КОЛЕСНАЯ ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА, СОДЕРЖАЩАЯ ПЕРВИЧНУЮ ПОДВЕСКУ МЕЖДУ ОСЕВОЙ БУКСОЙ И РАМОЙ ТЕЛЕЖКИ Российский патент 2016 года по МПК B61F5/30 B61H5/00 

Изобретение относится к колесной тележке железнодорожного вагона, содержащей:

- раму, расположенную по существу в продольном направлении,

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

- по меньшей мере, одну осевую буксу, установленную на поперечном конце колесной оси за пределами колеса в поперечном направлении, при этом колесная ось установлена с возможностью вращения в указанной осевой буксе,

- первичную подвеску, установленную между рамой и осевой буксой, при этом указанная подвеска содержит элемент вертикальной подвески, предназначенный для подвески колесной оси относительно рамы в вертикальном направлении, при этом указанный элемент вертикальной подвески расположен на опорном элементе, неподвижно соединенном с осевой буксой напротив поперечного конца колесной оси, и, по меньшей мере, первый элемент продольной и поперечной подвески, предназначенный для подвески колесной оси относительно рамы в продольном и поперечном направлениях, при этом указанный первый элемент продольной и поперечной подвески расположен в первом опорном гнезде, расположенном с одной стороны опорного элемента в продольном направлении.

Изобретение можно применять для любого типа железнодорожных транспортных средств, но прежде всего изобретение предназначено для скоростных поездов, в которых восприятие как вертикальных, так и горизонтальных усилий между колесными осями и рамой колесной тележки имеет первостепенное значение для адаптации к путям, по которым поезд движется с высокой скоростью, сохраняя при этом комфорт для пассажиров поезда.

Для этого колесные оси подвешивают к раме при помощи так называемых «первичных» подвесок, выполненных с возможностью восприятия усилий в вертикальном направлении и в продольном и поперечном направлениях в горизонтальной плоскости. Таким образом, первичная подвеска содержит элемент вертикальной подвески и два элемента продольной и поперечной подвески, расположенные между осевой буксой и рамой колесной тележки. Осевая букса установлена на конце колесной оси снаружи колесной тележки и содержит опорный элемент для элемента вертикальной подвески и два опорных гнезда для элементов продольной и поперечной подвески, расположенные с двух сторон от опорного элемента в продольном направлении.

Каждое опорное гнездо имеет форму цилиндра с круглым основанием для установки на нем основания цилиндрической пружины, сжимаемой в радиальном направлении стяжным кольцом и имеющей в продольном и поперечном направлениях соответствующую жесткость для обеспечения устойчивости поезда на сверхвысокой скорости, например около 360 км/ч.

Осевую буксу располагают как можно ближе к смежному колесу, чтобы соблюдать габарит поезда, таким образом, чтобы оставалось минимально возможное пространство между колесом и цилиндрическими опорными гнездами элементов продольной и поперечной подвески. Это пространство не позволяет устанавливать дополнительные детали вокруг колеса.

В частности, это пространство не позволяет установить дисковое тормозное устройство, в котором установленный в колесе тормозной диск приводится в действие вилкой, ветви которой проходят вокруг колеса. Вместе с тем такое тормозное устройство было бы очень желательно для сверхскоростного поезда, так как оно является более эффективным, чем применяемая в настоящее время тормозная система с колодками на поверхности качения.

Для установки такого тормозного устройства вместе с первичной подвеской пришлось бы сместить осевую буксу наружу для увеличения пространства между колесом и опорным гнездом одного из элементов продольной и поперечной подвески. Однако узел осевой буксы сместить невозможно, так как консольный вынос относительно рамы будет в этом случае слишком большим, и букса будет выходить за габарит поезда.

Одна из задач изобретения состоит в создании колесной тележки, позволяющей одновременно установить описанную выше первичную подвеску и дисковое тормозное устройство, избегая при этом выхода осевой буксы за габарит поезда.

Поставленная задача решена в колесной тележке описанного выше типа, в которой центр первого опорного гнезда смещен наружу колесной тележки в поперечном направлении относительно центра опорного элемента так, чтобы расстояние, отделяющее колесо от центра первого опорного гнезда, превышало расстояние, отделяющее колесо от центра опорного элемента.

В такой колесной тележке смещенным наружу оказывается только опорное гнездо элемента продольной и поперечной подвески, что позволяет получить достаточное пространство между колесом и гнездом для прохождения части привода дискового тормоза и одновременно ограничить консольный вынос узла осевой буксы.

