УСТРОЙСТВО ОПИРАНИЯ КУЗОВА НА ТЕЛЕЖКУ ВАГОНА Российский патент 1995 года по МПК B61F5/14 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции опор кузова на тележку рельсового подвижного состава, и может быть использовано преимущественно в грузовых вагонах при движении в кривых малого радиуса.

Известно устройство для опоры кузова на тележку, состоящее из центрального подпятника, укрепленного на надрессорной балке тележки, пятника, укрепленного на шкворневой балке кузова, и боковых опор скользунов тележки и кузова. Кузов вагона оперт на тележку скользунами. Пятник и подпятник установлены с зазором в вертикальном направлении.

Во время поворота тележки относительно кузова между скользунами кузова и тележки возникают силы трения. За счет большого расстояния между скользунами образуется значительный момент сил трения. Этот момент сил препятствует повороту тележки относительно кузова. Другими словами кузов вагона своими скользунами препятствует повороту тележки.

Недостаток данной конструкции затрудненный поворот тележек под кузовом, значительно ухудшит прохождение кривых участков пути с любым радиусом кривизны.

Этот недостаток устраняет известное устройство для опоры кузова, содержащее пятниковое устройство и боковые скользуны на тележке и кузове вагона, причем кузов опирается на подпятник тележки а скользуны установлены с зазором. Скользуны ограничивают боковой наклон кузова на тележках при действии ветровой нагрузки и центробежных сил в кривых. При повороте тележки относительно кузова силы трения возникают между пятником и подпятником. Поскольку радиус пятника значительно меньше расстояния между скользунами, то момент сил трения, препятствующий повороту тележки небольшой. Это облегчает прохождение вагона по кривым большого радиуса, т. е. скользуны кузова не препятствуют повороту тележки.

Однако при прохождении кривых малого радиуса данная конструкция не обеспечивает поворот тележки до установки ее радиально. При прохождении кривой малого радиуса колесо, катящееся по наружной рельсовой нитке, отстает от колеса, катящегося по внутренней нитке. В результате колесная пара катится, не установившись радиально, с большим углом набегания. Это приводит к увеличению контактных давлений на гребень колеса, и как следствие, к интенсивному износу гребня наружного колеса и боковой грани наружного рельса.

Цель изобретения повышение эффективности путем уменьшения износа гребней колес.

Для достижения поставленной цели в известном устройстве для опоры кузова, содержащем пятниковое устройство и боковые скользуны на тележке и кузове вагона опорные поверхности скользунов кузова и тележки выполнены с последовательно расположенными вдоль них каналами трапециевидного сечения, угол наклона граней которых больше 30^о, а величина проекции грани на горизонтальную плоскость определяется из выражения
l₁= где l_ск половина расстояния между центрами скользунов, м;
L_б половина расстояния между центрами пятников, м;
R_пр R_пр=225-250 предельный радиус кривой пути, м;
R_кр R_кр=350-400 м, критический радиус кривой пути.

Ширина дна канавки больше расстояния между канавками, которое определяется из выражения
l
На фиг. 1 показан узел опоры кузова вагона на тележку в плоскости, перпендикулярной продольной оси вагона; на фиг. 2 разрез скользунов в плоскости, параллельной продольной оси вагона.

Устройство для опоры кузова на тележку вагона содержит пятниковое устройство подпятник 1, пятник 2 и скользуны 3. Подпятник 1 укреплен на надрессорной балке 4 тележки. Пятник 2 укреплен на шкворневой балке 5 кузова вагона. Пятник 2 опирается на подпятник 1. Скользуны 3 являющиеся дополнительными боковыми опорами, укреплены на надрессорной балке 5. Расстояние между скользунами для 4-осного полувагона составляет 1524 м. Скользуны 3 надрессорной и шкворневой балок в статическом состоянии не касаются друг друга. Величина зазора между скользунами 3 в сумме с обеих сторон каждого конца вагона должна быть не менее 6 мм и не более 16 мм для всех типов 4-осных вагонов. На рабочих поверхностях 6 скользунов 3 надрессорной и шкворневой балок выполнены канавки 7 трапециевидного сечения с осью перпендикулярной продольной оси вагона. Расстояние между канавками определяется из формулы
l
и составляет 9,4-8,2 мм. Принято l=9 мм. Ширина дна канавки принята 10 мм. Угол наклона грани канавки принят α45^о. Ширина проекции наклонной грани канавки на горизонтальную плоскость определялась
l₁= и составляет 3,6-6,3 мм. Принято l₁=5 мм.

