МОТОРНАЯ ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2015 года по МПК B61F3/04 B61C9/50 B61F5/14 B61F5/30 B61F5/52 B61H1/00 B61H5/00 

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано в ходовой части железнодорожного подвижного состава, а именно для различных типов пассажирских перевозок как городских, так и межрегиональных.

Для обеспечения постоянно возрастающего объема пассажирских перевозок и скорости движения железнодорожного транспорта к тележкам пассажирских вагонов предъявляются высокие требования.

Моторная тележка воспринимает вес кузова вагона с пассажирами, силы тяги и торможения, реализуемые колесными парами, во время движения тележка воспринимает рамные силы, возникающие при взаимодействии колес с рельсами в горизонтальной плоскости, а также вертикальные силы от веса вагона.

При повышенных скоростях движения важной задачей является снижение интенсивности воздействия на железнодорожный путь со стороны подвижного состава, поэтому тележки должны иметь как можно более низкие массу и габаритные размеры.

Для обеспечения конкурентоспособности моторные тележки должны обеспечивать комфорт движения, обладать низкой стоимостью жизненного цикла, простотой обслуживания, возможностью размещения дополнительного оборудования, а также использования в различных видах перевозок.

Известна двухосная тележка моторных вагонов электропоездов, содержащая раму, на которой установлены тяговый привод, колодочные тормоза с рычажными механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой двух центральных и двух продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание, цилиндрические винтовые пружины и фрикционные гасители колебаний в первой ступени, цилиндрические винтовые пружины и гидравлические гасители колебаний во второй ступени рессорного подвешивания (П.В. Цукало, Б.К. Просвирин. Эксплуатация электропоезда. М., Транспорт, 1994, с.189-191).

Известная двухосная тележка моторных вагонов не обеспечивает необходимых технических характеристик, предъявляемых к узлам и деталям ходовой части вагона, обладает большой массой, в тележках не предусмотрено эффективное демпфирование колебаний вагона в буксовых узлах, демпфирование колебаний вагона в продольном направлении, отсутствуют пневматические рессоры во вторичной ступени рессорного подвешивания, что не позволяет обеспечить комфорт, высокую скорость движения и возможность адаптации к современным требованиям пассажирских перевозок.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является моторная тележка высокоскоростного железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, на которой установлены тяговый привод, дисковые тормоза с тормозными клещевыми механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой поперечной и продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание и систему гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания (см. патент RU №2441785, МПК B61F 3/04 (2006.01), B61F 5/00 (2006.01), 10.02.2012).

Данная моторная тележка высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может вызвать проблемы с безопасностью движения, т.к. поверхность катания колес не очищается от грязи, масляных пленок, что приводит к ухудшению сцепления колес с рельсами, имеет повышенную интенсивность воздействия на железнодорожный путь со стороны подвижного состава из-за массы.

Задачей предлагаемого изобретения является создание моторной тележки с улучшенными показателями, позволяющими использовать ее для различных типов пассажирских перевозок как городских, так и межрегиональных с обеспечением высокого уровня безопасности движения.

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение безопасности движения за счет обеспечения стабильного коэффициента трения колеса с рельсом, уменьшение интенсивности воздействия на железнодорожный путь со стороны подвижного состава за счет снижения массы моторной тележки.

Указанный технический результат достигается тем, что моторная тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, на которой установлены тяговый привод, дисковые тормоза с тормозными клещевыми механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой поперечной и продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание и систему гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания, снабжена резинометаллическими клиновыми муфтами для тягового привода, установленными на осях колесных пар, колодочными тормозами с одной колодкой для очистки поверхности катания колес колесных пар, расположенными на внутренней стороне колеса, при этом тяговый привод выполнен в виде двух монолитных моторно-редукторных блоков, каждый из которых установлен на поперечной балке и на оси колесной пары, причем концы продольных балок отогнуты под углом приблизительно 90° внутрь рамы, а тормозные клещевые механизмы дисковых тормозов установлены на отогнутых концах продольных балок с внешней стороны колеса.

