Способ радиальной самоустановки колесных пар двухосной немоторной тележки в железнодорожном пути Российский патент 2024 года по МПК B61F5/38 

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к способам радиальной самоустановки колесных пар двухосной немоторной тележки при движении по железнодорожному пути с изменяемой кривизной.

Для снижения износа системы колесо-рельс целесообразно применять раму двухосной немоторной тележки, боковые балки которой жестко скреплены между собой, чтобы не допустить отклонения контура рамы от прямоугольной формы. В тележках пассажирских вагонов типа КВЗ боковые балки рамы тележки жестко связаны между собой поперечными балками, что обеспечивает раме тележки необходимую жесткость. Для увеличения поперечной жесткости рамы тележки типа 18-100 (ЦНИИ-ХЗ) и обеспечения ее прямоугольной формы между боковинами предложено устанавливать жесткую поперечную связь [1]. За счет этого при движении подвижного состава в кривых участках пути удается уменьшить углы набегания гребней колес на боковую поверхность головки рельса.

Известны устройства, в которых снижение проскальзывания колес колесных пар относительно рельсов осуществляется за счет прокрутки поверхности катания одного колеса колесной пары относительно поверхности катания другого колеса [1 – 4].

Известна конструкция [1], в которой для осуществления снижения износа системы колесо-рельс оси колесных пар выполнены из двух состыкованных между собой участков, на каждом из которых жестко посажены колеса. При увеличении сил продольного трения между рельсами и колесами необмоторенной колесной пары тележки происходит прокрутка одного из состыкованных между собой участков оси колесной пары относительно другого, что приводит к независимому вращению её колес и за счет этого снижению износа системы колесо-рельс.

Известен промышленный вагон с дифференциальными колесными парами [2], в котором одно из колес колесной пары напрессовано на ось, другое колесо укреплено на оси с возможностью вращения относительно оси, что также позволяет реализовать независимое вращение колес колесной пары.

К недостаткам способов осуществления независимого вращения колес колесной пары [1, 2] следует отнести то, что не предусмотрена возможность запрета и разрешения такого независимого вращения, что ведет к избыточному прокручиванию колес друг относительно друга, и, как следствие, вызывает повышенный износ колесных пар в зоне стыковки двух её составных частей, соединенных между собой с возможностью проворота друг относительно друга.

Известна железнодорожная колесная пара с управляемым дифференциалом [3], у которой одно колесо напрессовано на ось, а второе закреплено на её подступичной части с возможностью проворота вокруг оси, причем предусмотрена возможность регулирования возможностью такого проворота. Для этого зазор между осью колесной пары и ступицей одного из её колёс заполняют ферромагнитной жидкостью, ступицу колеса охватывают соленоидом, который подключают к источнику тока, регулируемого системой управления. При движении по прямому участку пути на соленоид подается ток, и соленоид генерирует магнитное поле, под воздействием которого вязкость ферромагнитной жидкости увеличивается до необходимого уровня. При этом колесо фиксируется на оси и начинает вращаться совместно с осью. При движении экипажа с такой колесной парой по криволинейному участку железнодорожного пути по сигналам от путевых датчиков системы управления (это может быть и управляющее воздействие машиниста) соленоид отключают от источника тока, при этом исчезает магнитное поле, уменьшается вязкость ферромагнитной жидкости и она выполняет функцию смазки, а колеса колесной пары получают возможность проворачиваться друг относительно друга.

Общим недостатком способов уменьшения сопротивления движению ж/д состава и снижения износа поверхностей катания колёс и рельсов в устройствах [1–3] является независимое вращение поверхностей катания колес передней колесной пары, что лишает её возможности самоустанавливаться в радиальном направлении и устанавливать вслед за собой в радиальном направлении раму тележки. Положение осей колесных пар в тележках [1 – 3] жестко фиксировано в горизонтальной плоскости рамы тележки. При движении по пути с изменяемой кривизной это приводит к тому, что удерживают тележку от схода главным образом гребни колес, что приводит к их ускоренному износу.

Известен экипаж рельсового транспортного средства [4], выполненный с обеспечением упругой связи в горизонтальной плоскости осей колесных пар с рамой тележки. Для управления взаимной прокруткой поверхностей катания колёс колесных пар на раме его экипажа установлен датчик, регистрирующий изменение угла α между продольной геометрической осью каждой из колесных пар и геометрической поперечной осью рамы экипажа. В случае превышения определенной величины этого угла производится автоматическое включение электромагнитной муфты, что обеспечивает взаимную прокрутку поверхностей катания колёс колесных пар.