Устройство работает следующим образом. При движении вагона по прямому участку пути кузов опирается пятниками 2 на подпятники 1 надрессорных балок 4 тележек, а скользуны 3 не касаются друг друга. Под действием инерционных горизонтальных и ветровых сил равнодействующая сил, действующих на кузов вагона смещается от вертикальной оси. Если линия, совпадающая с равнодействующей силой, пересекает подпятник 1 то скользуны 3 кузова не опираются на скользуны 3 тележек. Между скользунами 3 сохраняется зазор. Если линия действия равнодействующей силы не проходит через подпятник 1, то кузов наклоняется и опирается на дополнительную боковую опору скользун 3. Скользуны 3 кузова и тележки опираются рабочими поверхностями 6 (между канавками).

При движении в кривом участке пути тележка вагона разворачивается относительно кузова. Поворот тележки происходит от действия направляющих горизонтальных сил, возникающих при набегании гребней колес на боковую поверхность головки рельса. Колесные пары прижимаются к наружному рельсу. За счет конической поверхности катания колес они катятся по наружному рельсу большим диаметром, а по внутреннему меньшим. При развороте тележки относительно кузова скользуны кузова и тележки смещаются друг относительно друга.

Если радиус кривой более R_кр=350-400 м, то разность диаметров по кругу качения колес (наружного и внутреннего) обеспечит движение колесной пары в кривой при радиальной ее установке. При боковом покачивании кузова на тележке скользуны кузова и тележки будут опираться только частью рабочих поверхностей 6. Устройство будет работать, как в прототипе.

При вписывании вагона в кривые малого радиуса R_кр 350 м тележка разворачивается под вагоном. Скользуны кузова и тележки смещаются друг относительно друга так, что при боковом покачивании кузова скользуны опираются наклонными гранями канавок. Наклонные грани канавок скользят друг по другу, а скользуны кузова и тележки смещаются как в горизонтальной плоскости так и в вертикальной. В результате скользуны рабочими поверхностями 6 опираются на дно канавок скользунов.

Движение по круговой кривой происходит с разворотом тележки, обеспечивающим угол набегания колес на рельсы. При выходе из кривой, когда радиус кривизны кривой увеличивается до ∞ тележка вновь разворачивается относительно кузова в исходное положение. Поскольку опирание скользунов кузова и тележки происходит кратковременно, при покачивании кузова, то канавки скользунов не будут препятствовать развороту тележки. Когда вагон пойдет по выходной кривой радиусом более Rкр, то смещение скользунов тележки и кузова будет обеспечивать их опирание только рабочими поверхностями 6.

При выборе ширины проекции наклонной грани канавки менее 3,6 мм или более 6,3 мм тележка будет проходить кривые малого радиуса устанавливаясь не радиально. В случае, если расстояние между канавками будет менее 8,2 мм или более 9,4 мм, то тележка будет вписываться в кривые малого радиуса с набеганием гребня соответственно внутреннего или наружного колеса первой колесной пары на рельс.

При выборе угла наклона грани канавки менее 30^о скользуны кузова и тележки могут не соскальзывать по наклонным граням из-за большого коэффициента трения. В этом случае дополнительный поворот тележки не произойдет и будет работать вагон, как в прототипе.

По сравнению с прототипом устройство для опоры кузова на тележку позволяет вписывать вагоны в кривые малого радиуса и приводит к уменьшению износа гребней колес.

Использование: в подвижном составе рельсового транспорта, в частности в грузовых вагонах. Сущность изобретения: устройство включает в себя пятниковое устройство и боковые скользуны. Для того, чтобы при вписывании в кривые малого радиуса вагон сообщал тележке дополнительную силу, необходимую для радиальной установки колесных пар, опорные поверхности скользунов кузова и тележки выполнены с канавками трапециевидного сечения, оси которых перпендикулярны продольной оси вагона. Канавки имеют вполне определенные геометрические параметры, зависящие от геометрических размеров экстанса и радиусов кривых. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ОПИРАНИЯ КУЗОВА НА ТЕЛЕЖКУ ВАГОНА, содержащее пятниковое устройство и боковые скользуны на тележке и кузове вагона, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности путем уменьшения износа гребней колес, опорные поверхности скользунов кузова и тележки выполнены с последовательно расположенными вдоль них канавками трапециевидного поперечного сечения, угол наклона граней которых больше 30^o, а величина проекции грани на горизонтальную плоскость определяется из выражения

где l_ск половина расстояния между центрами скользунов, м;
L_б половина расстояния между центрами пятников, м;
R_пр 225-250 м предельный радиус кривой пути;
R_кр 350-400 м критический радиус кривой пути,
при этом ширина дна канавки больше расстояния между канавками, которое определяется из выражения.