Согласно другим отличительным признакам заявленной колесной тележки:

- первичная подвеска содержит второй элемент продольной и поперечной подвески, при этом указанный второй элемент продольной и поперечной подвески расположен во втором опорном гнезде, находящемся с другой стороны опорного элемента в продольном направлении относительно первого опорного гнезда;

- центр второго опорного гнезда смещен внутрь колесной тележки в поперечном направлении относительно центра опорного элемента таким образом, чтобы расстояние, отделяющее колесо от центра второго опорного гнезда, было меньше расстояния, отделяющего колесо от центра опорного элемента;

- расстояние, отделяющее центр второго опорного гнезда от центра опорного элемента, равно расстоянию, отделяющему центр первого опорного гнезда от центра опорного элемента;

- элемент продольной и поперечной подвески выполнен в виде пружины, сжимаемой в радиальном направлении и полностью расположенной внутри опорного гнезда, при этом сжатие в радиальном направлении производит внутренняя стенка указанного гнезда;

- сжимаемая пружина является пружиной типа резина на металле, резиновую часть которой сжимает внутренняя стенка опорного гнезда;

- элемент продольной и поперечной подвески имеет сечение овальной формы, большая ось которого, проходящая через центр опорного гнезда, расположена по существу в продольном направлении;

- опорное гнездо продольной и поперечной подвески выполнено в виде единой детали с осевой буксой;

- элемент вертикальной подвески является геликоидальной пружиной, расположенной между опорным элементом и рамой в направлении, по существу перпендикулярном к продольному и поперечному направлениям;

- колесная тележка содержит, по меньшей мере, один тормозной диск, установленный в колесе вокруг оси напротив буксы; и

- колесная тележка содержит устройство привода тормоза, при этом указанное устройство выполнено в виде вилки, на которой установлены тормозные колодки, выполненные с возможностью сжатия тормозного диска при приведении в действие устройства привода, при этом одна из ветвей указанной вилки расположена в пространстве, отделяющем колесо от первого опорного гнезда первого элемента продольной и поперечной подвески.

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

На фиг.1 схематично показана часть колесной тележки в соответствии с изобретением, вид сбоку;

на фиг.2 схематично показана часть колесной оси колесной тележки в соответствии с изобретением, вид сверху.

В тексте описания термин «продольный» следует рассматривать относительно направления, в котором движется железнодорожный вагон, то есть направления, в котором проходят рельсы, по которым движется этот железнодорожный вагон. Термин «поперечный» следует рассматривать относительно направления, по существу перпендикулярного к продольному направлению в горизонтальной плоскости, то есть направления, в котором рельсы отстоят друг от друга. Термины «передний» и «задний» следует рассматривать относительно направления движения железнодорожного вагона.

На фиг.1 и 2 показана колесная тележка 1 железнодорожного вагона, содержащая раму 2, проходящую по существу в продольном направлении и содержащую на каждой из своих крайних продольных частей колесную ось 4, установленную с возможностью вращения в двух осевых буксах 6, при этом каждая из осевых букс 6 расположена на поперечном конце колесной оси 4. На каждой колесной оси 4 установлены два колеса 8, закрепленные на крайних поперечных частях колесной оси и соединенные с ней во вращении. Колеса 8 являются смежными с осевыми буксами 6 и расположены между этими осевыми буксами 6. Для упрощения чертежа на фигурах показаны только одна колесная ось 4, одно колесо 8 и одна осевая букса 6.

Колесные оси 4 закреплены на раме 2 при помощи средств подвески, называемых первичными подвесками 10, которые более подробно будут описаны ниже. Таким образом, колесная тележка 1 является подвешенной, что позволяет амортизировать деформации, связанные с искривлениями путей, между колесными осями 4 и рамой 2 и обеспечивать устойчивость железнодорожного вагона даже на сверхвысокой скорости. Следует отметить, что изобретение относится как к моторным колесным тележками, то есть содержащим двигатели для приведения во вращение одной или обеих колесных осей, так и к несущим колесным тележкам, то есть не содержащим приводных двигателей.

Каждая осевая букса 6 выполнена в виде литого корпуса, содержащего отверстие для поперечной оси, внутри которого с возможностью вращения установлен поперечный конец колесной оси 4. Литой корпус является также опорой для первичной подвески 10, расположенной между осевой буксой 6 и рамой 2 колесной тележки 1.

