ВОСЬМИОСНОЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ТЯГОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2006 года по МПК B61F5/02 B61F3/06 B61C9/50 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к восьмиосным грузовым и пассажирским электровозам и тепловозам, и касается конструкции их экипажа, механизмов передачи тяги и радиальной установки осей колесных пар.

Известно тяговое транспортное средство, содержащее главную раму, оборудованную автосцепками, кузов, одну или две кабины, рессорное подвешивание, тележки, содержащие рамы, рессорное подвешивание, колесные пары с буксами, тяговые электродвигатели, тяговые редукторы, тяги, поводки, в котором рама каждой тележки концами шарнирно соединяется с главной рамой или кузовом двумя тягами, одна из которых направлена вперед, а вторая назад, или одной тягой, направленной вперед, расположенными под углами к горизонту. (Патент №2143354, В 61 С 11/00 РФ).

Недостатками такой конструкции при выполнении восьмиосного тягового транспортного средства с двумя четырехосными тележками является его неудовлетворительное динамическое вписывание в кривые участки пути со снижением скорости движения по ним, а при выполнении с четырьмя двухосными тележками недостатками являются увеличенный габарит каждой пары тележек по длине, а следовательно, и тягового транспортного средства в целом, сложность и большая масса конструкции.

Техническим результатом изобретения является снижение габарита тележек и транспортного средства, снижение динамических нагрузок при движении в кривых, снижение поперечных перемещений и нагрузок на пружины рессорного подвешивания при обеспечении прохождения кривых малых радиусов, включая кривые с радиусом 80 м, обеспечение радиальной установки осей колесных пар, снижение массы, снижение износов бандажей, что в свою очередь приводит к снижению затрат на эксплуатацию и ремонт восьмиосного железнодорожного тягового транспортного средства.

Технический результат достигается тем, что в восьмиосном железнодорожном тяговом транспортном средстве, содержащем кузов, раму с автосцепками, одну или две кабины, центральное рессорное подвешивание, две четырехосные тележки, содержащие рамы, рессорное подвешивание, колесные пары с буксами, тяговые электродвигатели с подвесками, тяговые редукторы, поводки, тяги, гасители колебаний, каждая четырехосная тележка выполнена состоящей из двух двухосных тележек, соединенных между собой балкой, опирающейся на вторые ступени их рессорного подвешивания, а на эти балки опирается рама кузова через центральное рессорное подвешивание, при этом рама кузова снабжена двумя центральными тяговыми кронштейнами на каждую четырехосную тележку, расположенную между ними, а рама каждой двухосной тележки шарнирно соединена жесткой или податливой тягой, расположенной в срединной вертикальной продольной плоскости под углом к горизонту с ближайшим к ней центральным тяговым кронштейном, при этом тяговые электродвигатели установлены на осях каждой двухосной тележки с последовательным расположением их подвесок в сторону середины четырехосной тележки или тягового транспортного средства, или с встречным расположением подвесок в сторону середины каждой двухосной тележки, при этом подвески тяговых электродвигателей своими вторыми концами шарнирно закреплены на рамах соответствующих тележек или на раме тягового транспортного средства, кроме того, рамы двух двухосных тележек каждой четырехосной тележки шарнирно соединены между собой жесткими или податливыми тягами, расположенными в срединной вертикальной плоскости под углом к горизонту, кроме того, его рама снабжена по два боковых кронштейна на первую, вторую, седьмую и восьмую колесные пары, шарнирно соединенных со съемными или несъемными кронштейнами букс этих колесных пар связями, расположенными горизонтально и параллельно продольным осям тележек или под углами к горизонту и их продольным осям, при этом кронштейны букс попарно первой и восьмой и соответственно второй и седьмой колесных пар соединены с рамами соответствующих тележек поводками, расположенными соответственно выше или ниже и ниже или выше их осей, а при соединении одной из пар связей с буксовыми кронштейнами через шарнирные двуплечие рычаги, своими средними точками закрепленные на раме транспортного средства или на рамах тележек, расположенными выше или ниже их осей, кроме того, его рама снабжена по два боковых кронштейна на третью, четвертую, пятую и шестую колесные пары, шарнирно соединенных со съемными или несъемными кронштейнами букс этих колесных пар связями, расположенными горизонтально и параллельно продольным осям тележек или под углами к горизонту и их продольным осям, при этом кронштейны букс попарно третьей и шестой и соответственно четвертой и пятой колесных пар соединены с рамами соответствующих тележек поводками, расположенными соответственно выше или ниже и ниже или выше их осей, а при соединении одной из пар связей с буксовыми кронштейнами через шарнирные двуплечие рычаги, своими средними точками закрепленные на раме транспортного средства или на рамах тележек, расположенными выше или ниже их осей, а также съемные кронштейны букс соединены с ними шарнирно с обеспечением возможности вращения относительно поперечных осей, и балки четырехосных тележек снабжены устройствами ограничения относа кузова.

