ТРЕХОСНАЯ ТЕЛЕЖКА ЛОКОМОТИВА Российский патент 2002 года по МПК B61F5/38 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тепловозам и электровозам, и касается конструкции устройств, предназначенных для обеспечения радиальной установки осей колесных пар при их движении в кривых участках пути.

Известна трехосная тележка локомотива 2ТЭ116, содержащая раму, колесные пары с буксами, снабженными комплектами цилиндрических пружин одноступенчатого индивидуального рессорного подвешивания и поводками, тяговые электродвигатели опорно-осевой подвески. (Тепловозы. Под ред. Панова Н.И. - М.: Машиностроение, 1978, стр. 386).

Недостатками такой конструкции являются высокая жесткость колесных пар в продольном и поперечном направлениях, отсутствие радиальной установки осей колесных пар при движении в кривых участках пути, что приводит к высоким боковым давлениям гребней колес на рельсы при движении в кривых участках пути, к большим боковым динамическим нагрузкам в системе колесо-рельс как при движении в кривых, так и на прямых участках пути, что приводит к увеличенному сопротивлению движения и расходу топлива, к повышенным износам колес и рельсов.

Известна также тележка с радиально устанавливающимися колесными парами, содержащая раму, установленные в ней с возможностью продольного перемещения колесные пары с буксами, соединенными ниже осей колесных пар с продольными стержнями, связанными между собой через закрепленный на раме рычажный механизм, снабженная вертикальными стержнями, шарнирно связанными концами с соответствующими продольными стержнями и с расположенными со стороны их приливами букс, причем шарниры соединения вертикальных стержней с продольными стержнями выполнены с зазором в вертикальном направлении (авт. св. N 1724499, кл. В 61 F 5/38).

Недостатками такой конструкции являются ее сложность, отсутствие связи продольной и поперечной жесткости буксовых пружин с радиальной установкой осей колесных пар при движении в кривых участках пути и как следствие недостаточный поворот осей в кривых, что приводит к недостаточному снижению сопротивления движению и износов колес и рельсов при движении в кривых участках пути.

Техническим результатом изобретения является автоматическая установка осей колесных пар тележки при ее движении в кривой по направлениям радиусов этой кривой, что приводит к снижению бокового давления гребней колес на рельс, боковых динамических нагрузок в системе колесо-рельс, к снижению сопротивления движению локомотива в кривой, к снижению износа колес и рельсов, к увеличению пробегов между переточками гребней, межремонтных пробегов локомотивов, к снижению расхода топлива.

Технический результат достигается тем, что в трехосной тележке локомотива, содержащей раму, колесные пары с буксами, тяговые электродвигатели опорно-осевой подвески, пружины буксовой ступени рессорного подвешивания, пружины второй ступени рессорного подвешивания, поводки, буксы крайних колесных пар снабжены кронштейнами, пропущенными через боковины рамы, верхние концы этих кронштейнов соединены с кронштейнами, установленными на верхних листах боковин рамы, поводками с натяжными устройствами, продольная и поперечная жесткость буксовых пружин крайних колесных пар, расположенных с их внешней стороны, составляет 0-0,6 жесткости буксовых пружин, расположенных с внутренней стороны этих колесных пар, поперечная жесткость комплекта буксовых пружин средней колесной пары составляет 0,5-1,0 поперечной жесткости комплекта буксовых пружин крайней колесной пары, и тяговые электродвигатели крайних колесных пар соединены с рамой тележки тяговыми поводками, расположенными по продольной оси тележки в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колесных пар, кроме того между буксовыми пружинами крайних колесных пар и буксами или рамой тележки установлены продольные шарниры, между буксовыми пружинами средней колесной пары и буксами или рамой тележки установлены поперечные шарниры, а между буксами крайних колесных пар и рамой тележки установлены гасители колебаний.

