ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК B61F3/08 B61F5/04 B61F5/06 B61H1/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для применения в железнодорожных вагонах и платформах локомотивной тяги.

Известна тележка КВЗ-ЦНИИ, предназначенная для пассажирских вагонов, содержащая две колесные пары, раму Н-образной формы, надрессорную балку, четыре буксовых узла, тормозное устройство и двойное рессорное подвешивание - буксовое с фрикционными гасителями колебаний и центральное, состоящее из маятниковых подвесок, один конец которых шарнирно подвешен на продольных балках рамы тележки, а другой соединен с поддоном, в котором расположены цилиндрические винтовые пружины (И.Ф. Скиба, Вагоны. - М., Транспорт, 1978 г., стр. 99-102). Гидравлические гасители колебаний расположены между надрессорной балкой и рамой тележки под углом 35-45° к горизонтальной плоскости, вследствие чего они гасят горизонтальные и вертикальные колебания надрессорной балки.

Крепление гидравлического гасителя к продольной балке рамы тележки опасно изломом последней в случае заклинивания демпфера, что приводит к необходимости замены дорогостоящего и сложного элемента. Подвески, установленные вертикально в продольные балки рамы, при прохождении кривых участков пути отклоняются на один угол от вертикали, что обуславливает одинаковую величину подъема опорных поверхностей поддонов тележки. При этом отсутствует компенсация бокового крена кузова. Отсутствие горизонтальной связи между поддонами центрального подвешивания приводит к независимым друг от друга колебаниям поддонов. Указанные недостатки в совокупности приводят к ухудшению качества хода вагона на таких тележках, комфорта пассажиров и снижению допустимой скорости движения.

Известна ходовая часть рельсовых транспортных средств (RU 2329908), содержащая раму, установленную на колесные пары через систему первичного подвешивания, на которую не обязательно через люльку опирается кузов, подрессорную балку, на которую через рессоры системы вторичного подвешивания опирается люлька или кузов вагона, который соединен с рамой гасящими вертикальные колебания и/или боковую качку амортизаторами. Подрессорная балка подвешена к раме маятниковыми подвесками, при этом точки их крепления к раме смещены внутрь к ее центру, т.е. маятниковые подвески расположены наклонно. Для достижения оптимального угла наклона кузова действие центробежной силы, возникающей при прохождении вагона кривых участков пути, дополняется активным исполнительным органом, установленным горизонтально между рамой и подрессорной балкой или между рамой и люлькой.

Описанное техническое решение предполагает установку на ходовой части технически сложных исполнительных механизмов, что приводит к необходимости дополнительного технического обслуживания и удорожанию ходовой части. В неотапливаемых багажных вагонах, не имеющих жилых зон, оборудованных для обслуживающего персонала, а также в контейнерных платформах применение данного технического решения экономически не целесообразно.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является тележка КВЗ-И2 (И.Ф. Скиба, Вагоны. - М., Транспорт, 1978 г. стр., 107-110) с конструкционной скоростью 120 км/ч при статической нагрузке от оси колесной пары на рельс 215,82 кН (22 тс). Данная тележка содержит раму Н-образной формы, установленную на буксы колесных пар посредством цилиндрических винтовых пружин и шпинтонов, подрессорную балку, закрепленную на раме посредством люлечных подвесок, надрессорной балки, установленной на подрессорной балке посредством эллиптических листовых рессор. Рама тележки состоит из двух продольных и двух поперечных балок. Последние снабжены конструктивными элементами для установки люлечных подвесок. Подрессорная балка имеет конструктивные элементы для установки эллиптических рессор и цапфы для соединения с люлечными подвесками. Последние расположены под углом к вертикали, расходясь к низу от верхних шарниров. Это создает увеличение силы, которая стремится вернуть в среднее положение подрессорную балку, а также уменьшает наклон кузова наружу кривой, вызванный центробежной силой. Надрессорная балка оснащена подпятником, воспринимающим вертикальную нагрузку от кузова вагона, скользунами, воспринимающими дополнительную нагрузку от кузова вагона при боковой качке, а также поперечными и продольными упорами, ограничивающими соответствующие перемещения надрессорной балки относительно рамы.

Принятая в тележке КВЗ-И2 схема опоры кузова обуславливает «перевалку» пятника в подпятнике, что приводит к увеличению боковой качки вагона. Отсутствие системы гашения колебаний в буксовой ступени подвешивания обуславливает возникновение резонансных явлений как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Замкнутые эллиптические рессоры, установленные в центральном подвешивании, сложны в изготовлении и при ремонте, имеют большую по сравнению с винтовыми пружинами массу и не постоянную силу трения между листами (для новых рессор она составляет 6-8% от статической нагрузки, в процессе эксплуатации она увеличивается до 20-25%, что может привести к выключению рессор). Кроме того, листовые рессоры не смягчают горизонтальные толчки.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения скорости движения тележки и ее надежности.

