железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками (варианты)

Формула изобретения

1. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками, содержащее кузов или раму с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, отличающееся тем, что кузов или рама железнодорожного транспортного средства снабжены съемными или несъемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными выше осей колесных пар буксовыми поводками или тягами с буксами или с кронштейнами, которыми снабжены буксы, по одному поводку или тяге на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных или расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях горизонтально или под углами к горизонту, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и тяг, или с резинометаллическими шарнирами.

2. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками по п.1, отличающееся тем, что его буксы или буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием.

3. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками по п.2, отличающееся тем, что его буксы или кронштейны снабжены гасителями колебаний.

4. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками по п.3, отличающееся тем, что поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно шкворней.

5. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками, содержащее кузов или раму с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, отличающееся тем, что кузов или рама железнодорожного транспортного средства снабжены съемными или несъемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси и упругого вертикального перемещения относительно шкворней поперечными траверсами, снабженными по концам боковыми консолями, соединенными с ними с возможностью вращения относительно поперечной оси, или относительно поперечной и продольной осей, или относительно трех осей, или жестко, при этом концы консолей шарнирами соединены выше осей колесных пар с буксами или с кронштейнами, которыми снабжены буксы, по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях, совпадающих с плоскостями рессорного подвешивания или смещенных от последних в сторону продольных осей тележек, с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и шарниров, или резинометаллическими шарнирами.

6. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками по п.5, отличающееся тем, что его буксы или буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием.

7. Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками по п.6, отличающееся тем, что его буксы или кронштейны снабжены гасителями колебаний.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к грузовым и пассажирским вагонам и касается конструкции их экипажа с двухосными безрамными тележками.

Известно железнодорожное транспортное средство с двухосными тележками (например, вагон пассажирский не купейного типа 61-836), содержащее главную раму, оборудованную автосцепками, кузов, две двухосные тележки, содержащие рамы, рессорное подвешивание, колесные пары с буксами, тормозное оборудование, в котором главная рама транспортного средства снабжена шкворнями, соединяющими кузов транспортного средства с тележками (Вагоны СССР, отраслевой каталог, 20-89-04, ЦНИИТЭИтяжмаш, Москва, 1989 г., стр.5-6).

Недостатками такой конструкции являются большая масса экипажа, вызванная наличием рам тележек, высокие динамические нагрузки в системе колесо-рельс, отсутствие эффективных устройств радиальной установки осей колесных пар при движении в кривых, значительные износы гребней колесных пар и повышенное сопротивление при движении в кривых участках пути, высокая себестоимость экипажа и транспортного средства в целом.

Известна также безрамная тележка железнодорожного транспортного средства швейцарской фирмы "Swiss Lokomotive & Machine Works", содержащая две колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, установленные на буксы, связи, соединяющие колесные пары между собой, в которой для достижения радиальной установки осей колесных пар используется принцип пассивного самоориентирования осей колесных пар по радиусу кривой, заключающийся в том, что поверхности катания колес имеют псевдоконический профиль и при поперечном смещении колесной пары наружное колесо устанавливается на больший диаметр, а внутреннее на меньший, что и приводит к установке оси по радиусу, а обе колесные пары соединены механизмом связи, обеспечивающим вращение осей в горизонтальной плоскости в противоположных направлениях (журнал: "Железные дороги мира", №3, 1998 г., стр.42-45).

Недостатками такой конструкции являются случайный, нестабильный характер радиальной установки осей, обусловленный тем, что в этой конструкции он является результатом действия суммы случайных факторов, действующих в системе колесо-рельс, как способствующих установке оси по радиусу, так и противодействующих ей, в том числе: центробежная сила, способствующая перемещению наружного колеса на больший диаметр, значительно меньше поперечной силы трения колеса о рельс, противодействующей такому перемещению, кроме того, при превышении этой силы суммой центробежной и рамной сил, возникает боковое давление гребня бандажа на рельс, которое в свою очередь создает повышенное сопротивление движению и приводит к повышенному износу гребня бандажа и рельса, а при изношенных бандажах и рельсах псевдоконический профиль может и отсутствовать, и в этом случае радиальной установки осей колесных пар вообще не произойдет. Конструкция не создает стабильного момента для обеспечения поворота осей колесных пар относительно шарнира в разные стороны, а центробежная сила вообще создает момент относительно шарнира, препятствующий радиальной установке осей колесных пар.

