (фиг.5) поджимает вкладыш 17 к вертикальной плоскости верхней стенки фиксатора, а также - к вертикальной плоскости зуба 8. В это время при помощи переводного устройства 19 сдвигаются или раздвигаются колеса.

При установке колесной пары на узкую колею направляющее переводное устройство 19 сдвигает колесо с гильзой 6 по оси в направлении зуба 7. После этого ролик 16 скатывается с горки 20, корпус фиксатора под действием пружин 13 опускается, вкладыш 17, опускаясь, контактирует своими наклонными поверхностями с наклонной поверхностью зуба 9 гильзы 6 и наклонной поверхностью зуба 7 оси 1. Возникающая продольная сила прижимает торец зуба 9 гильзы к торцу зуба 7 оси. Таким образом, гильза 6 и ось 1 своими торцевыми поверхностями находятся в постоянно поджатом состоянии.

При установке колесной пары на широкую колею ролик 16, накатываясь на горку 20, поднимает корпус фиксатора, сжимая пружины 13. Вкладыш 17, поднимаясь вверх, разблокирует зуб 9 на гильзе 6 и зуб 7 на оси 1. Направляющее переводное устройство 19 сдвигает колесо с гильзой 6 влево на размер В, больший, чем размер Г (ширина вкладыша). После этого ролик 16 скатывается с горки 20, корпус фиксатора под действием пружины 13 опускается. Вкладыш 17, опускаясь, занимает место между торцевыми поверхностями зуба 9 гильзы 6 и зуба 8 оси 1. Корпус фиксатора, опускаясь, контактирует своими наклонными поверхностями с наклонной поверхностью зуба 9 гильзы 6 и наклонной поверхностью зуба 8 оси 1. Возникающая продольная сила прижимает торец зуба 9 гильзы, вкладыш, к торцу зуба 8 оси 1. Таким образом, гильза 6 и ось 1 стягиваются и контактируют своими торцовыми вертикальными поверхностями, находясь в постоянно поджатом состоянии.

Контакт гильзы 6 с осью 1 по вертикальной поверхности позволяет передавать продольные динамические нагрузки, возникающие при контакте колесо-рельс, без вертикальной составляющей, которая может отжимать запирающие устройства.

Использование в эксплуатации заявленной конструкции раздвижной колесной пары позволит получить значительный технико-экономический эффект за счет того, что по сравнению с известными конструкциями в предлагаемой колесной паре исключена возможность самопроизвольного сдвига колес по оси под действием динамических нагрузок, и, тем самым, обеспечивается повышение безопасности движения поездов. Кроме того, в предлагаемой конструкции предусмотрена возможность использования серийного буксового подвешивания, что создает значительные удобства в эксплуатации.

Вышеуказанные преимущества заявленной раздвижной колесной пары по сравнению с базовым вариантом дают основания утверждать, что изобретение имеет важное народно-хозяйственное значение и может быть рекомендовано для широкого внедрения на железных дорогах.