Предлагаемое восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство представлено на чертежах, где:

на фиг.1 изображено восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство, общий вид;

на фиг.2 изображена четырехосная тележка, общий вид;

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

на фиг.4 изображено сечение А-А на фиг.3;

на фиг.5 изображено сечение Б-Б на фиг.3.

Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5) состоит из кузова 1 рамы 2 с автосцепками 3, кабины машиниста 4, центральных тяговых кронштейнов 5, боковых кронштейнов 6, центрального рессорного подвешивания 7, тележек 8, рам тележек 9, боковин рам тележек 10, поперечных балок 11, колесных пар 12, тяговых электродвигателей 13 с подвесками 14, букс 15 с кронштейнами 16, букс 17 с кронштейнами 18, буксовых шарниров 19, связей 20 с шарнирами 21, поводков 22, тяговых редукторов 23, буксовой ступени рессорного подвешивания 24, тяг 25 с шарнирами 26, тяг 27 с шарнирами 28, пятников 29, крышек 30, систем смазки 31, уплотнений 32, двуплечих рычагов 33, вертикальных гасителей колебаний 34, поперечных гасителей колебаний 35, балок 36, второй ступени рессорного подвешивания 37, ограничителей относа кузова 38, четырехосных тележек 39.

Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство работает следующим образом: машинист из кабины машиниста 4 производит пуск тягового транспортного средства и устанавливает необходимый режим его работы, при этом на тяговые электродвигатели 13 тележек 8 подается напряжение, от которого они начинают вращаться и создавать крутящие моменты, которые тяговыми редукторами 23 передаются на колесные пары 12, которые в свою очередь начинают вращаться, при этом в зонах контакта колес с рельсами возникают силы тяги. Силы тяги с колес передаются на оси колесных пар, а с них на буксы 15 и 17. С букс силы тяги поводками 22 передаются на боковины рам тележек 10 рам 9 тележек 8, а с них поперечными балками 11 через шарниры 26 на тяги 25, с которых вторыми шарнирами 26 силы тяги передаются на соответствующие центральные тяговые кронштейны 5. Причем балансировка усилий в тягах 25 осуществляется тягами 27 с шарнирами 28. Центральными тяговыми кронштейнами 5 тяговые усилия передаются на раму 2 и далее на автосцепку 3, при этом восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство вместе с прицепным составом приходит в движение.

Опирание рамы кузова 2 через центральное рессорное подвешивание 7 на балки 36 четырехосных тележек 39, опирающихся на вторые ступени рессорного подвешивания 37 двухосных тележек 8 при прохождении кривых, приводит к тому, что балка 36 поворачивается на промежуточный угол между углами поворота двухосных тележек 8 каждой четырехосной тележки 39, что в свою очередь приводит к уменьшению углов поворота этих тележек относительно балки 36, что и обеспечивает снижение поперечных перемещений и нагрузок на пружины центрального рессорного подвешивания 7 и второй ступени рессорного подвешивания 37 при обеспечении прохождения кривых малых радиусов, включая кривые с радиусом 80 м.

Шарнирное соединение рамы 9 каждой тележки 8 с центральным тяговым кронштейном 5 жесткой или податливой тягой 25 с шарнирами 26, расположенной в срединной вертикальной плоскости под углом к горизонту, а также установка тяговых электродвигателей 13 на осях каждой тележки с последовательным расположением их подвесок 14 в сторону середины четырехосной тележки 39 или в сторону середины транспортного средства, или с встречным расположением подвесок 14 в сторону середины каждой тележки 8, при этом подвески 14 тяговых электродвигателей 13 своими вторыми концами шарнирно закреплены на рамах 9 соответствующих тележек 8 или на раме 2 тягового транспортного средства, коэффициент использования сцепного веса предлагаемого транспортного средства, как показывает компьютерное моделирование, достигает η=0,9-0,93, а сила тяги по сцеплению тягового транспортного средства достигает соответственно величины F_сц=8·ψ·Q_сц·η=8·0,385·245,2·0,93=702 кН.

