ОПОРА КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И ТЕЛЕЖКА ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК B61C9/50 B61F5/50 

Изобретение относится к опоре крутящего момента и тележке, в частности для снабженного приводом рельсового транспортного средства, например локомотива.

Такая тележка содержит раму. Рама несет одну или несколько колесных пар. Каждая колесная пара включает в себя колеса, передаточный механизм с валом и корпусом. По меньшей мере, одна из колесных пар находится в кинематическом соединении с приводным двигателем рельсового транспортного средства. В этом кинематическом соединении расположен, как правило, передаточный механизм.

Так, в подвижном составе метро, т.е. в железнодорожном сообщении с максимальными рабочими скоростями 80-110 км/ч, используются одноступенчатые цилиндрические зубчатые передаточные механизмы для передачи мощности привода с приводного двигателя на колеса. Изобретение особенно подходит для такого подвижного состава. Вследствие различных максимальных рабочих скоростей, составляющих, как правило, 80-110 км/ч, и различных конструкций двигателей передаточные отношения передаточных механизмов колеблются в большинстве случаев между 6,3 и 7,7. Это вызывает ту необходимость, что в зависимости от нужного передаточного отношения, выбираемого в соответствии с предусмотренной максимальной рабочей скоростью, передаточный механизм приходится выбирать из большого числа имеющихся в запасе или предложенных передаточных механизмов и устанавливать в рельсовом транспортном средстве. Поэтому изготовители таких передаточных механизмов предлагают, как правило, различные передаточные механизмы различных типоразмеров, в которых использование одинаковых деталей для различных типоразмеров крайне ограничено.

Поскольку такие передаточные механизмы приходится удерживать от приводного момента приводного двигателя в отношении положения их монтажа, в частности в тележке рельсового транспортного средства, предусмотрены опоры крутящего момента. Они обеспечивают шарнирное опирание передаточного механизма на тележку. В зависимости от типоразмера используемого передаточного механизма, а также тележки и положения монтажа опоры крутящего момента должны перекрывать разные расстояния. Таким образом, приходится иметь в запасе разнообразие различных опор крутящего момента разных длин и выполнений. При исходном формообразовании опор крутящего момента необходим отдельный инструмент. Все это повышает производственные издержки и расходы на создание запасов как новых передаточных механизмов, так и опор крутящего момента и запчастей. Недостаток в том, что для выполнения гарантийных обязательств в течение многих лет приходится иметь в запасе различные детали для их возможной необходимой замены. Повышенное разнообразие является недостатком особенно при модернизации, поскольку каждое отдельное выполнение требуется приспосабливать к новой технологии. Это, в свою очередь, влечет за собой повышение расходов на конструкторские работы.

В основе изобретения лежит задача создания опоры крутящего момента и тележки для рельсового транспортного средства, которые позволили бы избежать недостатков уровня техники. В частности, должна быть создана опора крутящего момента, которая легко приспосабливалась бы к различным соединениям передаточного механизма колесной пары с тележкой, а также обеспечивала бы различные длины и положения углового монтажа. В то же время должно быть уменьшено разнообразие деталей, а также должны быть снижены расходы на конструкторские работы и производственные издержки.

Эта задача решается посредством опоры крутящего момента и тележки для рельсового транспортного средства в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. В зависимых пунктах приведены целесообразные варианты осуществления изобретения.

Предложенная опора крутящего момента для шарнирного взаимного опирания двух элементов, в частности, с одной стороны, рамы или тележки, а, с другой стороны, корпуса, например корпуса передаточного механизма колесной пары рельсового транспортного средства, включает в себя стержень, на обоих концах которого расположено по одной посадочной головке. При этом посадочная головка содержит подшипник для размещения (посадки) пальца, служащего для опирания на соответствующий конструктивный элемент.

По меньшей мере, в зоне своих обоих концов стержень выполнен в виде гильзы. При этом подшипник содержит втулку, которая в радиальном направлении расположена между пальцем и посадочной головкой и опирается на нее посредством, по меньшей мере, одного дополнительного подшипникового элемента. Втулка имеет на своей внешней периферии выпуклый участок по типу полусферы.

