ПОДВЕСНАЯ КОЛЕСНАЯ ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК B61F3/04 B61F5/32 

Изобретение относится к колесной тележке железнодорожного транспортного средства, содержащей:

- раму, содержащую поперечную балку, проходящую по существу в поперечном направлении и предназначенную для установки на ней функциональных устройств тележки,

- по меньшей мере, одну колесную ось, проходящую в поперечном направлении параллельно поперечной балке и установленную с возможностью вращения относительно рамы, при этом на каждой из поперечных крайних частей указанной оси установлено колесо,

- средства подвески для крепления колесной оси на раме.

«Подвесными» называют колесные тележки, в которых колесные оси соединены с рамой через средства подвески, позволяющие воспринимать деформации, такие как искривления пути, между колесными осями и рамой. Как правило, рама представляет собой сварную или литую механическую конструкцию, содержащую поперечную балку и две продольные балки, каждая из которых проходит в продольном направлении над крайними частями колесных осей, при этом средства подвески установлены между этими крайними частями и расположенными напротив них продольными балками.

Такая конструкция имеет большие габариты, в частности, в вертикальном направлении и имеет большую массу из-за конструкции рамы, которая занимает большое пространство.

Для устранения этого недостатка, связанного со слишком большим вертикальным габаритом, в документе WO-2008/1292206 была предложена специальная конструкция рамы, в которой колесная ось соединена с рамой средствами подвески, образованной тягами, проходящими по существу в продольном направлении. Однако такие тяги имеют сложную в изготовлении конструкцию, и рама по-прежнему имеет большую массу из-за своей специальной конструкции, предназначенной для соединения с ней тяг подвески.

Задача изобретения состоит в создании подвесной колесной тележки железнодорожного транспортного средства, имеющей меньшую массу.

Поставленная задача решена в колесной тележке железнодорожного транспортного средства, в которой средства подвески содержат три элемента подвески:

- нижний элемент подвески, соединяющий нижнюю часть колесной оси с нижней частью поперечной балки,

- верхний элемент подвески, соединяющий верхнюю часть колесной оси с верхней частью поперечной балки,

- диагональный элемент подвески, расположенный между нижним элементом подвески и верхним элементом подвески и соединяющий нижнюю часть колесной оси с верхней частью поперечной балки.

Конструкция рамы такой тележки является исключительно простой, так как она в основном образована поперечной балкой, проходящей по существу в поперечном направлении. Средства подвески позволяют воспринимать усилия с достаточной жесткостью и передавать их от колесной оси к центру рамы, то есть к поперечной балке. Такая тележка имеет меньшую массу с концентрацией этой массы в направлении центра рамы, в частности на уровне поперечной балки, что позволяет отказаться от обычных сварных или литых механических конструкций.

Согласно другим отличительным признакам колесной тележки железнодорожного транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением:

- нижний элемент подвески выполнен в виде тяги по существу треугольной формы, шарнирно соединенной в двух точках с нижней частью поперечной балки и в одной точке с нижней частью колесной оси;

- нижний элемент подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги, шарнирно соединенной в одной точке с нижней частью поперечной балки и в одной точке с нижней частью колесной оси, при этом средства подвески дополнительно содержат боковую тягу, проходящую по существу в поперечном направлении над колесной осью между верхней частью колесной оси и элементом, соединенным с поперечной балкой;

- верхний элемент подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги, шарнирно соединенной в одной точке с верхней частью поперечной балки и в одной точке с верхней частью колесной оси;

- верхний элемент подвески выполнен в виде силового цилиндра, шарнирно соединенного в одной точке с верхней частью поперечной балки и в одной точке с верхней частью колесной оси, при этом указанный силовой цилиндр содержит корпус и шток, выполненный с возможностью поступательного перемещения относительно корпуса, при этом корпус шарнирно соединен с верхней частью либо колесной оси, либо поперечной балки, и шток шарнирно соединен с верхней частью либо поперечной балки, либо колесной оси;

- диагональный элемент подвески выполнен в виде гибкой тяги, оборудованной пружиной и шарнирно соединенной в одной точке с нижней частью колесной оси и в одной точке с верхней частью поперечной балки;

- диагональный элемент подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги, шарнирно соединенной в одной точке с нижней частью колесной оси и в одной точке с верхней частью поперечной балки;

- колесная ось содержит, по меньшей мере, одну буксу оси, расположенную вблизи колеса, при этом колесная ось установлена с возможностью вращения, причем три элемента подвески шарнирно соединены с указанной буксой оси;

