Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к грузовым, пассажирским, маневровым тепловозам и электровозам, и касается конструкции его экипажа с двухосными безрамными тележками.
Известно тяговое транспортное средство, содержащее главную раму, оборудованную автосцепками, кузов, кабину, двухступенчатое рессорное подвешивание, две, три или четыре двухосные тележки, содержащие рамы, рессорное подвешивание, колесные пары с буксами, тяговые электродвигатели, тяговые редуктора, тяги, поводки, в котором главная рама тягового транспортного средства снабжена центральными кронштейнами, расположенными на его продольной оси, пропущенными между осями каждой тяговой тележки и снабженными поперечными траверсами, соединенными с ними с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и своими концами шарнирно соединенными тягами, расположенными горизонтально или под углом к горизонту, с буксами задних колесных пар одной или двух передних тележек и передних колесных пар одной или двух задних тележек и двумя боковыми кронштейнами на каждую тележку, шарнирно соединенными с кронштейнами букс передних колесных пар одной или двух передних тележек и задних колесных пар одной или двух задних тележек связями, расположенными горизонтально или под углом к горизонту, при этом буксы этих колесных пар соединены с рамами соответствующих тележек поводками, расположенными выше их осей, и другими двумя боковыми кронштейнами на каждую тележку, шарнирно соединенными с кронштейнами букс задних колесных пар одной или двух передних тележек и передних колесных пар одной или двух задних тележек связями, расположенными горизонтально или под углом к горизонту, при этом буксы этих колесных пар соединены с рамами соответствующих тележек поводками, расположенными ниже их осей. (Заявка №2003105434, кл. В 61 С 11/00, решение о выдаче патента от 11.08.2004 г.).
Недостатками такой конструкции являются большая масса экипажа, вызванная наличием рам тележек, большого количеством буксовых поводков, рычагов и продольных связей с шарнирами, второй ступени рессорного подвешивания, высокая продольная и поперечная жесткость колесных пар, вызванные высокой жесткостью буксовой ступени рессорного подвешивания, что создает высокие динамические нагрузки в системе колесо-рельс и затрудняет необходимую установку колесных пар, отсутствие устройств, способствующих наиболее благоприятной хордовой установке тележек в кривой, что обеспечивает значительные износы гребней колесных пар и повышенное сопротивление при движении в кривых участках пути, большая высота габарита тягового транспортного средства и его рамы над уровнем верха головок рельс, вызванные наличием рам тележек и второй ступени рессорного подвешивания, высокая себестоимость экипажа и тягового транспортного средства в целом.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции экипажа с одновременным повышением его динамических и эксплуатационных качеств, обеспечиваемым единой системой рессорного подвешивания и хордовой установкой тележек с радиальной установкой их осей в кривых, понижение габарита железнодорожного тягового транспортного средства и его рамы по высоте, снижение массы экипажа и транспортного средства в целом, значительное снижение себестоимости железнодорожного тягового транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что в железнодорожном тяговом транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов или раму с автосцепками, тяговые шкворни, двухосные безрамные тележки с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, поперечными траверсами, буксовыми поводками или тягами, тормозным оборудованием, тяговые двигатели, гасители колебаний, кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжены съемными или несъемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными буксовыми поводками или тягами с буксами по одному 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 на уровне осей или ниже их, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, поперечных траверс и тяг, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей, кроме того, его буксы снабжены съемными или несъемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах кузова или рамы, или тяговых шкворней, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней.
Такой же технический результат достигается тем, что кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжены съемными или несъемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, снабженными боковыми консолями, своими концами соединенными буксовыми поводками или тягами с буксами по одному 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 на уровне осей или ниже их, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, поперечных траверс и тяг, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей, кроме того, его буксы снабжены съемными или несъемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, и тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах кузова или рамы, или тяговых шкворней, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней.
Предлагаемое железнодорожное тяговое транспортное средство с двухосными безрамными тележками представлено на чертежах, где:
на фиг.1 изображено железнодорожное тяговое транспортное средство с двухосными безрамными тележками, общий вид;
на фиг.2 изображена двухосная безрамная тележка, общий вид;
на фиг.3 изображена двухосная безрамная тележка, общий вид;
на фиг.4 изображена двухосная безрамная тележка, вид сверху;
на фиг.5 изображена двухосная безрамная тележка, вид сверху;
на фиг.6 изображено сечение А-А на фиг.2;
на фиг.7 изображено сечение Б-Б на фиг.3;
на фиг.8 изображено сечение В-В на фиг.5;
на фиг.9 изображена тяга с системой жидкого смазывания.