Для обеспечения восприятия усилий во всех направлениях первичная подвеска 10 содержит элемент 12 вертикальной подвески, первый элемент 14 продольной и поперечной подвески и второй элемент 16 продольной и поперечной подвески.

Элемент 12 вертикальной подвески выполнен с возможностью подвески колесной оси 4 относительно рамы 2 в вертикальном направлении, то есть с возможностью восприятия усилий между колесной осью 4 и рамой 2 в вертикальном направлении. Этот элемент 12 вертикальной подвески классически выполнен в виде геликоидальной пружины с по существу вертикальной осью, то есть перпендикулярной к продольному и поперечному направлениям, расположенной между опорным элементом 18, неподвижно соединенным с осевой буксой 6, и рамой 2, как показано на фиг.1. Опорный элемент 18 расположен на литом корпусе осевой буксы 6 напротив его центрального отверстия, то есть напротив поперечного конца колесной оси 4. Опорный элемент 18 выполнен, например, в виде круглой металлической пластины, центр 20 которой расположен на заранее определенном расстоянии d от колеса 8 в поперечном направлении, как показано на фиг.2. Расстояние d является расстоянием, отделяющим центр 20 опорного элемента 18 от центра колеса 8. Это расстояние d является классическим для этого типа колесной тележки 1 и рассчитано таким образом, чтобы осевая букса 6 не выходила за габарит железнодорожного вагона. Согласно варианту осуществления, расстояние d по существу равно 300 мм.

Первый и второй элементы 14 и 16 продольной и поперечной подвески выполнены с возможностью подвески колесной оси 4 в продольном и поперечном направлениях, то есть с возможностью восприятия усилий между колесной осью 4 и рамой 2 в продольном и поперечном направлениях. Для этого каждый элемент продольной и поперечной подвески выполнен в виде пружины, сжимаемой в радиальном направлении, например, пружины типа резина на металле, неподвижно соединенной с осевой буксой 6 и взаимодействующей со шкворнем 22, неподвижно соединенным с рамой через пластину 24 и проходящим в центре радиально сжимаемой пружины, при этом, как известно, радиальные перемещения между колесной осью 4 и рамой 2 поглощаются сжатием пружины во время движений шкворня 22. Каждая радиально сжимаемая пружина имеет овальное сечение, большая ось A которого проходит по существу в продольном направлении, как показано на фиг.2.

Первый элемент 14 продольной и поперечной подвески полностью расположен в первом опорном гнезде 26, выполненном заодно с литым корпусом осевой буксы и расположенном сзади опорного элемента 18 элемента 12 вертикальной подвески в продольном направлении.

Второй элемент 16 продольной и поперечной подвески полностью расположен во втором опорном гнезде 28, выполненном заодно с литым корпусом осевой буксы и расположенном спереди опорного элемента 18 элемента 12 вертикальной подвески в продольном направлении.

Как было указано выше, элементы 14 и 16 продольной и поперечной подвески полностью расположены в своих соответствующих опорных гнездах 26 и 28 в отличие от известных решений, где в гнезде расположено только основание пружин и где радиальное сжатие пружины обеспечивается наружным стяжным кольцом, охватывающим пружину. Согласно изобретению, радиальное сжатие элементов 14 и 16 подвески обеспечивается внутренней стенкой гнезда, имеющей форму, по существу ответную форме сжимаемой пружины, то есть сечение овальной формы, большая ось которого совпадает с большой осью радиально сжимаемой пружины и проходит через центр опорного гнезда, как показано на фиг.2. Таким образом, согласно изобретению, стягивание радиально сжимаемой пружины обеспечивает ее опорное гнездо, то есть для пружины типа резина на металле резиновую часть радиально сжимает стенка опорного гнезда.

Такой вариант осуществления является предпочтительным, так как он позволяет уменьшить, в частности, в поперечном направлении размер опорных гнезд 26 и 28, которые больше не предназначены для размещения в них наружного стяжного кольца радиально сжимаемых пружин. Кроме того, овальная форма, большая ось которой проходит в продольном направлении, позволяет еще больше уменьшить ширину опорных гнезд 26 и 28, то есть их размер в поперечном направлении, как показано на фиг.2, по сравнению с известными опорными гнездами, имеющими форму цилиндра с круглым основанием. Например, опорные гнезда 26 и 28 в соответствии с изобретением могут иметь по существу плоские, а не криволинейные продольные края 30, как это было в известных решениях. Например, опорные гнезда 26 и 28 в соответствии с изобретением имеют ширину, по существу находящуюся в пределах от 280 мм до 300 мм, в то время как известные опорные гнезда имеют ширину, по существу находящуюся в пределах от 340 мм до 400 мм. Таким образом, габарит опорных гнезд 26 и 28 уменьшился, в частности, в поперечном направлении.