- букса оси содержит верхний поводок, расположенный над колесной осью, при этом верхний элемент подвески шарнирно соединен с указанным верхним поводком, нижний поводок, расположенный под колесной осью напротив верхнего поводка, при этом нижний элемент подвески шарнирно соединен с указанным нижним поводком, и промежуточный поводок, расположенный под колесной осью между верхним поводком и нижним поводком, при этом диагональный элемент подвески шарнирно соединен с указанным промежуточным поводком; и

- колесная тележка содержит две колесных оси, расположенные по обе стороны от поперечной балки рамы, при этом каждая колесная ось закреплена на раме при помощи средств подвески, содержащих три элемента подвески, соединяющих колесную ось с поперечной балкой вблизи каждого колеса.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 схематично показана колесная тележка в соответствии с настоящим изобретением, в которой одно колесо снято для более наглядного показа средств подвески, вид в перспективе;

на фиг.2 схематично показаны средства подвески, соединяющие поперечную балку с колесной осью согласно варианту осуществления изобретения, вид сбоку;

на фиг.3 схематично показаны средства подвески, соединяющие поперечную балку с колесной осью согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сбоку;

на фиг.4 схематично показаны средства подвески, соединяющие поперечную балку с колесной осью согласно еще одному варианту осуществления изобретения, вид сбоку;

на фиг.5 схематично показана колесная тележка, содержащая средства подвески согласно варианту осуществления, изображенному на фиг.2, вид в перспективе.

В настоящем описании термин «продольный» следует рассматривать относительно направления, в котором движется железнодорожное транспортное средство, то есть направления, в котором проложены рельсы, по которым движется это железнодорожное транспортное средство. Термин «поперечный» следует рассматривать относительно направления, по существу перпендикулярного к продольному направлению в горизонтальной плоскости, то есть относительно направления, в котором рельсы отстоят друг от друга. Термины «нижний», «верхний», «под», «над» и т.д. следует рассматривать относительно направления высоты железнодорожного транспортного средства.

На фиг.1 показана колесная тележка 1, содержащая раму 2, в основном состоящую из поперечной балки 4, проходящей по существу в поперечном направлении, и две колесные оси 6, проходящие по существу в поперечном направлении параллельно поперечной балке и расположенные по обе стороны от поперечной балки 4.

Колесные оси 6 выполнены с возможностью вращения относительно рамы вокруг по существу поперечной оси А, и на каждой из них установлены два колеса 8, при этом каждое колесо 8 установлено на крайней поперечной части колесной оси 6 и жестко соединено во вращении с колесной осью 6.

На фигурах показана моторная колесная тележка, то есть содержащая приводные моторные средства 10, приводящие во вращение одну или две колесные оси. Вместе с тем следует отметить, что изобретение можно применять также для несущих колесных тележек, то есть тележек, не оборудованных приводными моторными средствами.

На поперечной балке 4 установлены функциональные средства колесной тележки 1, такие как приводные моторные средства 10 и средства 12 подвески между тележкой 1 и кузовом железнодорожного транспортного средства. Поперечную балку 4 можно выполнить в виде металлической моноблочной конструкции, которая отличается простотой и уменьшенной массой по сравнению с обычными конструкциями рам тележек.

Каждая колесная ось 6 выполнена с возможностью вращения в двух буксах 14 оси, расположенных между колесами 8, при этом каждая букса 14 оси расположена смежно относительно колеса 8. Поскольку буксы 14 оси расположены в пространстве между колесами 8, колесная тележка 1 имеет меньший габарит по ширине, при этом ширина колесной тележки 1 по существу равна расстоянию, разделяющему рельсы, по которым движется железнодорожное транспортное средство.

Каждая букса 14 оси содержит центральное отверстие, через которое проходит колесная ось 6, при этом вращение колесной оси 6 внутри центрального отверстия обеспечивают шарикоподшипники. Вокруг этого отверстия букса 14 оси содержит несколько поводков, обеспечивающих шарнирное соединение средств 16 подвески, что будет описано ниже.

Действительно, каждая букса 14 оси соединена с поперечной балкой при помощи средств 16 подвески, называемых «первичными подвесками», позволяющих воспринимать деформации, такие как искривления путей, и воспринимать усилия от буксы 14 оси и передавать их на поперечную балку 4. Средства 16 подвески шарнирно соединены, с одной стороны, с поперечной балкой 4 и, с другой стороны, с буксой 14 оси и проходят по существу в продольном направлении между поперечной балкой 4 и каждой колесной осью 6. Каждая букса 14 оси соединена с поперечной балкой 4 через эти средства 16 подвески.