Для достижения указанного технического результата в тележке железнодорожного транспортного средства, состоящей из двух колесных пар, буксового подвешивания, сварной рамы, надрессорной балки сварной конструкции, скользунов, упругих элементов центрального подвешивания, установленных на подрессорной балке, подвешенной к раме посредством наклонных люлечных подвесок и валиков, тормозной рычажной передачи, согласно изобретению надрессорная балка опирается на подрессорную балку посредством цилиндрических винтовых пружин и связана с последней по меньшей мере двумя вертикально установленными гасителями колебаний, а с рамой тележки - горизонтально установленными гасителями колебаний, тормозная рычажная передача выполнена в виде независимых друг от друга механизмов, передающих усилие от одного тормозного цилиндра, размещенного на раме тележки, на оба колеса одной колесной пары. При этом на раме тележки смонтирована система автоматического стояночного тормоза, снабженная системой быстрого отпуска. Каждый скользун выполнен в виде прямоугольного вкладыша, на верхней плоскости которого закреплена пластина, выполненная в виде металлофторопластовой ленты, а сам вкладыш опирается на плиту скользуна посредством шайбы, причем сопряжение плиты и шайбы выполнено через сферу. Поперечные перемещения надрессорной балки относительно рамы ограничены упорами, содержащими упругие амортизаторы. Амортизаторы могут быть выполнены в виде полых цилиндров или полых усеченных конусов. В качестве материала для упругих амортизаторов может быть использована резина или термопластичный эластомер.

Таким образом тележка, в отличии от прототипа (И.Ф. Скиба, Вагоны. - М., Транспорт, 1978 г., стр. 107-110), оснащена:

- цилиндрическими винтовыми пружинами в центральном рессорном подвешивании и раздельной системой гашения вертикальных и горизонтальных колебаний;

- тормозной системой с автоматическим стояночным тормозом и независимыми друг от друга рычажными передачами, передающими усилие от каждого из тормозных цилиндров, размещенных на тележке, на оба колеса одной колесной пары.

- скользунами с пониженным коэффициентом трения рабочей плоскости, компенсирующими отклонение от параллельности ответных скользунов вагона;

- упругими амортизаторами, ограничивающими поперечные перемещения надрессорной балки относительно рамы.

Цилиндрические винтовые пружины в центральном рессорном подвешивании, в отличии от примененных в прототипе листовых рессор, обеспечивают плавное перемещение надрессорной балки в вертикальной и горизонтальной плоскости. По меньшей мере два гидравлических гасителя вертикальных колебаний и фрикционные гасители горизонтальных колебаний обеспечивают гашение колебаний исключая возможность проявления резонансных явлений.

Тормозная рычажная передача, примененная на тележке, реализует усилие от каждого из тормозных цилиндров, размещенных на тележке, на два колеса одной колесной пары, а количество тормозных цилиндров равно количеству колесных пар. Это позволяет сократить длину и количество звеньев и шарнирных соединений рычажной передачи и повысить эффективность действия тормоза.

Каждый скользун тележки имеет возможность самоустановки, при этом нагрузка от скользуна вагона равномерно распределяется по всей рабочей поверхности скользуна тележки, обеспечивая равномерный износ антифрикционного материала. Применение последнего в конструкции скользуна позволяет оптимизировать момент сопротивления тележки при повороте, что в свою очередь уменьшает силы взаимодействия колеса и рельса и благоприятно влияет на условия прохождения экипажем кривых участков железнодорожного пути.

Упругие элементы, выполненные в виде цилиндра (или усеченного конуса) с центральным отверстием, установленные в амортизаторах на надрессорной балке, воспринимают ударное воздействие упора рамы тележки и обеспечивают гашение сил инерции при поперечных перемещениях надрессорной балки.

Автоматический стояночный тормоз, размещенный на тележке, соединен с мертвой точкой рычажной передачи, что обеспечивает плавное замещение сил, действующих от основного тормоза, силами стояночного тормоза, а также исключает воздействие отпускной пружины тормозного цилиндра на рычажную передачу при работе стояночного тормоза, что позволяет уменьшить габаритные размеры стояночной камеры. Применение автоматического стояночного тормоза в конструкции тележки повышает удобство эксплуатации экипажа на стоянках за счет автоматизации работы стояночного тормоза и исключения «человеческого фактора».