С помощью изобретения можно реализовать различные ситуации монтажа передаточного механизма относительно тележки. Так, подгонка к нужной ситуации монтажа может осуществляться за счет подгонки длины стержня, когда он в зависимости от варианта выполнения соответственно отрезается на нужную длину, а затем снабжается посадочными головками, которые соединяются со стержнем, например, сваркой трением. Таким образом, можно всегда использовать одинаковые посадочные головки для различных вариантов выполнения без необходимости применения собственной исходной формы для каждой опоры крутящего момента, как в уровне техники. Благодаря этому значительно уменьшается разнообразие деталей опоры крутящего момента, и значительно снижаются расходы на конструкторские работы, на создание запасов, а также производственные издержки. То же относится к соответствующим передаточным механизмам колесных пар, которые, как правило, установлены после редуктора, если смотреть в направлении передачи мощности от приводного двигателя к колесам.

Предложенная тележка для рельсового транспортного средства включает в себя раму, по меньшей мере, с одной колесной парой, содержащей два колеса, передаточный механизм колесной пары, вал и корпус передаточного механизма колесной пары. Кроме того, предложена опора крутящего момента для шарнирного взаимного опирания передаточного механизма колесной пары на тележку или ее раму, причем опора крутящего момента выполнена, согласно изобретению.

Изобретение поясняется ниже на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:

- фиг. 1: тележку с тремя колесными парами в перспективе;

- фиг. 2: опору крутящего момента на виде сверху и в осевом разрезе из уровня техники;

- фиг. 3: опору крутящего момента, согласно изобретению, также на виде сверху, в поперечном сечении и в осевом разрезе.

Тележка на фиг. 1 предназначена для локомотива. Она включает в себя три колесные пары 2, 3, 4. Каждая из них содержит два колеса 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, вал 2.3, 3.3, 4.3, передаточный механизм 2.4, 3.4, 4.4 и его корпус 8.1, 8.2, 8.3.

Между тележкой и рамой локомотива (не показана) расположены четыре рессоры 5, а между рамой 15 тележки и соответствующим валом 2.3, 3.3, 4.3 колесной пары - рессоры 6.

Показанные конструктивные элементы размещены на раме 15 тележки. В данном случае на раму 15 передаточные механизмы 2.4, 3.4, 4.4 шарнирно опираются через соответствующую опору 1. Она служит для восприятия приводного момента, передаваемого приводным двигателем (не показан) через редуктор (не показан) рельсового транспортного средства на передаточный механизм 2.4, 3.4, 4.4. Разумеется, передаточные механизмы через опоры крутящего момента могут шарнирно опираться, например, также на раму тележки.

На фиг. 2 изображена такая опора 1, известная из уровня техники. Она изготовлена посредством первичного формообразования, например литья или ковки, и включает в себя стержень 10 в виде вилочного гаечного ключа, на чьих обоих концах 10.1 за одно целое выполнены посадочные головки 12.1, 12.2, в которых расположены подшипники 13.1, 13.2 для размещения пальцев 14.1, 14.2. Последние имеют бочкообразную форму для передачи оптимального восприятия поперечных и изгибающих моментов от редуктора на тележку. Однако из-за допусков на изготовление бочкообразная форма обуславливает повышение производственных издержек.

Недостаток этих опор крутящего момента в том, что для разных соединительных длин, т.е. для разных расстояний между двумя продольными осями обоих пальцев 14.1, 14.2, всегда требуется новая опора и, тем самым, новая литейная или кузнечная форма для ее изготовления. Это связано с высокими расходами на конструкторские работы, складскими расходами и производственными издержками, если предлагается большое число разных вариантов выполнения таких опор.

На фиг.3 изображена предложенная опора 1. При этом описанные выше одинаковые конструктивные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Стержень 10 опоры 1 выполнен в виде сплошной гильзы. Здесь она имеет кругообразную форму, однако возможны и другие формы сечения. Стержень может состоять также из сплошного материала и иметь соответствующие гильзообразные расточки только в зоне обоих концов 10.1, 10.2.

В данном случае посадочные головки 12.1, 12.2 имеют присоединительные цапфы 11.1, 11.2, внешняя форма которых соответствует внутренней форме стержня 10 в зоне концов 10.1, 10.2. Разумеется, можно выполнить присоединительные цапфы 11.1, 11.2 таким образом, чтобы они надевались на стержень 10. Для этого их надо снабдить внутренней расточкой, по существу, такого же внутреннего диаметра, что и наружный диаметр концов 10.1, 10.2 стержня 10.

Для изготовления предложенной опоры 1 в зависимости от нужной соединительной длины стержня 10 он соответственно подгоняется по длине. Затем обе присоединительные цапфы 11.1, 11.2 вставляются в него или надеваются на него и соединяются с замыканием материала, например, посредством сварки трением. Разумеется, возможны и другие способы соединения, в частности с силовым или геометрическим замыканием.