Железнодорожное тяговое транспортное средство с двухосными безрамными тележками (фиг.1 - 8) состоит из кузова или рамы с автосцепками 1, рессорного подвешивания 2, тележек 3, тяговых электродвигателей 4, колесных пар 5, букс 6, буксовых поводков 7, вертикальных гасителей колебаний 8, поперечных гасителей колебаний 9, продольных гасителей колебаний 10, ограничителей относа кузова 11, тяговых шкворней кузова 12, тяговых кронштейнов 13, буксовых кронштейнов 14, поперечных траверс 15, тяг 16, шарниров 17, резинометаллических шарниров 18, резинометаллических шарниров траверс 19, консолей поперечных траверс 20, упругих элементов поперечных траверс 21, упорных пятников 22, уплотнений 23, прокладок 24, крышек 25, систем жидкого смазывания тяг 26, уплотнений 27, антифрикционных прокладок 28, шкворневой системы жидкого смазывания 29, осей шарниров 30, уплотнений шарниров 31, подшипников 32, тормозного оборудования 33, кронштейнов гасителей колебаний 34, маятниковой подвески тяговых электродвигателей 35, защитных кожухов 36.
Технический результат изобретения достигается при любой совокупности альтернативных конструктивных элементов, приведенных в описании способа его достижения и в предметном составе изобретения.
Примеры совокупности конструктивных элементов способа достижения технического результата выглядят следующим образом.
Пример 1
Технический результат достигается тем, что в железнодорожном тяговом транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов с автосцепками, тяговые шкворни, двухосные безрамные тележки с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, поперечными траверсами, буксовыми поводками или тягами, тормозным оборудованием, тяговые двигатели, гасители колебаний, кузов железнодорожного тягового транспортного средства снабжен съемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными буксовыми поводками с буксами по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях горизонтально на уровне осей, с шарнирами с консистентной смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, поперечных траверс, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, его буксы снабжены съемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах кузова, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней.
Такой же технический результат достигается тем, что кузов железнодорожного тягового транспортного средства снабжен съемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, снабженными боковыми консолями, своими концами соединяемыми буксовыми поводками с буксами по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях горизонтально на уровне осей, с консистентной смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, поперечных траверс, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, его буксы снабжены съемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, и тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах кузова, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней
Пример 2
Технический результат достигается тем, что в железнодорожном тяговом транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем раму с автосцепками, тяговые шкворни, двухосные безрамные тележки с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, поперечными траверсами, буксовыми поводками или тягами, тормозным оборудованием, тяговые двигатели, гасители колебаний, рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжена несъемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными тягами с буксами по одной на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях под углами к горизонту ниже осей, с шарнирами тяг с консистентной смазкой и с жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней и поперечных траверс, с обеспечением возможности вращения одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей, кроме того, его буксы снабжены несъемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах рамы, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней.
Такой же технический результат достигается тем, что рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжена несъемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, снабженными боковыми консолями, своими концами соединенными тягами с буксами по одной на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях под углами к горизонту ниже осей, с шарнирами с консистентной смазкой и с жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней и поперечных траверс, с обеспечением возможности вращения одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей, кроме того, его буксы снабжены несъемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, и тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах рамы, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней
Пример 3
Технический результат достигается тем, что в железнодорожном тяговом транспортном средстве с двухосными безрамными тележками, содержащем кузов с автосцепками, тяговые шкворни, двухосные безрамные тележки с колесными парами, буксами, рессорным подвешиванием, поперечными траверсами, буксовыми поводками или тягами, тормозным оборудованием, тяговые двигатели, гасители колебаний, кузов железнодорожного тягового транспортного средства снабжен несъемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, соединенными тягами с буксами по одному на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях под углами к горизонту ниже осей, с резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, его буксы снабжены съемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах тяговых шкворней, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней.
Такой же технический результат достигается тем, что кузов железнодорожного тягового транспортного средства снабжен несъемными тяговыми шкворнями с кронштейнами по одному на тележку, пропущенными между осями каждой тележки, с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами, снабженными боковыми консолями, своими концами соединенными тягами с буксами по одной на буксу каждой колесной пары, расположенными симметрично в расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях под углами к горизонту ниже осей, с резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, его буксы снабжены съемными кронштейнами с тормозным оборудованием и гасителями колебаний, буксы средних колесных пар со стороны середины кузова снабжены устройством ограничения его относа по одному на тележку, и тяговые двигатели снабжены маятниковыми подвесками, своими вторыми концами закрепленными на кронштейнах тяговых шкворней, и поперечные траверсы снабжены возможностью упругого вертикального перемещения относительно тяговых шкворней.