Средства 16 подвески, соединяющие буксу 14 оси с поперечной балкой 4, содержат три элемента подвески, а именно нижний элемент 18 подвески, верхний элемент 20 подвески и диагональный элемент 22 подвески.

Нижний элемент 18 подвески соединяет нижнюю часть колесной оси 6, образованную частью буксы 14 оси, проходящей под колесной осью 6, с нижней частью поперечной балки 4.

Верхний элемент 20 подвески соединяет верхнюю часть колесной оси 6, образованную частью буксы 14 оси, проходящей над колесной осью 6, с верхней частью поперечной балки 4.

Диагональный элемент 22 подвески соединяет нижнюю часть колесной оси 6 с верхней частью поперечной балки 4.

Каждый элемент подвески шарнирно соединен, с одной стороны, с буксой 14 оси и, с другой стороны, с поперечной балкой 4. Это шарнирное соединение осуществляют посредством установки элементов подвески на поводках, выполненных, с одной стороны, на буксе 14 оси и, с другой стороны, на поперечной балке 4 напротив букс 14 оси. Поводок образован двумя фланцами 26, отстоящими друг от друга в поперечном направлении, каждый из которых содержит гнездо для захождения шарнирной оси 30, устанавливаемой на элементе 18, 20, 22 подвески, как показано на фиг.1.

Так, нижний элемент 18 подвески шарнирно соединен с нижним поводком 32 буксы 14 оси, при этом нижний поводок 32 расположен под колесной осью 6. Нижний элемент 18 подвески шарнирно установлен вокруг оси В, по существу параллельной оси А колесной оси 6, то есть проходящей в поперечном направлении и находящейся по существу в той же вертикальной плоскости, что и ось А колесной оси 6. Кроме того, нижний шарнирный элемент 18 шарнирно соединен с одним или двумя поводками 34, выполненными на нижней части поперечной балки 4 напротив нижнего поводка 32 вокруг по существу поперечной оси С, проходящей по существу в той же горизонтальной плоскости, что и ось В, вокруг которой нижний элемент 18 подвески шарнирно установлен на нижнем поводке 32.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, нижний элемент 18 подвески выполнен в виде тяги 36 по существу треугольной формы, шарнирно соединенной в двух точках, образованных двумя поводками 34, с нижней частью поперечной балки 4 и в одной точке, образованной нижним поводком 32, с нижней частью колесной оси 6. Такая тяга 36 треугольной формы позволяет одновременно воспринимать усилия, действующие в продольном направлении, и усилия, действующие в поперечном направлении.

Согласно другому варианту выполнения, показанному на фиг.2, 4 и 5, нижний элемент 18 подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги 35, шарнирной соединенной в одной точке, образованной только одним поводком 34, с нижней частью поперечной балки 4 и в одной точке, образованной нижним поводком 32, с нижней частью колесной оси 6. Эта прямолинейная тяга позволяет воспринимать усилия в продольном направлении. В этом варианте осуществления средства подвески дополнительно содержат боковую тягу 33, проходящую по существу в поперечном направлении над колесной осью 6 и шарнирно соединенную, с одной стороны, с буксой 14 оси и, с другой стороны, с элементом, неподвижно соединенным с поперечной балкой 4, таким как часть приводных моторных средств 10. Боковая тяга 33 позволяет воспринимать поперечные усилия.

Верхний элемент 20 подвески шарнирно соединен с верхним поводком 38 буксы 14 оси, при этом верхний поводок 38 расположен над колесной осью 6 напротив нижнего поводка 32. Верхний элемент 20 подвески шарнирно установлен вокруг по существу поперечной оси D, которая находится по существу в той же вертикальной плоскости, что и ось А колесной оси 6. Кроме того, верхний элемент 20 подвески шарнирно установлен на поводке 40, выполненном на верхней части поперечной балки 4 напротив верхнего поводка 38, вокруг по существу поперечной оси Е, которая находится по существу в той же вертикальной плоскости, что и ось С, вокруг которой нижний элемент 18 подвески шарнирно установлен на поперечной балке 4.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, 2 и 4, верхний элемент 20 подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги 42, шарнирно соединенной в одной точке, образованной поводком 40, с верхней частью поперечной балки 4 и в одной точке, образованной верхним поводком 38, с верхней частью колесной оси 6.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.3, верхний элемент 20 подвески выполнен в виде силового цилиндра 44, шарнирно соединенного в одной точке, образованной поводком 40, с верхней частью поперечной балки 4 и в одной точке, образованной верхним поводком 38, с верхней частью колесной оси 6. Силовой цилиндр 44 содержит корпус 46 и шток 48, выполненный с возможностью поступательного перемещения относительно корпуса 44. Корпус 44 шарнирно соединен с верхней частью колесной оси 6, а шток 48 шарнирно соединен с верхней частью поперечной балки 4. Согласно этому варианту осуществления, верхний элемент 22 подвески позволяет направлять колесную ось 6 относительно поперечной балки 4 по кривой линии за счет перемещения штока 48 относительно корпуса 46.

