двухосная тележка грузового рельсового транспортного средства

Формула изобретения

Двухосная тележка грузового рельсового транспортного средства, содержащая две боковые рамы, надрессорную балку, взаимосвязанную с кузовом, две колесные пары с буксами и тормозное оборудование с рычажной передачей тормоза, включающее тормозной цилиндр, вертикальные рычаги и горизонтальные тяги, отличающаяся тем, что на внутренних торцевых поверхностях ободов колес колесных пар с одинаковым шагом выполнены радиально расположенные шлицы, взаимодействующие через воздушный зазор с ответными, изготовленными из магнитного материала и находящимися на подпружиненных пружинами сжатия подвижных дисках относительно несущих их пальцев, жестко установленных на кронштейнах, закрепленных на боковых рамах тележки, причем с другой стороны диски контактируют через вилки с сухарями, жестко взаимосвязанными с вертикальными рычагами рычажной передачи тормоза, а упомянутые сухари снабжены конусными и сопряженными с ними плоскопараллельными поверхностями в зоне контакта их с вилками управления дисков.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкции железнодорожных вагонов, предназначенных для перевозки генеральных, сыпучих, жидких и других грузов.

Известна двухосная тележка грузового вагона, подкатываемая под платформы, крытые вагоны, полувагоны, цистерны, хопперы, думпкары и т.д. и являющаяся универсальным агрегатом (см. Технический справочник железнодорожника. - М.: Государственное транспортное железнодорожное изд-во. - 1952 г., стр. 612, фиг. 73). Такая двухосная тележка состоит из двух литых боковых рам, в проемах которых расположена надрессорная балка, опертая на рессорные комплекты. По концам боковых рам, в их проемах, размещены буксы, являющиеся опорами колесных пар. На надрессорной балке с помощью пятника расположен кузов вагона и на нем смонтировано тормозное оборудование с рычажной передачей тормоза, которое с помощью горизонтальных тяг, вертикальных рычагов и других элементов осуществляют силовое воздействие на колеса колесных пар через тормозные колодки. Существенным недостатком такой тележки является повышенный износ тормозных колодок и кругов катания колес колесных пар, значительные нагрузки на колесные пары в процессе торможения, а при больших скоростях движения большие по величине тормозные пути и возможный юз колесных пар. Перечисленные недостатки снижают надежность тележек и существенно ограничивают скорость движения грузовых поездов.

Известна также конструкция двухосной тележки для грузовых вагонов, описанная в книге Логинов А.Ю. Афанаскин Н.Е. Вагоны самосвалы. - М.: Машиностроение. - 1975 г., стр.126, рис.82 и стр.152, рис.104. Конструкция такой тележки аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности системы торможения вагонов и тем самым возможность увеличения скоростных режимов движения грузовых поездов.

Поставленная цель достигается тем, что на внутренних торцевых поверхностях ободьев колес колесных пар с одинаковым шагом выполнены радиально расположенные шлицы, взаимодействующие через воздушный зазор с ответными, изготовленными из магнитного материала и находящимися на подпружиненных пружинами сжатия подвижных дисках относительно несущих их пальцев, жестко установленных на кронштейнах, закрепленных на боковых рамах тележки, причем с другой стороны диски контактируют через вилки с сухарями, жестко взаимосвязанными с вертикальными рычагами рычажной передачи тормоза, а упомянутые сухари снабжены конусными и сопряженными с ними плоскими параллельными поверхностями в зоне контакта их с вилками управления дисков.

На фиг.1 показана двухосная тележка грузового вагона, вид с торца; на фиг.2 - ее часть при виде сверху в сечениях А-А фиг.1 и на фиг.3 - кинематическая схема управления колодочными тормозами и подвижными дисками магнитного тормоза.

Двухосная тележка грузового рельсового транспортного средства состоит из боковых рам 1 с буксами 2, в которых расположены оси 3 с напрессованными на них колесами 4. На внутренних торцевых поверхностях ободьев колес 4 выполнены радиально расположенные шлицы 5. Боковые рамы 1 связаны между собой надрессорной балкой 6, на которой подвижно размещен кузов 7 грузового рельсового транспортного средства. На боковых рамах 1 жестко закреплены кронштейны 8 и на них также жестко установлены несущие пальцы 9, на которых установлены пружины сжатия 10 и подвижные диски 11, снабженные шлицами 12 из постоянных магнитов, выполненными по размерам, подобным шлицам 5. На подвижных дисках 11 жестко закреплены вилки 13, снабженные направляющими планками 14, которые взаимосвязаны с сухарями 15, установленными на вертикальных рычагах 16 и имеют конусную 17 и плоскопараллельные поверхности 18. Вертикальные рычаги 16 с помощью тяг 19 связаны с тормозными колодками 20, а также с горизонтальной тягой 21, которая крепится к тормозному цилиндру (не показан).