Известна также безрамная тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая две колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, установленные на буксы, имеющие связи, соединяющие колесные пары между собой, между упорными кронштейнами, которыми снабжены буксы, шарнирно установлены стержни таким образом, что их оси не пересекаются с осями колесных пар, а пружины рессорного подвешивания, опирающиеся на буксы, смещены относительно вертикальных плоскостей, проходящих через оси колесных пар, на величину:

где х - необходимое продольное смещение буксы в кривой;

r - расстояние между осью колесной пары и ближайшим шарниром стержня;

b - горизонтальное расстояние между осью колесной пары и ближайшим шарниром стержня;

Н - вертикальное расстояние между опорой пружин рессорного подвешивания на буксы и осями колесных пар;

Р - вертикальная нагрузка от центробежной силы на пружины рессорного подвешивания, опирающиеся на буксы;

П - усилия в стержнях от вертикальной нагрузки Р,

кроме того, стержни снабжены натяжными устройствами, а связи соединяют колесные пары между собой в срединной продольной плоскости шарнирами, обеспечивающими поворачиваемость колесных пар относительно вертикальной и продольной осей (патент РФ №2207274, Кл. 7 В 61 F 5/38, 5/26).

Недостатками такой конструкции являются сложность конструкции и низкая технологичность, вызванные несимметричным относительно колесных пар расположением буксовых пружин, неудобство в эксплуатации из-за необходимости в процессе эксплуатации положение букс и пружин периодически регулировать натяжными устройствами, низкая эффективность радиальной установки осей, вызванная тем, что устройство работает в основном только от центробежной силы.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции экипажа железнодорожного транспортного средства с одновременным повышением его динамических и эксплуатационных качеств, обеспечиваемым безрамной конструкцией экипажа, единой системой рессорного подвешивания и радиальной установкой осей колесных пар в кривых, снижение массы экипажа и транспортного средства в целом, значительное снижение себестоимости железнодорожного транспортного средства.

Технический результат достигается тем, что в железнодорожном транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов или раму с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки, с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, кузов или рама железнодорожного транспортного средства снабжены съемными или несъемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными выше осей колесных пар буксовыми поводками или тягами с буксами или с кронштейнами, которыми снабжены буксы, по одному поводку или тяге на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных или расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях горизонтально или под углами к горизонту, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и тяг, или с резинометаллическими шарнирами, кроме того, его буксы или буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием и гасителями колебаний, а поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно шкворней.

Такой же технический результат достигается тем, что в железнодорожном транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов или раму с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки, с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, кузов или рама железнодорожного транспортного средства снабжены съемными или несъемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси и упругого вертикального перемещения относительно шкворней поперечными траверсами, снабженными по концам боковыми консолями, соединенными с ними с возможностью вращения относительно поперечной оси или относительно поперечной и продольной осей, или относительно трех осей, или жестко, при этом концы консолей шарнирами соединены выше осей колесных пар с буксами или с кронштейнами, которыми снабжены буксы, по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях, совпадающих с плоскостями рессорного подвешивания, или смещенных от последних в сторону продольных осей тележек, с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и шарниров, или резинометаллическими шарнирами, кроме того, его буксы или буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием и гасителями колебаний.

Предлагаемое железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками представлено на чертежах, где:

на фиг.1 изображено железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками, общий вид;

на фиг.2 изображена двухосная безрамная тележка, общий вид;

на фиг.3 изображен вид сверху на фиг.2;

на фиг.4 изображена двухосная безрамная тележка, общий вид;

на фиг.5 изображен вид сверху на фиг.4;

на фиг.6 изображено сечение А-А на фиг.1;

на фиг.7 изображено сечение Б-Б на фиг.2;

на фиг.8 изображено сечение В-В на фиг.4;

на фиг.9 изображена тяга с системой жидкого смазывания.

Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками (фиг.1-фиг.9) состоит из кузова или рамы с автосцепками 1, рессорного подвешивания 2, тележек 3, колесных пар 4, букс 5, буксовых поводков 6, вертикальных гасителей колебаний 7, поперечных гасителей колебаний 8, продольных гасителей колебаний 9, шкворней 10, буксовых кронштейнов 11, поперечных траверс 12, тяг 13, шарниров 14, резинометаллических шарниров 15, резинометаллических шарниров траверс 16, консолей поперечных траверс 17, упругих элементов поперечных траверс 18, упорных пятников 19, уплотнений 20, прокладок 21, крышек 22, систем жидкого смазывания тяг 23, уплотнений 24, шкворневой системы жидкого смазывания 25, осей шарниров 26, уплотнений шарниров 27, подшипников 28, тормозного оборудования 29, кронштейнов гасителей колебаний 30, защитных кожухов 31.

Железнодорожное транспортное средство с двухосными безрамными тележками работает следующим образом: при движении в зонах контакта колес колесных пар 4 тележек 3 создаются силы сопротивления движению железнодорожного транспортного средства. Силы сопротивления с колес через оси колесных пар передаются на их буксы 5, с которых буксовыми поводками 6 или тягами 13 через оси шарниров 26 и шарниры 14 или резинометаллические шарниры 15 передаются на поперечную траверсу 12 или на консоли поперечной траверсы 17 и далее на поперечную траверсу 12. С поперечной траверсы 12, эти силы передаются на шкворень 10, при этом продольные и поперечные составляющие усилий буксовых поводков 6 или тяг 13 передаются через поверхности кинематической пары вращения вокруг вертикальной оси с суммарным моментом этих сил относительно этой оси равным нулю, а вертикальные составляющие через упорный пятник 19, подшипники 28 или упругий элемент поперечной траверсы 18, или полные усилия с поперечной траверсы 12 передаются на шкворень 10 резинометаллическим шарниром траверсы 16 без их разложения на составляющие. Далее силы сопротивления со шкворней кузова 10 передаются на кузов или раму 1 и далее на автосцепку, где и гасятся тяговыми силами локомотива. При этом железнодорожное транспортное средство находится в состоянии равномерного движения.

При торможении тормозное оборудование 29, размещенное на буксовых кронштейнах 11, создает на колесах колесных пар 4 тормозные моменты, которые в свою очередь в соединении колесо-рельс создают тормозные силы, которые передаются на кузов или раму 1 в порядке, описанном выше при передаче сил сопротивления. При этом железнодорожное транспортное средство переходит в режим торможения.

Вертикальные гасители колебаний 7, поперечные гасители колебаний 8 и продольные гасители колебаний 9, размещенные на буксовых кронштейнах 11 и кронштейнах гасителей колебаний 30, обеспечивают раздельное гашение всех колебаний железнодорожного транспортного средства, обеспечивая ему любые заданные скорости движения.

Обеспечение вращения поперечной траверсы 12 относительно вертикальной оси шкворня 10 приводит к выравниванию усилий в буксовых поводках 6 или тягах 13, что в свою очередь приводит к выравниванию сил крипа на правых и левых колесах колесных пар 4 тележки 3 как при движении в прямых участках пути, так и в криволинейных участках.

Буксовые поводки 6 или тяги 13, снабженные шарнирами 14 или 15, кроме выравнивания нагрузок обеспечивают возможность вращения тележки 3 относительно кузова 1 вокруг поперечной и продольной осей, а также поперечное перемещение тележки относительно кузова величиной не ниже величины, допускаемой рессорным подвешиванием 2. Это в свою очередь приводит к эффективному гашению колебаний тележки вертикальными 7, поперечными 8 и продольными 9 гидравлическими гасителями колебаний и снижению динамических нагрузок в прямых и кривых участках пути.