Изобретение создано с учетом достижения указанной в описании цели из условия применения оптимальных, экономически обоснованных средств для каждого конкретного типа железнодорожного тягового транспортного средства.
Средствами экономической и технической оптимизации тяговых и динамических качеств для каждого конкретного транспортного средства являются расположение буксовых поводков и тяг "в боковых продольных или расположенных под углами к продольным осям тележек вертикальных плоскостях горизонтально или под углами к горизонту на уровне осей или ниже их". Эту оптимизацию проводит разработчик конкретного транспортного средства в соответствии с описанием изобретения по техническим требованиям и характеристикам, предъявляемым к этому транспортному средству техническим заданием (ТЗ) на его разработку, включающим в себя требования по величине тяги, положение автосцепки по высоте, расстояние между автосцепками, расстояния между осями колесных пар, жесткость ступеней рессорного подвешивания, тип привода, радиус проходимой кривой и др.
Железнодорожное тяговое транспортное средство с двухосными безрамными тележками работает следующим образом: при включении тяговых электродвигателей 4 колесные пары 5 каждой тележки начинают вращаться и в зонах контакта колес с рельсами создают тяговые усилия, которые с колес через оси колесных пар передаются на их буксы 6, с которых буксовыми поводками 9 или тягами 16 через оси шарниров 30 и шарниры 17 или резинометаллические шарниры 18 передаются на поперечную траверсу 15 или на консоли поперечной траверсы 20 и далее на поперечную траверсу 15.
С поперечной траверсы 15 тяговые усилия передаются на тяговый шкворень кузова 12, при этом продольные и поперечные составляющие усилий буксовых поводков 7 или тяг 16 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 22, подшипники 32 или антифрикционные прокладки 28 и упругий элемент поперечной траверсы 21, или полные усилия с поперечной траверсы 15 передаются на тяговый шкворень кузова 12 резинометаллическим шарниром траверсы 19 без их разложения на составляющие. Далее тяговые усилия с тяговых шкворней кузова 12 тяговыми кронштейнами 13 передаются на кузов или раму 1 и далее на автосцепку. При этом железнодорожное тяговое транспортное средство совместно с прицепным подвижным составом приходит в движение.
Расположение буксовых поводков 7 или тяг 16 с шарнирами 17 или 18 на уровне осей или ниже их горизонтально или под углами к горизонту обеспечивает заданную железнодорожному тяговому транспортному средству силу тяги в пределах силы тяги по сцеплению колес с рельсами.
При предварительных расчетах, например, железнодорожного тягового транспортного средства с двумя двухосными безрамными тележками максимальная сила тяги по сцеплению колес с рельсами, определяемая по выражению
;
где ψ - коэффициент сцепления колес с рельсами;
Q - сцепной вес колесной пары;
L - расстояние между тяговыми шкворнями тележек;
Н - высота автосцепки над уровнем головок рельс, достигается при соотношении l=h·tgα;
где l - длина консоли поперечной траверсы;
h - высота шарнира консоли поперечной траверсы над уровнем головок рельс;
α - угол наклона буксового поводка или тяги к горизонту.
Расчет показывает, что для железнодорожного тягового транспортного средства с двумя двухосными безрамными тележками максимальная сила тяги по сцеплению колес с рельсами при ψ=0,385, Q=25 тс, L=10 м, Н=1,06 м составит Тсц=35,6 тс.
При торможении тормозное оборудование 33, размещенное на буксовых кронштейнах 14, создает на колесах колесных пар 5 тормозные моменты, которые в свою очередь в соединении колесо-рельс создают тормозные силы, которые передаются на кузов или раму 1 и далее на автосцепку в порядке, описанном выше при передаче тяговых усилий, но с обратным знаком.
При этом железнодорожное тяговое транспортное средство совместно с прицепным подвижным составом переходит в режим торможения.
Вертикальные гасители колебаний 8, поперечные гасители колебаний 9 и продольные гасители колебаний 10, размещенные на буксовых кронштейнах 14 и кронштейнах гасителей колебаний 34, обеспечивают раздельное гашение всех колебаний железнодорожного тягового транспортного средства, обеспечивая ему любые заданные скорости движения.