Кроме того, моторная тележка железнодорожного транспортного средства снабжена резинометаллическими опорами для гашения вибраций, расположенными между рамой тележки и пневматическими рессорами второй ступени рессорного подвешивания; снабжена упругими элементами переменной жесткости, на которые установлены комплекты буксовых пружин первой ступени рессорного подвешивания; система гидравлических гасителей колебаний тележки выполнена в виде не менее трех гасителей колебаний.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображена моторная тележка, общий вид;

на фиг.2 изображена моторная колесная пара;

на фиг.3 изображена рама тележки;

на фиг.4 изображена тележка, вид сверху;

на фиг.5 изображен вид на пневматическую опору;

на фиг.6 изображен вид на буксовые пружины.

Моторная тележка железнодорожного транспортного средства (фиг.1) содержит две моторные колесные пары 1, установленные на раме 2.

Каждая моторная колесная пара 1 (фиг.2) содержит ось 3, жестко установленную на оси 3 резинометаллическую клиновую муфту 4 для передачи тягово-тормозного момента к оси 3 от монолитного моторно-редукторного блока 5, установленного на поперечной балке 6 посредством резинометаллических шарниров 7 и на оси 3 колесной пары 1 посредством резинометаллической клиновой муфты 4, два напрессованных на ось 3 колеса 8, имеющих на дисковой части по два тормозных диска 9, и две буксы 10, расположенные по концам оси 3 колеса 8.

Использование в компоновке моторной тележки тягового электродвигателя и редуктора, выполненного в виде монолитного моторно-редукторного блока 5 с закреплением его на оси 3 колесной пары 1 посредством резинометаллической клиновой муфты 4, позволяет значительно повысить надежность моторно-редукторного блока 5, снизить габаритные размеры, вес и потери на трение, уменьшить динамическое воздействие при передаче крутящего момента, что позволяет увеличить плавность хода и скорость транспортного средства.

Повышение скорости транспортных средств должно сопровождаться мерами по повышению эффективности торможения. Для повышения эффективности торможения в моторной тележке используются дисковые тормоза 11, т.к. каждое колесо 8 имеет два тормозных диска 9, это позволяет увеличить площадь поверхности соприкосновения тормозных накладок с дисками и повысить эффективность торможения. Однако при таких тормозах поверхность катания колес 8 не очищается от грязи, масляных пленок, что приводит к ухудшению сцепления колес с рельсами, а следовательно и к юзу (заклиниванию) колеса 8 с образованием ползуна при высоких удельных тормозных силах.

Для повышения стабильности сцепления колес 8 с рельсами, снижения вероятности юза, уменьшения тормозного пути и, следовательно, безопасности движения на предлагаемой тележке кроме дисковых тормозов 11 установлен колодочный тормоз 12 с одной колодкой 13 на колесо 8 для очистки поверхности катания колеса, расположенный на внутренней стороне колеса 8.

Рама 2 тележки (фиг.3) образована двумя продольными балками 14, изогнутыми средней частью вниз, и одной поперечной балкой 6, соединяющей средние части продольных балок 14 между собой, причем на продольных балках 14 предусмотрены буксовые кронштейны 15 для моторных колесных пар 1, концы продольных балок 14 отогнуты под углом приблизительно 90° внутрь рамы 2, при этом ширина отогнутой части продольной балки 14 в 1,5 раза меньше ее высоты, что уменьшает массу рамы 2 тележки. На отогнутых концах продольных балок 14 с внешней стороны колеса 8 установлены тормозные клещевые механизмы 16 дисковых тормозов 11.