Центр 32 первого опорного гнезда 26 смещен наружу колесной тележки 1 в поперечном направлении, то есть расстояние d', отделяющее центр 32 первого опорного гнезда 26 от колеса 8, превышает расстояние d, отделяющее центр 20 опорного элемента 18 от колеса 8, как показано на фиг.2. Таким образом, первое опорное гнездо 26 смещено наружу относительно остальной части осевой буксы 6 в поперечном направлении, что позволяет увеличить пространство между боковым краем 30 первого гнезда 26 напротив колеса и наружной стороной 34 колеса. Согласно варианту осуществления, расстояние d' по существу равно 335 мм, и свободное пространство между боковым краем 30 и наружной стороной 34 колеса имеет ширину, по существу равную 130 мм.

Такое пространство позволяет пропустить одну из ветвей 36 вилки 38, образующей устройство привода дискового тормозного устройства, тормозной диск 40 которого установлен в колесе 8 вокруг колесной оси 4 напротив осевой буксы 6. Другая ветвь 38 вилки проходит с другой стороны колеса 8, и каждая ветвь содержит на своем конце тормозную колодку 42, при этом колодки выполнены с возможностью сжатия тормозного диска 40, когда известным образом приводят в действие приводное устройство. Такое дисковое тормозное устройство является исключительно эффективным на поезде, движущемся с очень высокой скоростью, например, на скоростях, близких к 360 км/ч.

Высвобождение пространства между наружной стороной 34 колеса 8 и находящейся напротив боковой стенкой 30 первого опорного гнезда 26 происходит так, что первое опорное гнездо 26 не выходит за габарит железнодорожного вагона, благодаря уменьшению в поперечном направлении размера первого опорного гнезда 26, как было указано выше.

Кроме того, для обеспечения устойчивости железнодорожного вагона при помощи первичной подвески необходимо компенсировать смещение наружу первого элемента 14 продольной и поперечной подвески за счет соответствующего смещения внутрь второго элемента 16 продольной и поперечной подвески. Для этого центр 44 второго опорного гнезда 28 смещают внутрь колесной тележки 1 в поперечном направлении, то есть расстояние d”, отделяющее центр 44 второго опорного гнезда 28 от колеса 8 меньше, чем расстояние d, отделяющее центр 20 опорного элемента 18 от колеса 8, как показано на фиг.2. Согласно варианту осуществления, расстояние d” по существу равно 265 мм, при этом расстояние, отделяющее центр 20 опорного элемента 18 от центра 32 первого опорного гнезда 26, равно расстоянию, отделяющему центр 20 опорного элемента 18 от центра 44 второго опорного гнезда 28.

Такое смещение внутрь второго элемента продольной и поперечной подвески стало возможным за счет уменьшения размера в поперечном направлении второго опорного гнезда 28, как было описано выше.

Описанная выше осевая букса позволяет одновременно получить первичную подвеску 10, обеспечивающую устойчивость железнодорожного вагона, и установить дисковое тормозное устройство, исключительно эффективное для железнодорожных вагонов, движущихся на сверхвысокой скорости, без увеличения габарита этих железнодорожных вагонов.

Описанную выше первичную подвеску 10 можно устанавливать на всех колесах колесной тележки, одновременно, тормозное устройство можно устанавливать только на одном колесе 8 колесной оси 4 или же на всех колесах тележки.