Обеспечение вращения поперечной траверсы 15 относительно вертикальной оси тягового шкворня кузова 12 приводит к выравниванию усилий в буксовых поводках 7 или тягах 16, что в свою очередь приводит к выравниванию тяговых усилий на правых и левых колесах колесных пар 5 тележки (к выравниванию сил крипа) как при движении в прямых участках пути, так и в криволинейных участках.
Буксовые поводки 7 или тяги 16, снабженные шарнирами 17 или 18, 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 с ограничителем относа кузова 11. Это в свою очередь приводит к эффективному гашению колебаний тележки вертикальными 8, поперечными 9 и продольными 10 гидравлическими гасителями колебаний и снижению динамических нагрузок в прямых и кривых участках пути.
Обеспечение возможности упругого вертикального перемещения поперечных траверс 15 относительно тяговых шкворней кузова 12 установкой в их соединении упругих элементов поперечных траверс 21 с подшипниками 32 или антифрикционными прокладками 28 с их закреплением на тяговых шкворнях кузова упорными пятниками 22 обеспечивает отсутствие блокировки рессорного подвешивания предлагаемым устройством при колебаниях тягового транспортного средства на рессорном подвешивании.
Размещение буксовых поводков 7 или тяг 16 в симметричных боковых вертикальных плоскостях под углами к продольной оси тележки обеспечивает радиальную установку колесных пар тележки при движении в кривой за счет центробежных сил, раздвигающих поводками или тягами за счет углов их установки колеса с наружной стороны кривой и сдвигающих колеса с внутренней стороны кривой.
Снабжение устройства шкворневой системой жидкого смазывания 29, а также системой жидкостного смазывания тяг 26, закрытых уплотнениями 23 и 27 прокладками 24 с крышками 25, обеспечивает смазывание трущихся поверхностей шкворневых узлов и шарниров длительное время без его обслуживания.
Снабжение букс средних колесных пар со стороны середины кузова устройством ограничения его относа 11 по одному на тележку, установленных на буксовых кронштейнах 14, приводит к перераспределению центробежных сил, возникающих при движении в кривых участках пути между осями со снижением бокового давления на гребень набегающего колеса передней оси, и улучшает установку тележки в кривой заданного радиуса, приближая ее к хордовому положению.
Компьютерное моделирование тягового транспортного средства предлагаемого устройства со статическим прогибом рессорного подвешивания Fст=140 мм при его движении в кривой показывает, что при размещении буксовых поводков или тяг в вертикальных плоскостях под углами к продольным осям тележек, равными 15°-20°, и установкой ограничителей относа кузова на буксовых кронштейнах средних осей транспортного средства обеспечивается радиальная установка осей колесных пар и хордовая установка тележек в кривой радиусом, начиная с 50-60 м.
Все это и приводит к упрощению конструкции экипажа с одновременным повышением его динамических и эксплуатационных качеств, обеспечиваемым единой системой рессорного подвешивания и хордовой установкой тележек с радиальной установкой их осей в кривых, понижению габарита железнодорожного тягового транспортного средства и его рамы по высоте, снижению массы экипажа и транспортного средства в целом, значительному снижению себестоимости железнодорожного тягового транспортного средства.
Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и касается устройства продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства (ТТС). ТТС содержит кузов или раму 1, безрамные тяговые тележки 3 с колесными парами 5 с буксами 6. Кузов или рама снабжены шкворнями 13 с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами 15, соединенными буксовыми поводками или тягами 16 с буксами, с шарнирами 17 с консистентной или жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и тяг, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей. По другому варианту указанные выше поперечные траверсы снабжены боковыми консолями, которые в свою очередь своими концами соединены с буксовыми поводками или тягами с буксами. Технический результат - улучшение тяговых качеств ТТС, снижение динамических нагрузок, повышение допустимых скоростей движения, снижение сопротивления движению, снижение расхода топлива и износа деталей, уменьшение габарита тележки, улучшение использования подкузовного пространства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
УСТРОЙСТВО ПРОДОЛЬНОЙ СВЯЗИ ТЕЛЕЖКИ С КУЗОВОМ ЛОКОМОТИВА | 1999 |
|
RU2176604C2 |
ТЯГОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | 2003 |
|
RU2244646C2 |
US 4337706 A1, 06.07.1982 | |||
US 4411202 A1, 25.10.1983 | |||
US 4015541 A1, 05.04.1977. |
Авторы
Даты
2006-06-10—Публикация
2005-01-27—Подача