Выполнение продольных балок 14 рамы 2 с концами, отогнутыми под углом приблизительно 90° внутрь рамы 2, позволяет отказаться от поперечных концевых балок и выполнить раму 2 только с одной центральной поперечной балкой 6, что значительно снижает массу рамы 2, разместить клещевые тормозные механизмы 16 с внешней стороны колеса 8, что улучшает удобство и технологичность технического обслуживания тележки, а также освободить место для размещения колодочных тормозов 12 с одной колодкой 13 для очистки поверхности катания колеса 8.

На внутренних частях каждой продольной балки 14 предусмотрены кронштейны 17 для установки колодочных тормозов 12 с одной колодкой 13, на поперечной балке 6 рамы 2 предусмотрены кронштейны 18 для моторно-редукторных блоков 5, при этом в средней части поперечной балки 6 выполнен технологический проем 19 для размещения элементов лемнискатного механизма 20 (фиг.4) и упоров бокового относа 21, причем кронштейны 22 тяг 23 связи лемнискатного механизма 20 с тележкой расположены на внешней верхней поверхности рамы 2. Выполнение поперечной балки 6 с технологическим проемом 19 для размещения в нем элементов лемнискатного механизма 20 позволяет снизить массу рамы 2 и уменьшить сопротивление набегающего воздушного потока во время движения. Размещение кронштейнов 22 тяг 23 связи лемнискатного механизма 20 с тележкой на внешней верхней поверхности рамы 2 улучшает удобство и технологичность технического обслуживания моторной тележки.

Рессорное подвешивание тележки выполнено двухступенчатым, вторая ступень рессорного подвешивания выполнена в виде двух пневматических рессор 24 (фиг.5). Между рамой 2 тележки и пневматическими рессорами 24 расположены резинометаллические опоры 25, которые служат для гашения вибраций, передающихся от рамы 2 тележки на кузов, и одновременно выполняют функцию аварийных упоров при отказе пневматических рессор 24.

Для повышения комфорта пассажиров и создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение амплитуды колебаний кузова вагона в вертикальном, горизонтальном, продольном и поперечном направлениях, на моторной тележке предусмотрена система гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания, выполненная в виде не менее трех гасителей колебаний: продольные гасители 26, поперечные гасители 27 и вертикальные гасители 28 колебаний, причем ребра 29 кронштейна продольного гасителя 26 являются продолжением верхнего и нижнего листов продольной балки 14 рамы 2 моторной тележки.

Количество гасителей колебаний может быть и больше, например четыре: для создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение вертикальных колебаний рамы 2 моторной тележки, в первичной ступени подвешивания предусмотрены буксовые гасители колебаний 30.

Комплекты буксовых пружин 31 (фиг.6) установлены на упругие элементы 32, причем упругие элементы 32 обладают переменной жесткостью: меньшей - вдоль пути и большей - перпендикулярно пути, что позволяет снизить уровень механических напряжений в пружинах 31 при качании рычажной буксы 10 в процессе движения и одновременно обеспечить необходимую жесткость связи колесной пары 1 с рамой 2 моторной тележки.

Рациональная компоновка моторной тележки, использование в качестве тягового привода компактных моторно-редукторных блоков, выполнение продольных балок рамы с концами, изогнутыми под углом приблизительно 90° внутрь рамы для размещения клещевых тормозных механизмов с внешней стороны тележки, позволяют высвободить место для установки на раме тележки необходимого дополнительного оборудования, например элементов системы гребнесмазывания, элементов подачи песка для повышения сцепления колеса с рельсом как по отдельности, так и совместно.

Моторная тележка железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.

В транспортном положении тележка воспринимает вес кузова вагона с пассажирами, силы тяги и торможения, реализуемые колесными парами; во время движения тележка воспринимает рамные силы, возникающие при взаимодействии колес с рельсами в горизонтальной плоскости, а также вертикальные силы от веса вагона.