Колесная тележка (1) содержит раму (2), колесную ось (4), установленную с возможностью вращения относительно рамы, осевую буксу (6), установленную на поперечном конце колесной оси, и первичную подвеску (10), установленную между рамой и осевой буксой. Первичная подвеска содержит элемент (12) вертикальной подвески, расположенный на опорном элементе (18), и первый элемент (14) продольной и поперечной подвески, установленный в первом опорном гнезде (26), расположенном с одной стороны опорного элемента. Центр (32) первого опорного гнезда смещен наружу колесной тележки относительно центра (20) опорного элемента. Обеспечиваются устойчивость железнодорожного вагона и возможность установки дискового тормозного устройства, исключительно эффективного для железнодорожных вагонов, движущихся на сверхвысокой скорости, без увеличения габарита этих железнодорожных вагонов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Колесная тележка (1) железнодорожного вагона, содержащая:
- раму (2), расположенную по существу в продольном направлении,
- по меньшей мере, одну колесную ось (4), расположенную по существу в поперечном направлении и установленную с возможностью вращения относительно рамы (2), при этом на каждой из крайних поперечных частей указанной колесной оси (4) установлено колесо (8),
- по меньшей мере, одну осевую буксу (6), установленную на поперечном конце колесной оси (4) за пределами колеса (8) в поперечном направлении, при этом колесная ось (4) установлена с возможностью вращения в указанной осевой буксе (6),
- первичную подвеску (10), установленную между рамой (2) и осевой буксой (6), при этом указанная подвеска (10) содержит элемент (12) вертикальной подвески, выполненный с возможностью подвески колесной оси (4) относительно рамы (2) в вертикальном направлении, при этом указанный элемент (12) вертикальной подвески расположен на опорном элементе (18), жестко соединенном с осевой буксой (6) напротив поперечного конца колесной оси (4), и, по меньшей мере, первый элемент (14) продольной и поперечной подвески, выполненный с возможностью подвески колесной оси (4) относительно рамы (2) в продольном и поперечном направлениях, при этом указанный первый элемент (14) продольной и поперечной подвески расположен в первом опорном гнезде (26), расположенном с одной стороны опорного элемента (18) в продольном направлении,
отличающаяся тем, что центр (32) первого опорного гнезда (26) смещен наружу колесной тележки (1) в поперечном направлении относительно центра (20) опорного элемента (18), при этом расстояние (d'), отделяющее колесо (8) от центра (32) первого опорного гнезда (26), превышает расстояние (d), отделяющее колесо (8) от центра (20) опорного элемента (18).

2. Колесная тележка по п.1, отличающаяся тем, что первичная подвеска (10) содержит второй элемент (16) продольной и поперечной подвески, расположенный во втором опорном гнезде (28), находящемся с другой стороны опорного элемента (18) в продольном направлении относительно первого опорного гнезда (26).

3. Колесная тележка по п.2, отличающаяся тем, что центр (44) второго опорного гнезда (28) смещен внутрь колесной тележки в поперечном направлении относительно центра (20) опорного элемента (18), при этом расстояние (d”), отделяющее колесо (8) от центра (44) второго опорного гнезда (28), меньше расстояния (d), отделяющего колесо (8) от центра (20) опорного элемента (18).

4. Колесная тележка по п.3, отличающаяся тем, что расстояние, отделяющее центр (44) второго опорного гнезда (28) от центра (20) опорного элемента (18), равно расстоянию, отделяющему центр (32) первого опорного гнезда (26) от центра (20) опорного элемента (18).

5. Колесная тележка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что элемент (14, 16) продольной и поперечной подвески выполнен в виде пружины, сжимаемой в радиальном направлении и полностью расположенной внутри опорного гнезда (26, 28), при этом сжатие в радиальном направлении производит внутренняя стенка указанного гнезда (26, 28).

6. Колесная тележка по п.5, отличающаяся тем, что сжимаемая пружина является пружиной типа резина на металле, резиновую часть которой сжимает в радиальном направлении внутренняя стенка опорного гнезда (26, 28).

7. Колесная тележка по любому из пп.1-4, 6, отличающаяся тем, что элемент (14, 16) продольной и поперечной подвески имеет сечение овальной формы, большая ось (А) которого, проходящая через центр (32, 44) опорного гнезда (26, 28), расположена по существу в продольном направлении.

8. Колесная тележка по любому из пп.1-4, 6, отличающаяся тем, что опорное гнездо (26, 28) продольной и поперечной подвески (14, 16) выполнено в виде единой детали с осевой буксой (6).

9. Колесная тележка по любому из пп.1-4, 6, отличающаяся тем, что элемент (12) вертикальной подвески является геликоидальной пружиной, расположенной между опорным элементом (18) и рамой (2) в направлении, по существу перпендикулярном к продольному и поперечному направлениям.

10. Колесная тележка по любому из пп.1-4, 6, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, один тормозной диск (40), установленный в колесе (8) вокруг колесной оси (4) напротив осевой буксы (6).

11. Колесная тележка по п.10, отличающаяся тем, что содержит устройство привода тормоза, выполненное в виде вилки (38) с установленными на ней тормозными колодками (42), выполненными с возможностью сжатия тормозного диска (40) при приведении в действие устройства привода, при этом одна из ветвей (36) указанной вилки (38) расположена в пространстве, отделяющем колесо (8) от первого опорного гнезда (26) первого элемента (14) продольной и поперечной подвески.