В данном случае пальцы 14.1, 14.2 имеют цилиндрическую форму. Разумеется, возможны и другие формы сечения, в частности многоугольная. Чтобы обеспечить восприятие поперечных и изгибающих усилий, предусмотрены втулки 17.1, 17.2. Они имеют на своей внешней поверхности выпуклость и охватывают пальцы 14.1, 14.2 в окружном направлении. Втулки 17.1, 17.2 вставлены в подшипники 13.1, 13.2. Каждая втулка 17.1, 17.2 через выпуклость, по существу, шарообразной внешней формы опирается посредством дополнительного подшипникового элемента, например резинового, на подшипник 13.1, 13.2. Для опирания втулок 17.1, 17.2 на посадочные головки 12.1, 12.2 возможны также и другие подшипниковые элементы. За счет предложенных втулок 17.1, 17.2 могут использоваться цилиндрические пальцы, благодаря чему заметно снижаются производственные издержки. Дополнительно, предусмотрев пальцы 14.1, 14.2 меньшего диаметра и втулки 17.1, 17.2 соответственно меньшего внутреннего диаметра при по существу одинаковой соединительной длины пальцев 14.1, 14.2, можно компенсировать угловые положения (штриховые линии вверху фиг.3). Благодаря этому с помощью опор крутящего момента одинаковой соединительной длины и использованию пальцев 14.1, 14.2 разного диаметра уже можно компенсировать небольшие угловые изменения при монтаже опор, например, перед эксплуатацией рельсового транспортного средства при разном расположении передаточных механизмов и тележек, без необходимости изготовления новой опоры. Таким образом, в зависимости от нужного передаточного отношения для различных типоразмеров передаточных механизмов можно использовать одинаковые соединительные длины.

Другое преимущество цилиндрических пальцев 14.1, 14.2 в том, что они вместо резьбовых соединений могут быть соединены с корпусом 8.1, 8.2, 8.3 передаточного механизма колесной пары и/или с тележкой также посредством прессовой посадки. Для этого пальцы 14.1, 14.2 и их соответствующие гнезда на тележке или корпусе 8.1, 8.2, 8.3 могут быть снабжены допусками для прессовой посадки. Дополнительное резьбовое соединение (винт 19) могло бы тогда служить только для защиты от проворачивания. В этом случае ему, как правило, не требуется служить таким же высоким требованиям к готовности, какие предъявляются к резьбовым соединениям в уровне техники, так что производственные издержки могут быть заметно снижены. Разумеется, защита от проворачивания возможна также с геометрическим замыканием, причем в этом случае соответственно выполняются пальцы 14.1, 14.2 и соответствующие гнезда.

Поскольку пальцы 14.1, 14.2 оформляются абсолютно гибко, можно, например, предусмотреть на каждую опору крутящего момента разные посадочные головки 12.1, 12.2. Так, например, посадочная головка 12.1 со стороны передаточного механизма может быть выполнена таким образом, что она содержит палец 14.1 иного диаметра, нежели приданный посадочной головке 12.1 со стороны тележки палец 14.2. Разумеется, по меньшей мере, один из обоих пальцев 14.1, 14.2 может быть выполнен цилиндрическим, а другой - бочкообразным. Для этого потребовались бы разные посадочные головки 12.1, 12.2 в соответствующем выполнении. Точно так же в случае одной и той же опоры концы 10.1, 10.2 стержня 10 и присоединительные цапфы 11.1, 11.2 могут быть выполнены соответственно по-разному.

Предложенные опоры крутящего момента дают то преимущество, что они могут быть предварительно установлены уже изготовителем или поставщиком передаточных механизмов колесных пар и/или тележек. Так, еще перед поставкой тележки они могут быть зафиксированы на ней только концом со стороны тележки. Однако они могут быть также соединены только с корпусом 8.1, 8.2, 8.3 передаточного механизма колесной пары при его поставке или же соединены с обоими элементами только после монтажа первых на тележке. В любом случае возможен особенно гибкий монтаж предложенных опор крутящего момента, благодаря чему значительно снижаются затраты на изготовление и монтаж.