Диагональный элемент 22 подвески шарнирно соединен с промежуточным поводком 49 буксы 14 оси. Промежуточный поводок 49 расположен между нижним 32 и верхним 38 поводками на уровне колесной оси 6. Диагональный элемент 22 подвески шарнирно установлен вокруг по существу поперечной оси F, расположенной в вертикальной плоскости, заключенной между вертикальной плоскостью, проходящей через ось А колесной оси 6, и вертикальной плоскостью, проходящей через оси С и Е, вокруг которых нижний 18 и верхний 20 элементы подвески шарнирно установлены на поперечной балке 4. Согласно варианту осуществления, показанному на фигурах, промежуточный поводок 49 образован теми же фланцами 26, которые образуют нижний поводок 34, и указанные фланцы содержит, таким образом, каждый, два гнезда 28 для захождения шарнирных осей. Кроме того, диагональный элемент 22 подвески шарнирно установлен также на поводке 50, выполненном на верхней части поперечной балки 4 под поводком 40, с которым шарнирно соединен верхний элемент 20 подвески, вокруг по существу поперечной оси G, находящейся по существу в той же вертикальной плоскости, что и оси С и Е, вокруг которых шарнирно установлены нижний 18 и верхний 20 элементы подвески. Согласно варианту осуществления, показанному на фигурах, поводок 50 образован теми же фланцами 26, которые образуют поводок 40, при этом каждый из указанных фланцев содержит гнезда 28 для установки шарнирных осей.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, 2 и 3, диагональный элемент 22 подвески образован гибкой тягой 52, оборудованной пружиной 54 и шарнирно соединенной в одной точке, образованной промежуточным поводком 49, с нижней частью колесной оси 6 и в одной точке, образованной поводком 50, с верхней частью поперечной балки 4.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 4, диагональный элемент 22 подвески образован по существу прямолинейной тягой 56, шарнирно соединенной в одной точке, образованной промежуточным поводком 49, с нижней частью колесной оси 6 и в одной точке, образованной поводком 50, с верхней частью поперечной балки 4.

Нижний элемент 18 подвески и диагональный элемент 22 подвески образуют средства подвески, позволяющие воспринимать деформации, такие как искривления путей. Жесткость подвески регулируют благодаря жесткости пружины 54 гибкой тяги 52, образующей диагональный элемент подвески. В варианте выполнения, в котором диагональный элемент подвески образован прямолинейной тягой 56, жесткость подвески регулируют через жесткость шарнирных соединений между нижним 18 и диагональным 22 элементами подвески и поперечной балкой 4 и буксой 14 оси.

Что касается верхнего элемента 20 подвески, то он образует средства блокировки вращения буксы 14 оси и не позволяет буксе 14 оси вращаться вместе с колесной осью 6.

Материалы для выполнения описанных выше тяг выбирают таким образом, чтобы они имели удовлетворительные механические характеристики для эффективного восприятия продольных и поперечных усилий. Эти материалы выбирают, например, из стали, легких сплавов, композитных материалов.

Описанная выше колесная тележка имеет меньшую массу по сравнению с классическими тележками за счет упрощения конструкции рамы 2. Средства 16 подвески позволяют эффективно передавать усилия к центру рамы 2, образованному поперечной балкой 4. Кроме того, элементы подвески, образующие эти средства подвески, являются простыми в изготовлении и имеют простую конструкцию.