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена тележка рельсового транспортного средства, на фиг. 2 - вид по стрелке А с фиг. 1, на фиг. 3 - люлька тележки, на фиг. 4 - фрикционный демпфер, на фиг. 5 - сечение Б-Б по фиг. 2, на фиг. 6 - сечение Г-Г по фиг. 5, на фиг. 7 - тормозная рычажная передача, на фиг. 8 - автоматический стояночный тормоз, на фиг. 9 - вид по стрелке В с фиг. 8.

Тележка железнодорожного транспортного средства (фиг. 1) состоит из сварной рамы 1 Н-образной формы, колесных пар 2, подрессорной балки 3, надрессорной балки 4, тормозной системы, включающей в себя тормозную рычажную передачу 5 (фиг. 2) и автоматический стояночный тормоз 6.

Надрессорная балка 4 (фиг. 1) через комплект винтовых цилиндрических пружин 7 центрального подвешивания опирается на подрессорную балку 3, подвешенную к раме 1 тележки посредством четырех подвесок 8 (фиг. 3). Подрессорная балка 3 с подвесками 8, закрепленными на раме 1, образуют люльку тележки. Расстояния между местами крепления подвесок на подрессорной балке 3 и раме 1 тележки выбраны из условия обеспечения угла α в пределах от 0 до 15° между осью подвесок и вертикальной плоскостью, необходимого для создания силы, возвращающей в среднее положение подрессорную балку и уменьшающей наклон кузова наружу кривой, вызванный центробежной силой. Цилиндрические пружины 7 (фиг. 1), установленные на подрессорную балку 3, за счет своей горизонтальной жесткости создают дополнительный возвращающий момент, который усиливается за счет поворота в вертикальной плоскости нижнего опорного витка. Указанный поворот обеспечивается конструкцией люльки и возникает при отклонении подвесок люльки в сторону от положения равновесия.

Гашение вертикальных колебаний надрессорной балки 4 при движении тележки обеспечивается гидравлическим демпфером 9 (фиг. 1), установленным между подрессорной балкой 3 и надрессорной балкой 4. Последняя имеет дополнительную демпферную связь с рамой 1 тележки через два симметрично установленных фрикционных демпфера 10 (фиг. 4), которые обеспечивают гашение горизонтальных (поперечных) колебаний надрессорной балки.

С целью уменьшения ударного поперечного воздействия надрессорной балки 4 на раму 1 тележки, возникающего вследствие действия непогашенного фрикционными демпферами 10 ускорения (при входе в кривую, прохождении стрелочных переводов), на надрессорной балке 4 симметрично продолной оси тележки установлены по меньшей мере два амортизатора 11 (фиг. 5), рассеивающих энергию удара за счет диссипативных сил, возникающих при деформации упругого элемента.

Для восприятия вертикальной нагрузки от кузова вагона на надрессорной балке 4 симметрично относительно продольной оси тележки установлены два скользуна 12, каждый из которых содержит плиту 13 (фиг. 6) прямоугольной формы, шайбу 14 круглой формы и вкладыш 15 прямоугольной формы, который опирается на плоскую грань шайбы 14 и центрируется в ней посредством бобышки 16. Для снижения момента сил трения на скользунах, возникающего при повороте тележки под вагоном, на верхней плоскости вкладыша 15 закреплена пластина 17 из материала с пониженным коэффициентом трения, например металлофторопластовая лента. Для исключения неравномерного распределения нагрузок от скользуна кузова вагона по рабочей поверхности пластины 17, возникающего вследствие неточного изготовления сварных конструкций вагона и тележки, сопряжение плиты 13 и шайбы 14 выполнено по сфере.

Тормозная рычажная передача 5 (фиг. 7) содержит тормозной цилиндр 18 со встроенным регулятором выхода штока, шарнирно установленный на кронштейне рамы 1 тележки и связанный через горизонтальный рычаг 19 и звено 20 с траверсой 21, представляющей собой двуплечий рычаг, верхнее плечо 22 и нижнее плечо 23 которого находятся на равном удалении от середины траверсы. Верхнее плечо 22 траверсы 21 соединено со звеном 20 при помощи шарового соединения. Траверсы 21 и 24 связаны затяжкой 25, соединяющей нижнее плечо 23 траверсы 21 и нижнее плечо 26 траверсы 24. Верхнее плечо 27 и нижнее плечо 26 траверсы 24 также равноудалены от середины траверсы. Траверсы 21 и 24 подвешены к кронштейнам рамы тележки при помощи подвесок 29. Конфигурация траверс 21 и 26 рычажной передачи 5 тележки, выполненных в виде двуплечих рычагов с равноудаленными от их середины и развернутыми на 180° друг относительно друга плечами, позволяет привести равнодействующую от тормозных сил к середине траверс и получить равномерное усилие нажатия колодок на колесо при действии тормоза.