Перечень ссылочных позиций

1 - опора крутящего момента

2 - колесная пара

2.1, 2.2 - колесо

2.3 - вал колесной пары

2.4 - передаточный механизм колесной пары

3 - колесная пара

3.1, 3.2 - колесо

3.3 - вал колесной пары

3.4 - передаточный механизм колесной пары

4 - колесная пара

4.1, 4.2 - колесо

4.3 - вал колесной пары

4.4 - передаточный механизм колесной пары

5 - рессоры

6 - рама

7.1, 7.2 - втулки

8.1, 8.2, 8.3 - корпус передаточного механизма колесной пары

9 - башня сочленения

10 - стержень

10.1, 10.2 - концы

11.1, 11.2 - присоединительная цапфа

12.1, 12.2 - посадочная головка

13.1, 13.2 - подшипник

14.1, 14.2 - палец

15 - рама тележки

16 - вал колесной пары

17.1, 17.2 - втулка

18.1, 18.2 - подшипниковый элемент

19 - винт.

Тележка содержит раму, колесную пару, передаточный механизм колесной пары, вал колесной пары, корпус передаточного механизма колесной пары и опору крутящего момента для шарнирного взаимного опирания передаточного механизма колесной пары на тележку или на ее раму. Опора содержит стержень (10), на обоих концах (10.1, 10.2) которого расположено по одной посадочной головке (12.1, 12.2), содержащая подшипник (13.1, 13.2) с цилиндрическим пальцем (14.1, 14.2), который служит для опирания на соответствующий элемент. В зоне своих обоих концов стержень выполнен в виде гильзы. Подшипник содержит втулку (17.1, 17.2), которая в радиальном направлении пальца расположена между ним и посадочной головкой и опирается на нее посредством подшипникового элемента (18.1, 18.2). Втулка имеет на своей внешней периферии полусферический выпуклый участок. Пальцы в зоне своего опирания в подшипнике имеют круглую форму сечения и выполнены с возможностью соединения посредством прессовой посадки с корпусом (8.1, 8.2, 8.3) передаточного механизма колесной пары и/или с тележкой, причем с пальцами согласована защита от проворачивания. Обеспечивается легкое приспосабливание опоры к различным соединениям передаточного механизма колесной пары с тележкой. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тележка для рельсового транспортного средства, содержащая
раму (15),
по меньшей мере, одну колесную пару (2, 3, 4), включающую в себя два колеса (2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2), передаточный механизм (2.4, 3.4, 4.4) колесной пары, вал (16) колесной пары и корпус (8.1, 8.2, 8.3) передаточного механизма колесной пары,
опору крутящего момента для шарнирного взаимного опирания передаточного механизма (2.4, 3.4, 4.4) колесной пары на тележку или на ее раму (15),
отличающаяся тем, что включает в себя следующие признаки:
стержень (10), на обоих концах (10.1, 10.2) которого расположено по одной посадочной головке (12.1, 12.2),
посадочная головка (12.1, 12.2) содержит подшипник (13.1, 13.2) с цилиндрическим пальцем (14.1, 14.2), который служит для опирания на соответствующий элемент,
по меньшей мере, в зоне своих обоих концов (10.1, 10.2) стержень (10) выполнен в виде гильзы,
подшипник (13.1, 13.2) содержит втулку (17.1, 17.2), которая в радиальном направлении пальца (14.1, 14.2) расположена между ним и посадочной головкой (12.1, 12.2) и опирается на нее посредством, по меньшей мере, одного дополнительного подшипникового элемента (18.1, 18.2),
втулка (17.1, 17.2) имеет на своей внешней периферии выпуклый участок по типу полусферы, причем пальцы (14.1, 14.2), по меньшей мере, в зоне своего опирания в подшипнике (13.1, 13.2) имеют круглую форму сечения и
пальцы (14.1, 14.2) выполнены с возможностью соединения посредством прессовой посадки с корпусом (8.1, 8.2, 8.3) передаточного механизма колесной пары и/или с тележкой (3), причем с пальцами (14.1, 14.2) согласована защита от проворачивания.

2. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что посадочная головка (12.1, 12.2) имеет присоединительную цапфу (11.1, 11.2), которая в концевой зоне стержня (10) выполнена с возможностью надевания на стержень (10) или вставки в него.

3. Тележка по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что присоединительная цапфа (11.1, 11.2) имеет круглую внешнюю форму, а стержень (10) по меньшей мере в зоне своих концов (10.1, 10.2) - ответную форму сечения.

4. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что втулка (17.1, 17.2) и упомянутый, по меньшей мере, один подшипник (13.1, 13.2) образуют единый резино-металлический элемент.