Такое выполнение трехосной тележки локомотива и, в частности, снабжение букс крайних колесных пар кронштейнами, пропущенными через боковины рамы, соединение верхних концов этих кронштейнов с кронштейнами, установленными на верхних листах боковин рамы, поводками с натяжными устройствами, продольная и поперечная жесткость буксовых пружин крайних колесных пар, расположенных с их внешней стороны, составляет 0-0,6 жесткости буксовых пружин, расположенных с внутренней стороны этих колесных пар, поперечная жесткость комплекта буксовых пружин средней колесной пары составляет 0,5-1,0 поперечной жесткости комплекта буксовых пружин крайней колесной пары, и соединение тяговых электродвигателей крайних колесных пар с рамой тележки тяговыми поводками, расположенными по продольной оси тележки в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колесных пар, кроме того установка между буксовыми пружинами крайних колесных пар и буксами или рамой тележки продольных шарниров, установка между буксовыми пружинами средней колесной пары и буксами или рамой тележки поперечных шарниров, и установка между буксами крайних колесных пар и рамой тележки гасителей колебаний, приводит к автоматической установке осей колесных пар тележки при ее движении в кривой по направлениям радиусов этой кривой, что приводит к снижению бокового давления гребней колес на рельс, боковых динамических нагрузок в системе колесо-рельс, к снижению сопротивления движению локомотива в кривой, к снижению износа колес и рельсов, к увеличению пробегов между переточками гребней, межремонтных пробегов локомотивов, к снижению расхода топлива.

Предлагаемая трехосная тележка локомотива представлена на чертежах, где:
на фиг.1 изображена трехосная тележка локомотива, общий вид;
на фиг.2 изображена трехосная тележка локомотива, вид сверху;
на фиг.3 изображено сечение А-А на фиг.1.

Трехосная тележка локомотива (фиг.1 - 3) состоит из рамы 1, обечайки рамы 2, кронштейнов рамы 3, крайних колесных пар 4, букс 5 крайних колесных пар 4, кронштейнов букс 6, поводков 7, натяжных устройств 8, средней колесной пары 9, букс 10, тяговых электродвигателей 11, внешних буксовых пружин 12 крайних колесных пар 4, внутренних буксовых пружин 13 крайних колесных пар 4, продольных шарниров 14, буксовых пружин средней колесной пары 15, поперечных шарниров 16, тяговых поводков 17, пружин второй ступени рессорного подвешивания 18, гасителей колебаний 19.

Трехосная тележка локомотива работает следующим образом: вес локомотива через пружины второй ступени рессорного подвешивания 18 передается на раму тележки 1, с которой через внешние буксовые пружины 12 крайних колесных пар 4, внутренние буксовые пружины 13 этих колесных пар и буксовые пружины средней колесной пары 15 передается соответственно на буксы крайних колесных пар 5 и буксы 10, с которых передается соответственно на оси крайних колесных пар 4 и средней колесной пары 9, причем на буксы крайних колесных пар 5 он передается через внешние 12 и внутренние 13 буксовые пружины крайних колесных пар, соотношение продольных жесткостей которых составляет 0-0,6, что приводит к возникновению моментов, стремящихся повернуть буксы крайних колесных пар 5 относительно осей крайних колесных пар 4, которые уравновешиваются усилиями, создаваемыми натяжными устройствами 8 в поводках 7, закрепленных в кронштейнах рамы 3, установленных на верхних листах рамы 1. Эти усилия с поводков 7 передаются на кронштейны букс 6, пропущенные через раму 1 с помощью обечаек 2 и по условию обеспечения равенства статических прогибов внешних и внутренних пружин уравновешивают упомянутые выше моменты, при этом крайние колесные пары 4 устанавливаются в положение динамического равновесия.

При движении локомотива в кривой на его кузов и тележки начинают действовать центробежные силы, зависящие от скорости движения и радиуса кривой, которые передаются на тележки в виде поперечных сил и пары вертикальных сил, донагружающих буксы с наружной стороны кривой и разгружающих буксы с ее внутренней стороны. Вертикальные силы по описанной выше схеме создают на буксах крайних колесных пар дополнительные моменты не уравновешенные предварительными усилиями от натяжных устройств, что приводит к повороту этих букс в противоположные стороны относительно осей кронштейнов букс 6, зафиксированных поводками 7, что и приведет к перемещению букс крайних колесных пар 5 с наружной стороны кривой от середины тележки, а с внутренней стороны кривой - к середине тележки. Установка продольных шарниров 14 между буксовыми пружинами 12 и 13 и буксами 5 или рамой 1 приводит к увеличению указанных перемещений.