Надежное удержание рельсового транспортного средства при длительной стоянке на наклонных участках железнодорожного пути обеспечивается автоматическим стояночным тормозом 6 (фиг. 2), установленным на раме 1 тележки и состоящим из стояночной камеры 29 (фиг. 8) с тягой 30, соединенной через шарнир 31 с угловым рычагом 32. Последний посредством шарнира 33 соединен с серьгой 34 (фиг. 9), которая передает тормозное усилие от углового рычага 32 на верхнее плечо 27 траверсы 24 (фиг. 7). При наличии в стояночной камере 29 (фиг. 8) сжатого воздуха тяга 30, поворачивая угловой рычаг 32, передает усилие на верхнее плечо 27 траверсы 24, перемещает его по направлению стрелки Е (фиг. 9) до упора серьги 34 в кронштейн 35 и обеспечивает его фиксацию. Таким образом верхнее плечо 27 траверсы 24 остается зафиксированным в верхней точке, что обеспечивает работу тормозной рычажной передачи 5 от тормозного цилиндра 18. При снижении давления сжатого воздуха в стояночной камере 29 тяга 30, поворачивая угловой рычаг 32, передает усилие на верхнее плечо 27 траверсы 24 и перемещает его по направлению стрелки Д. Траверса 24 (фиг. 7), поворачиваясь вокруг собственной оси, увлекает за собой затяжку 25, приводит во вращательно-поступательное движение траверсу 21, верхнее плечо 22 которой неподвижно зафиксировано звеном 20, рычагом 19 и штоком тормозного цилиндра 18. Таким образом обеспечивается работа тормозной рычажной передачи 5 от стояночной камеры при длительных стоянках транспортного средства.

Для удобства в эксплуатации рельсового транспортного средства (при изготовлении на заводе изготовителе, проведении плановых видов ремонта, погрузке-разгрузке) стояночный автоматический тормоз снабжен механизмом быстрого отпуска 35 (фиг. 2).

Тележка железнодорожного транспортного средства состоит из двух колесных пар (2), буксового подвешивания с цилиндрическими винтовыми пружинами, сварной рамы (1), надрессорной балки (4) сварной конструкции, скользунов, упругих элементов центрального подвешивания, установленных на подрессорной балке (3), подвешенной к раме посредством наклонных люлечных подвесок и валиков, тормозной рычажной передачи (5). Надрессорная балка опирается на подрессорную балку посредством цилиндрических винтовых пружин (7) и связана с ней двумя вертикально установленными гасителями колебаний (9), а с рамой тележки - горизонтально установленными гасителями колебаний (10). Тормозная рычажная передача выполнена в виде независимых друг от друга механизмов, передающих усилие от одного тормозного цилиндра, размещенного на раме тележки, на оба колеса одной колесной пары. Повышаются скорость движения тележки и ее надежность. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Тележка железнодорожного транспортного средства, состоящая из двух колесных пар, буксового подвешивания с цилиндрическими винтовыми пружинами, сварной рамы, надрессорной балки сварной конструкции, скользунов, упругих элементов центрального подвешивания, установленных на подрессорной балке, подвешенной к раме посредством наклонных люлечных подвесок и валиков, тормозной рычажной передачи, отличающаяся тем, что надрессорная балка опирается на подрессорную балку посредством цилиндрических винтовых пружин и связана с последней по меньшей мере двумя вертикально установленными гасителями колебаний, а с рамой тележки - горизонтально установленными гасителями колебаний, тормозная рычажная передача выполнена в виде независимых друг от друга механизмов, передающих усилие от одного тормозного цилиндра, размещенного на раме тележки, на оба колеса одной колесной пары.

2. Тележка по п. 1, отличающаяся тем, что на раме тележки смонтирована система автоматического стояночного тормоза, снабженная системой быстрого отпуска.

3. Тележка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый скользун выполнен в виде прямоугольного вкладыша, на верхней плоскости которого закреплена пластина, выполненная в виде металлофторопластовой ленты, а сам вкладыш опирается на плиту скользуна посредством шайбы, причем сопряжение плиты и шайбы выполнено через сферу.

4. Тележка по п. 1, отличающаяся тем, что поперечные перемещения надрессорной балки относительно рамы ограничены упорами, содержащими упругие амортизаторы.

5. Тележка по п. 4, отличающаяся тем, что амортизаторы выполнены в виде полых цилиндров.

6. Тележка по п. 4, отличающаяся тем, что амортизаторы выполнены в виде полых усеченных конусов.

7. Тележка по п. 4, отличающаяся тем, что амортизаторы выполнены из резины.

8. Тележка по п. 4, отличающаяся тем, что амортизаторы выполнены из термопластичного эластомера.