Крутящий момент от моторно-редукторных блоков 5 передается через резинометаллические клиновые муфты 4 на колесные пары 1 тележки, и вагон приходит в движение. При движении вагона, из-за неровностей рельсового пути, возникают вертикальные и горизонтальные динамические силы, которые зависят от скорости движения, загрузки вагона, и передаются от рельса на колесо 8, от колеса 8 через буксы 10 на раму 2 тележки и далее на кузов вагона.

Нагрузки и колебания, которые передаются от колесных пар 1 на раму 2 тележки, гасятся буксовыми гасителями колебаний 30, а нагрузки и колебания, которые передаются от колесных пар 1 на кузов вагона, гасятся вертикальными гасителями 28, поперечными 27 и продольными 26 горизонтальными гасителями колебаний. При торможении в тележке используются эффективные рабочие дисковые тормоза 11. В процессе движения поверхность катания колес 8 очищается от грязи, масляных пленок с помощью колодочных тормозов 12 с одной чистящей колодкой 13, воздействующих на поверхность колеса 8 периодически, что позволяет улучшить сцепляемость колеса 8 с рельсом и повышает безопасность движения.

Предлагаемая моторная тележка может использоваться в рельсовых транспортных средствах как городского, так и скоростного межрегионального назначения. Для снижения стоимости жизненного цикла транспортного средства, удобства использования и обслуживания моторные тележки имеют модульную конструкцию. Причем, все узлы моторных тележек унифицированы, рама моторной тележки может быть использована в немоторной тележке, при этом элементы крепления двух моторно-редукторных блоков могут быть использованы для установки на тележке дополнительного оборудования, например резервуаров пневморессор второй ступени подвешивания.

Моторная тележка содержит две моторные колесные пары (1), установленные на раме (2). Каждая колесная пара содержит ось (3), жестко установленную на ней резинометаллическую клиновую муфту (4) для передачи тягово-тормозного момента к оси от моторно-редукторного блока (5), установленного на поперечной балке (6) рамы посредством резинометаллических шарниров (7) и на оси посредством муфты (4). На ось напрессованы два колеса (8), каждое из которых имеет на дисковой части по два тормозных диска (9) и две буксы (10). Для очистки поверхности катания колес тележка снабжена колодочным тормозом (12) с одной колодкой (13) на колесо на внутренней стороне колеса. Рама тележки содержит две продольные балки (14), концы которых отогнуты под углом приблизительно 90° внутрь рамы. На отогнутых концах продольных балок, с внешней стороны каждого колеса установлены тормозные клещевые механизмы (16). Рессорное подвешивание тележки выполнено двухступенчатым, при этом вторая ступень выполнена в виде двух пневматических рессор (24). Обеспечиваются повышение безопасности движения за счет обеспечения стабильного коэффициента трения колеса с рельсом, уменьшение интенсивности воздействия на железнодорожный путь за счет снижения массы моторной тележки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Моторная тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, на которой установлены тяговый привод, дисковые тормоза с тормозными клещевыми механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой поперечной и продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание и систему гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания, отличающаяся тем, что она снабжена резинометаллическими клиновыми муфтами для тягового привода, установленными на осях колесных пар, колодочными тормозами с одной колодкой для очистки поверхности катания колес колесных пар, расположенными на внутренней стороне колеса, при этом тяговый привод выполнен в виде двух монолитных моторно-редукторных блоков, каждый из которых установлен на поперечной балке и на оси колесной пары, концы продольных балок отогнуты под углом приблизительно 90° внутрь рамы, а тормозные клещевые механизмы дисковых тормозов установлены на отогнутых концах продольных балок с внешней стороны колеса.

2. Моторная тележка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена резинометаллическими опорами для гашения вибраций, расположенными между рамой тележки и пневматическими рессорами второй ступени рессорного подвешивания.

3. Моторная тележка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена упругими элементами переменной жесткости, на которые установлены комплекты буксовых пружин первой ступени рессорного подвешивания.

4. Моторная тележка по п.1, отличающаяся тем, что система гидравлических гасителей колебаний выполнена в виде не менее трех гасителей колебаний.