Поперечные силы, передаваемые с рамы тележки на крайние колесные пары 4, благодаря большей поперечной жесткости внутренних буксовых пружин 13 относительно внешних буксовых пружин 12 создают моменты в горизонтальной плоскости, которые дополнительно поворачивают эти оси в ту же сторону, что и вертикальные нагрузки. Установка поперечных шарниров 16 между буксовыми пружинами 15 и буксами 10 или рамой 1 приводит к перераспределению поперечной силы между средней и крайними колесными парами и дополнительному повороту крайних колесных пар.

Таким образом, действие центробежных сил приводит к повороту осей крайних колесных пар и их установке по направлениям радиусов кривой.

При отсутствии центробежных сил при малой скорости движения локомотива колеса крайних колесных пар с наружной стороны кривой набегают на наружный рельс большим диаметром, чем внутреннее колесо на внутренний рельс, и поворачивают оси этих колесных пар, автоматически устанавливая их по направлениям радиусов этой кривой.

Установка гасителей колебаний 19 между буксами крайних колесных пар и рамой тележки приводит к гашению возможных круговых колебаний этих букс при движении локомотива.

При выходе локомотива из кривой крайние колесные пары возвращаются в прежнее положение динамического равновесия.

Кроме того, передача силы тяги тяговых электродвигателей на раму тележки поводками, расположенными по продольной оси тележки в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колесных пар, приводит к значительному снижению продольной и поперечной жесткости соответствующим перемещениям букс, что в свою очередь приводит не только к улучшению радиальной установки осей крайних колесных пар при движении в кривой, но и к существенному снижению динамических усилий между колесом и рельсом при движении локомотива не только в кривых, но и в прямых участках пути.

Все это и приводит к снижению сопротивления движению локомотива в кривой, к снижению износа колес и рельсов, к увеличению пробегов между переточками гребней, межремонтных пробегов локомотивов, к снижению расхода топлива.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции устройств, предназначенных для обеспечения радиальной установки осей колесных пар при их движении в кривых участках пути. Технический результат - автоматическая установка колесных пар тележки при движении в кривой по направлениям радиусов этой кривой. Устройство включает буксы колесных пар, снабженные кронштейнами, пропущенными через боковины рамы. Верхние концы этих кронштейнов соединены с кронштейнами, установленными на верхних листах боковин рамы, поводками с натяжными устройствами. Продольная и поперечная жесткость буксовых пружин крайних колесных пар, расположенных с их внешней стороны, составляет 0-0,6 жесткости буксовых пружин, расположенных с внутренней стороны этих колесных пар. Поперечная жесткость комплекта буксовых пружин средней колесной пары составляет 0,5-1,0 поперечной жесткости комплекта буксовых пружин крайней колесной пары. Тяговые электродвигатели крайних колесных пар соединены с рамой тележки тяговыми поводками, расположенными по продольной оси тележки в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колесных пар. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Трехосная тележка локомотива, содержащая раму, колесные пары с буксами, тяговые электродвигатели опорно-осевой подвески, пружины буксовой ступени рессорного подвешивания, пружины второй ступени рессорного подвешивания, поводки, отличающаяся тем, что буксы крайних колесных пар снабжены кронштейнами, пропущенными через боковины рамы, верхние концы этих кронштейнов соединены с кронштейнами, установленными на верхних листах боковин рамы, поводками с натяжными устройствами, продольная и поперечная жесткость буксовых пружин крайних колесных пар, расположенных с их внешней стороны, составляет 0-0,6 жесткости буксовых пружин, расположенных с внутренней стороны этих колесных пар, поперечная жесткость комплекта буксовых пружин средней колесной пары составляет 0,5-1,0 поперечной жесткости комплекта буксовых пружин крайней колесной пары и тяговые электродвигатели крайних колесных пар соединены с рамой тележки тяговыми поводками, расположенными по продольной оси тележки в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колесных пар. 2. Трехосная тележка локомотива по п. 1, отличающаяся тем, что между буксовыми пружинами крайних колесных пар и буксами или рамой тележки установлены продольные шарниры. 3. Трехосная тележка локомотива по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что между буксовыми пружинами средней колесной пары и буксами или рамой тележки установлены поперечные шарниры. 4. Трехосная тележка локомотива по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что между буксами крайних колесных пар и рамой тележки установлены гасители колебаний.