Работает двухосная тележка грузового рельсового транспортного средства следующим образом. При торможении состава, состоящего из грузовых вагонов, известными в технике способами подают давление воздуха в тормозные цилиндры, которые обеспечивают, например, движение горизонтальной тяги 21 по стрелке В такое движение создает (см. фиг.3) угловой поворот вертикальных рычагов 16 по стрелкам С. В первый момент времени и тормозные колодки 20 и сухари 15 совместно перемещаются по стрелкам Е, но за счет наличия значительного зазора между тормозными колодками 20 и колесами 4, раньше начнут перемещаться подвижные диски 11 по стрелкам D, за счет чего тормозные колодки войдут в контакт с колесами 4. Движение подвижных дисков 11 происходит за счет входа сухарей 15 своими конусными поверхностями 17 в пространство между направляющими планками 14, а так как последние жестко закреплены на вилках 13, то они перемещают подвижные диски 11 по стрелкам D, сжимая пружины сжатия 10. Установленный зазор между шлицами 12 и шлицами 5 выбран таковым, что торцевое расстояние между ними позволяет уже на первых стадиях перемещения подвижных дисков 11 воздействовать магнитному полю магнитных шлицов 12 на шлицы 5, создавая тем самым возникновение сил, препятствующих угловому повороту колес 4. По мере приближения шлицов 12 к шлицам 5 тормозной момент на колесах 4 возрастает, осуществляя плавное торможение поезда. В дальнейшем, выбрав зазор, тормозные колодки 20 входят в контакт с поверхностями колес 4, что создает фрикционное торможение тележки. Наконец наступает момент, когда шлицы 12 подойдут к шлицам 5 на предельно малое расстояние, например, 0,5 мм, при этом подвижные диски 11 окончательно деформируют пружины сжатия 10 и дальнейшее их движение по стрелкам D может привести к поломке устройства, однако такое движение прекращается за счет того, что сухари 15 больше не могут воздействовать на вилки 13, так как планки 14 будут контактировать с плоскопараллельными поверхностями 18, и перемещение вилок исключено. Такое положение подвижных дисков 11 позволяет реализовать максимальный магнитный тормозной момент на колесах 4, причем такой момент может быть весьма значителен. Так, например если в качестве шлицов 12 использовать постоянные магниты, позволяющие реализовать силу сопротивления 4 кг с 1 см² площади магнита, то можно получить значение тормозного момента на колесе 4 диаметром 950 мм величиной в 2,12 т.м. (следует отметить, что тормозная колодка, например, на грузовом вагоне грузоподъемностью 60 тонн при таре 24 тонны создает тормозной момент 2,24 т.м.). Это подтверждается рядом источников по магнетизму, а, например, в настоящее время в Японии созданы постоянные магниты, обеспечивающие силу притяжения на площадке 1,5 см² численностью в 900 кг (см. Комсомольская правда от 19.07.2002 года, стр.3, статья “В японцах есть что-то притягательное”). Следовательно, в настоящее время практически возможно создать такие по конструкции подвижные диски 11, которые могут в основном осуществлять торможение вагонов за счет сил магнитного сопротивления, а только уже почти при останове поезда, например, при скоростях менее 20 км/ч вводить в действие фрикционный тормоз. Как только состав остановится, производится так же широко известными способами отпуск тормозов, что обеспечивается движением горизонтальной тяги 21 в направлении, противоположном стрелке В и вся система принимает такой вид, как это показано на фиг.3. При этом подвижные диски 11 под действием пружин сжатия 10 возвращаются в исходное положение за счет перемещения сухарей 15 в направлении, противоположном стрелкам Е, и магнитная связь между шлицами 5 и 12 прекращается. В дальнейшем процесс повторяется в том случае, когда необходимо осуществить останов колесных пар тележек вагонов.

Технико-экономические преимущества предложенного технического решения в сравнении с серийными конструкциями тележек железнодорожных вагонов очевидно, так как оно, во-первых, значительно снижает тормозной путь грузового поезда за счет действия одновременно двух тормозных систем - фрикционного и магнитного торможения; во-вторых, позволит значительно уменьшить потребление чугунных и композиционных тормозных колодок, которые массово выпускаются заводами ЦТВР; в-третьих, исключить юз колес при срабатывании тормозов, так как магнитный тормоз обеспечивает пробуксовку колес относительно подвижных дисков; в-четвертых, долговечность магнитного тормоза не имеет границ во времени, он не требует внешнего потребления энергии и главное в нем отсутствуют поверхности, работающие на трение.