К недостаткам способа управления разрешением или запретом взаимной прокрутки поверхностей катания колёс колесных пар экипажа [4] следует отнести отсутствие разграничения колесных пар на передние и задние по ходу движения тележки. Так, если в устройстве [4] при входе в криволинейный участок ж/д пути поступит команда, разрешающая прокрутку поверхности катания колёс как передней так и задней колесных пар тележки, то при последующем изменении кривизны проходимого участка ж/д пути продольная ось передней колесной пары из-за указанной прокрутки перестанет самоустанавливаться в направлении радиуса кривизны пути. Положение в пути передней колесной пары и самой тележки станет неуправляемым и предложенная схема управления взаимным проворотом поверхностей катания её колес перестанет работать. Поэтому в случае превышения определенного значения угла α целесообразно разрешать взаимную прокрутку поверхностей катания колёс только задней колесной пары, а колёса передней колесной пары оставить жестко закрепленными на оси. При таких условиях передняя колесная пара будет самоустанавливаться в пути в радиальном направлении и устанавливать вслед за собой упруго связанную с ней в горизонтальной плоскости раму тележки, а задняя колесная пара из-за прокрутки поверхностей катания её колес не будет препятствовать этому.

Известно устройство для управления угловым положением колесных пар челюстной тележки в железнодорожном пути в зависимости от направления её движения [5]. Указанное устройство позволяет определять переднюю и заднюю колесные пары по ходу движения транспортного средства и устанавливать более высокую жесткость упругой связи передней колесной пары с рамой тележки в горизонтальной плоскости по сравнению с жесткостью упругой связи задней колесной пары. В указанном устройстве передняя колесная пара за счет конической в поперечном сечении формы поверхности катания её жестко посаженных на ось колёс самостоятельно устанавливается в радиальном направлении, и за счет более высокой жесткости упругой связи в горизонтальной плоскости с рамой тележки устанавливает в том же направлении раму тележки, а задняя колесная пара за счет менее жесткого крепления её оси в горизонтальной плоскости рамы тележки минимально препятствует такому процессу самоустановки. Таким образом, устройство [5] реализует способ радиальной установки в пути колесных пар челюстной тележки путем управления жесткостью крепления передней и задней колесных пар.

К недостаткам такого способа следует отнести то, что процессом самоустановки управляют обе колесные пары, что может привести к увеличению времени самоустановки колесных пар. При входе в кривые малого радиуса продольная ось задней колесной пары, которая менее жестко закреплена относительно горизонтальной плоскости рамы тележки, может некоторое время совершать колебательные поворотные движения в горизонтальной плоскости. Это может привести к неоднократному контакту гребней колес задней колесной пары с головкой рельса, что будет способствовать их износу.

Техническим результатом заявляемого изобретения является осуществление радиальной самоустановки двухосной немоторной тележки и её колесных пар в железнодорожном пути, что позволит снизить продольное проскальзывание поверхностей катания колес тележки вдоль рельсов и, как следствие, снизить сопротивление движению ж/д состава и износ поверхностей катания колёс.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе радиальной самоустановки колесных пар двухосной немоторной тележки в железнодорожном пути, заключающемся в том, что на раму двухосной немоторной тележки, обладающую высокой жесткостью в направлении поперечного сдвига и упруго связанную в горизонтальной плоскости с осями колесных пар, выполненных с возможностью прокрутки поверхности катания одного из колес относительно поверхности катания другого колеса, устанавливают следящую систему с определителем передней и задней колесных пар по ходу движения тележки, также на раму двухосной немоторной тележки устанавливают исполнительные устройства с возможностью оказания по сигналу следящей системы воздействия на колесные пары для обеспечения их радиального вписывания, причем настраивают следящую систему таким образом, что на исполнительные устройства, действующие на колесную пару, которая определена в качестве передней по ходу движения двухосной немоторной тележки, следящая система подает команду, запрещающую взаимную прокрутку поверхностей катания её колес, что заставляет переднюю колесную пару самоустанавливаться в радиальном направлении в железнодорожном пути любой кривизны и устанавливать вслед за собой упруго связанную с ней раму двухосной немоторной тележки, а на исполнительные устройства, действующие на заднюю колесную пару, следящая система подает команду, разрешающую взаимную прокрутку поверхностей катания ее колес.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображена двухосная немоторная тележка 1 (далее по тексту – тележка) с колесными парами 2 и 2', установленная в железнодорожном пути 3. На раму 4 тележки 1, обладающую высокой жесткостью в направлении поперечного сдвига и упруго связанную в горизонтальной плоскости с осями 5 и 5' колесных пар 2 и 2', выполненных с возможностью прокрутки поверхности катания 6 одного из колес 7 каждой колесной пары относительно поверхности катания 6' другого колеса 7' той же колесной пары, установлена следящая система 8 с определителем передней 2 и задней 2' колесных пар по ходу движения тележки 1. Также тележку 1 оснащают исполнительными устройствами (на чертеже не показаны), которые по сигналу следящей системы 8 осуществляют или препятствуют возможности взаимной прокрутки поверхностей катания 6 и 6' колес 7 и 7' колесных пар 2 и 2'.