Железнодорожная тележка (1) содержит раму (2), поперечную балку (4), колесную ось (6) и средства (16) подвески, выполненные с возможностью крепления колесной оси к раме. Средства подвески содержат три элемента (18, 20, 22) подвески, а именно нижний элемент (18) подвески, соединяющий нижнюю часть колесной оси с нижней частью поперечной балки, верхний элемент (20) подвески, соединяющий верхнюю часть колесной оси с верхней частью поперечной балки и диагональный элемент (22) подвески, расположенный между нижним элементом подвески и верхним элементом подвески и соединяющий нижнюю часть колесной оси с верхней частью поперечной балки. Упрощается конструкция тележки, уменьшается ее масса. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Колесная тележка (1) железнодорожного транспортного средства, содержащая:
- раму (2) с поперечной балкой (4), проходящей по существу в поперечном направлении и выполненной с возможностью установки на ней функциональных устройств тележки,
- по меньшей мере, одну колесную ось (6), проходящую по существу в поперечном направлении параллельно поперечной балке (4) и установленную с возможностью вращения относительно рамы (2), при этом на каждой из поперечных крайних частей указанной колесной оси (6) установлено колесо (8),
- средства (16) подвески, выполненные с возможностью крепления колесной оси (6) на раме (2),
отличающаяся тем, что средства (16) подвески содержат три элемента (18, 20, 22) подвески:
- нижний элемент (18) подвески, соединяющий нижнюю часть колесной оси (6) с нижней частью поперечной балки (4),
- верхний элемент (20) подвески, соединяющий верхнюю часть колесной оси (6) с верхней частью поперечной балки (4),
- диагональный элемент (22) подвески, расположенный между нижним элементом (18) подвески и верхним элементом (20) подвески и соединяющий нижнюю часть колесной оси (6) с верхней частью поперечной балки (4).

2. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что нижний элемент (18) подвески выполнен в виде тяги (36) по существу треугольной формы, шарнирно соединенной в двух точках с нижней частью поперечной балки (4) и в одной точке с нижней частью колесной оси (6).

3. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что нижний элемент (18) подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги (35), шарнирно соединенной в одной точке с нижней частью поперечной балки (4) и в одной точке с нижней частью колесной оси (6), при этом средства (16) подвески дополнительно содержат боковую тягу (33), проходящую по существу в поперечном направлении над колесной осью (6) между верхней частью колесной оси (6) и элементом, соединенным с поперечной балкой (4).

4. Тележка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что верхний элемент (20) подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги (42), шарнирно соединенной в одной точке с верхней частью поперечной балки (4) и в одной точке с верхней частью колесной оси (6).
5 Тележка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что верхний элемент (20) подвески выполнен в виде силового цилиндра (44), шарнирно соединенного в одной точке с верхней частью поперечной балки (4) и в одной точке с верхней частью колесной оси (6), при этом указанный силовой цилиндр (44) содержит корпус (46) и шток (48), выполненный с возможностью поступательного перемещения относительно корпуса (46), при этом корпус (46) шарнирно соединен с верхней частью либо колесной оси (6), либо поперечной балки (4), и шток (48) шарнирно соединен с верхней частью либо поперечной балки (4), либо колесной оси (6).

6. Тележка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что диагональный элемент (22) подвески выполнен в виде гибкой тяги (52), снабженной пружиной (54) и шарнирно соединенной в одной точке с нижней частью колесной оси (6) и в одной точке с верхней частью поперечной балки (4).

7. Тележка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что диагональный элемент (22) подвески выполнен в виде по существу прямолинейной тяги (56), шарнирно соединенной в одной точке с нижней частью колесной оси (6) и в одной точке с верхней частью поперечной балки (4).

8. Тележка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что колесная ось (6) установлена с возможностью вращения и содержит, по меньшей мере, одну буксу (14) оси, расположенную вблизи колеса (8), при этом три элемента (18, 20, 22) подвески шарнирно соединены с указанной буксой (14) оси.

9. Тележка по п.8, отличающаяся тем, что букса (14) оси содержит верхний поводок (38), расположенный над колесной осью (6), при этом верхний элемент (20) подвески шарнирно соединен с указанным верхним поводком (38), нижний поводок (24), расположенный под колесной осью (6) напротив верхнего поводка (38), при этом нижний элемент (18) подвески шарнирно соединен с указанным нижним поводком (24), и промежуточный поводок (49), расположенный под колесной осью (6) между верхним поводком (38) и нижним поводком (24), при этом диагональный элемент (22) подвески шарнирно соединен с указанным промежуточным поводком (49).

10. Тележка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что содержит две колесных оси (6), расположенные по обе стороны от поперечной балки (4) рамы (2), при этом каждая колесная ось (6) закреплена на раме (2) при помощи средств (16) подвески, содержащих три элемента (18, 20, 22) подвески, соединяющих колесную ось (6) с поперечной балкой (4) вблизи каждого колеса (8).