При подвеске тяговых электродвигателей 13 подвесками 14 к раме 2 тягового транспортного средства уменьшается масса рам 9 тележек 8 на массу узлов, обеспечивающих их подвеску к этим рамам в обычных конструкциях, кроме того, можно считать, что половина массы тяговых электродвигателей и маятниковых подвесок снимается с рам тележек и передается непосредственно на раму тягового транспортного средства. Принимая, что коэффициент вертикальной динамики буксовой ступени рессорного подвешивания составляет 0,4, а рессорного подвешивания в целом 0,2, можно сказать, что снижение динамической нагрузки на тяговый электродвигатель составит ΔF_д=0,5·(0,4-0,2)·М_д. При массе двигателя, например, 3000 кг снижение динамической нагрузки на тяговый электродвигатель и колесно-моторный блок составит не менее ΔF_д=0,5·(0,4-0,2)·3000·9,81=2943 Н=2,9 кН.

При движении тягового транспортного средства в кривых тележки 8 поворачиваются относительно кузова 1, при этом боковыми кронштейнами 6 рама 2 воздействует на связи 20 с шарнирами 21, создавая в них парные усилия растяжения-сжатия, которые попарно воздействуют на кронштейны 16, поводки 22 и буксы 15 первой и восьмой колесных пар 12, и кронштейны 18, поводки 22 и буксы 17 второй и седьмой колесных пар 12.

Эти усилия, оказываемые на буксы, создают на осях колесных пар разворачивающие их моменты. При разноименном смещении буксовых поводков 22 первой и восьмой колесных пар 12 относительно их осей с одной стороны и соответствующих им второй и седьмой колесных пар 12 с другой стороны или при их одноименном смещении, но с применением для одной из пар связей двуплечих рычагов 33, эти разворачивающие моменты разворачивают передние и задние колесные пары в разные стороны, и устанавливают их в радиальное положение.

Установка буксовых шарниров 19 в соединении буксовых кронштейнов 16 и 18 с буксами соответственно 15 и 17 приводит к снижению усилий в связях 20 и поводках 22, необходимых для установки осей в радиальное положение.

Снабжение тягового транспортного средства двумя центральными тяговыми кронштейнами 5 на каждую четырехосную тележку, расположенную между ними, и шарнирное соединение рамы 9 каждой тележки жесткой или податливой тягой 25, расположенной в срединной вертикальной продольной плоскости под углом к горизонту с ближайшим к ней центральным тяговым кронштейном 5 при движении в кривой за счет силы тяги в тяге 25 передней тележки 8, создает боковое усилие на раму этой тележки, которое разворачивает тележку в наиболее выгодное хордовое положение.

Вертикальные гасители колебаний 34 и поперечные гасители колебаний 35 гасят все возникающие при взаимодействии колес с рельсами колебания, обеспечивая железнодорожному тяговому транспортному средству необходимую плавность хода.

Тяги 25 с шарнирами 26, закрепленными на центральных кронштейнах 5 и поперечных балках 11 пятниками 29 с крышками 30, снабжены системой жидкой или консистентной смазки 31 с уплотнениями 32, что обеспечивает им заданный срок службы.

Выполнение тяг 25 или 27 податливыми или выполнение шарниров 26, а также шарниров 28 в виде резинометаллических шарниров обеспечивает полное отсутствие блокировки рессорного подвешивания механизмами передачи тяги.

Снабжение балок 36 устройствами ограничения относа кузова 38 обеспечивает ограничение относа кузова 1 при прохождении кривых в заданных пределах.

Все это и приводит к снижению габарита тележек и транспортного средства, снижению динамических нагрузок при движении в кривых, снижению поперечных перемещений и нагрузок на пружины рессорного подвешивания при обеспечении прохождения кривых малых радиусов, включая кривые с радиусом 80 м, обеспечению радиальной установки осей колесных пар, снижению массы, снижению износов бандажей, что в свою очередь приводит к снижению затрат на эксплуатацию и ремонт восьмиосного железнодорожного тягового транспортного средства.