Обеспечение возможности упругого вертикального перемещения поперечных траверс 12 относительно шкворней 10 установкой в их соединении упругих элементов поперечных траверс 18 с подшипниками 28 с их закреплением на шкворнях упорными пятниками 19 обеспечивает отсутствие блокировки рессорного подвешивания предлагаемым устройством при колебаниях транспортного средства на рессорном подвешивании 2.

Размещение буксовых поводков 6 или тяг 13 выше осей колесных пар 4 в симметричных боковых вертикальных плоскостях под углами к продольной оси тележки или смещение шарниров 14 или 15 в сторону продольных осей тележек 3 при соединении консолей 17 поперечных траверс 12 с буксами 5 или их кронштейнами 11 обеспечивает радиальную установку осей колесных пар тележки при движении в кривой за счет центробежных сил, раздвигающих колеса поводками или тягами или консолями с наружной стороны кривой и сдвигающих колеса с внутренней стороны кривой, а также за счет бокового давления рельса на набегающее колесо и использования пассивного самоориентирования осей колесных пар по радиусу кривой.

Снабжение устройства шкворневой системой жидкого смазывания 25, а также системой жидкого смазывания тяг 23, закрытых уплотнениями 20 и 24 прокладками 21 с крышками 22, обеспечивает смазывание трущихся поверхностей шкворневых узлов и шарниров длительное время без его обслуживания.

Все это и приводит к упрощению конструкции экипажа железнодорожного транспортного средства с одновременным повышением его динамических и эксплуатационных качеств, обеспечиваемым безрамной конструкцией экипажа, единой системой рессорного подвешивания и радиальной установкой осей колесных пар в кривых, снижение массы экипажа и транспортного средства в целом, значительное снижение себестоимости железнодорожного транспортного средства.

Технический результат изобретения достигается при любой совокупности альтернативных конструктивных элементов, приведенных в описании двух способов его достижения и в предметном составе изобретения.

Примеры совокупности конструктивных элементов двух способов достижения технического результата выглядят следующим образом:

Пример 1:

Технический результат достигается тем, что в железнодорожном транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки, с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, кузов железнодорожного транспортного средства снабжен съемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными выше осей колесных пар буксовыми поводками с буксами, по одному поводку на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях горизонтально, с шарнирами с консистентной смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс, кроме того, его буксы снабжены тормозным оборудованием и гасителями колебаний, а поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно шкворней.

Такой же технический результат достигается тем, что в железнодорожном транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки, с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, кузов железнодорожного транспортного средства снабжен съемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси и упругого вертикального перемещения относительно шкворней поперечными траверсами, снабженными по концам боковыми консолями, соединенными с ними с возможностью вращения относительно поперечной оси, при этом концы консолей шарнирами соединены выше осей колесных пар с буксами, по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях, совпадающих с плоскостями рессорного подвешивания, с консистентной смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и шарниров, кроме того, его буксы или буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием и гасителями колебаний.

Пример 2:

Технический результат достигается тем, что в железнодорожном транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем раму с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки, с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, рама железнодорожного транспортного средства, снабжена несъемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными выше осей колесных пар тягами с кронштейнами, которыми снабжены буксы, по одному поводку или тяге на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично под углами к продольным осям тележек, под углами к горизонту, с резинометаллическими шарнирами, кроме того, его буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием и гасителями колебаний, а поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно шкворней.

Такой же технический результат достигается тем, что в железнодорожном транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем раму с автосцепками, шкворни, двухосные безрамные тележки, с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, тормозным оборудованием, рама железнодорожного транспортного средства снабжена несъемными шкворнями по одному на тележку, размещенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси и упругого вертикального перемещения относительно шкворней поперечными траверсами, снабженными по концам боковыми консолями, соединенными с ними с возможностью вращения относительно трех осей, при этом концы консолей шарнирами соединены выше осей колесных пар с кронштейнами, которыми снабжены буксы, по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях, смещенных от плоскостей рессорного подвешивания в сторону продольных осей тележек, резинометаллическими шарнирами, кроме того, его буксовые кронштейны снабжены тормозным оборудованием и гасителями колебаний.