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, в частности к восьмиосным тяговым транспортным средствам (ТТС), и касается конструкции их экипажа, механизмов передачи тяги и радиальной установки осей колесных пар. ТТС содержит кузов 1, раму, две четырехосные тележки, состоящие из двух двухосных тележек, соединенных между собой балкой, опирающейся на вторые ступени их рессорного подвешивания. На указанные балки опирается рама кузова через центральное рессорное подвешивание. Рама кузова снабжена двумя центральными тяговыми кронштейнами 5 на каждую четырехосную тележку 39, расположенную между ними. Рама каждой двухосной тележки 8 шарнирно соединена жесткой или податливой тягой 25, расположенной в срединной вертикальной продольной плоскости под углом к горизонту с ближайшим к ней центральным тяговым кронштейном. Тяговые двигатели устанавливаются с различными вариантами расположения их подвесок. Подвески тяговых электродвигателей своими вторыми концами шарнирно закреплены на рамах соответствующих тележек или на раме тягового транспортного средства. ТТС имеет механизм радиальной установки осей колесных пар в кривых. Технический результат - снижение габарита тележек и ТТС, снижение динамических нагрузок при движении в кривых, снижение поперечных перемещений и нагрузок на пружины рессорного подвешивания в кривых, обеспечение радиальной установки осей колесных пар, снижение износов бандажей. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство, содержащее кузов, раму с автосцепками, одну или две кабины, центральное рессорное подвешивание, две четырехосные тележки, содержащие рамы, рессорное подвешивание, колесные пары с буксами, тяговые электродвигатели с подвесками, тяговые редуктора, поводки, тяги, гасители колебаний, отличающееся тем, что каждая четырехосная тележка выполнена состоящей из двух двухосных тележек, соединенных между собой балкой, опирающейся на вторые ступени их рессорного подвешивания, а на эти балки опирается рама кузова через центральное рессорное подвешивание, при этом рама кузова снабжена двумя центральными тяговыми кронштейнами на каждую четырехосную тележку, расположенную между ними, а рама каждой двухосной тележки шарнирно соединена жесткой или податливой тягой, расположенной в срединной вертикальной продольной плоскости под углом к горизонту с ближайшим к ней центральным тяговым кронштейном, при этом тяговые электродвигатели установлены на осях каждой двухосной тележки с последовательным расположением их подвесок в сторону середины четырехосной тележки или тягового транспортного средства или с встречным расположением подвесок в сторону середины каждой двухосной тележки, при этом подвески тяговых электродвигателей своими вторыми концами шарнирно закреплены на рамах соответствующих тележек или на раме тягового транспортного средства.2. Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что рамы двух двухосных тележек каждой четырехосной тележки шарнирно соединены между собой жесткими или податливыми тягами, расположенными в срединной вертикальной плоскости под углом к горизонту.3. Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство по п.2, отличающееся тем, что его рама снабжена по два боковых кронштейна на первую, вторую, седьмую и восьмую колесные пары, шарнирно соединенных со съемными или несъемными кронштейнами букс этих колесных пар связями, расположенными горизонтально и параллельно продольным осям тележек или под углами к горизонту и их продольным осям, при этом кронштейны букс попарно первой и восьмой и соответственно второй и седьмой колесных пар соединены с рамами соответствующих тележек поводками, расположенными соответственно выше или ниже и ниже или выше их осей, а при соединении одной из пар связей с буксовыми кронштейнами через шарнирные двуплечие рычаги, своими средними точками закрепленные на раме транспортного средства или на рамах тележек, расположенными выше или ниже их осей.4. Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство по п.3, отличающееся тем, что его рама снабжена по два боковых кронштейна на третью, четвертую, пятую и шестую колесные пары, шарнирно соединенных со съемными или несъемными кронштейнами букс этих колесных пар связями, расположенными горизонтально и параллельно продольным осям тележек или под углами к горизонту и их продольным осям, при этом кронштейны букс попарно третьей и шестой и соответственно четвертой и пятой колесных пар соединены с рамами соответствующих тележек поводками, расположенными соответственно выше или ниже и ниже или выше их осей, а при соединении одной из пар связей с буксовыми кронштейнами через шарнирные двуплечие рычаги своими средними точками закрепленные на раме транспортного средства или на рамах тележек, расположенными выше или ниже их осей.5. Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство по п.4, отличающееся тем, что съемные кронштейны букс соединены с ними шарнирно с обеспечением возможности вращения относительно поперечных осей.6. Восьмиосное железнодорожное тяговое транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что балки четырехосных тележек снабжены устройствами ограничения относа кузова.