Предлагаемый способ радиальной самоустановки тележки 1 с колесными парами 2 и 2' в железнодорожном пути 3 осуществляется следующим образом.

На раму 4 тележки 1, обладающую высокой жесткостью в направлении поперечного сдвига и упруго связанную в горизонтальной плоскости с осями 5 и 5' колесных пар 2 и 2', выполненных с возможностью прокрутки поверхности катания 6 одного из колес 7 относительно поверхности катания 6' другого колеса 7', устанавливают следящую систему 8 с определителем передней 2 по ходу движения тележки 1 и задней 2' колесных пар. Тележку 1 оснащают исполнительными устройствами (на чертеже не показаны), установленными с возможностью оказания по сигналу следящей системы 8 воздействия на колесные пары 2 и 2' для обеспечения их радиального вписывания. Следящую систему 8 настраивают таким образом, что она на исполнительные устройства (на чертеже не показаны), действующие на колесную пару 2, которая определена в качестве передней по ходу движения тележки 1, подает команду, запрещающую взаимную прокрутку поверхностей катания 6 и 6' её колес 7 и 7'. Это заставляет переднюю колесную пару 2 самоустанавливаться в железнодорожном пути 3 любой кривизны в радиальном направлении и устанавливать вслед за собой упруго связанную с ней раму 4 тележки 1. На исполнительные устройства (на чертеже не показаны), действующие на заднюю колесную пару 2', следящая система 8 подает команду, разрешающую взаимную прокрутку поверхностей катания 6 и 6' ее колес 7 и 7'. За счет этого задняя колесная пара 2' не мешает повороту рамы 4 тележки 1, управляемой передней колесной парой 2. Это позволяет тележке 1 совершить поворот в горизонтальной плоскости, не вызывая при этом проскальзывания колес 7 и 7' передней колесной пары 2 и задней колесной пары 2' вдоль рельсов.

Предлагаемый способ радиальной самоустановки колесных пар двухосной немоторной тележки может применяться в челюстных, а также бесчелюстных тележках с поводковой и шпинтонной связью буксовых узлов их колесных пар с рамой. Применять данный способ рекомендуется на железных дорогах с частым и значительным изменением кривизны железнодорожного пути, что позволит снизить продольное проскальзывание поверхностей катания колес тележки вдоль рельсов, за счет этого снизить сопротивление движению ж/д состава и износ поверхностей катания колёс и рельсов.

Список используемых источников

1. Патент RU 2 449 910 «Промышленный вагон с дифференциальными колесными парами», МПК В61F 3/00, В61F 5/50, В61F 5/38.

2. Патент RU 2 491 195 «Промышленный вагон с дифференциальными колесными парами», МПК В61F 5/00, В61F 3/04.

3. Патент RU 2 621 828 «Железнодорожная колесная пара с управляемым дифференциалом», МПК В61F 5/00, В61F 3/04.

4. Патент RU 2 570 520 «Экипаж рельсового транспортного средства», МПК В61F 5/38.

5. Патент RU 2 783 718 «Устройство для управления угловым положением колесных пар челюстной тележки в железнодорожном пути в зависимости от направления движения», СПК В61F 5/38.

Изобретение относится к методам радиальной самоустановки колесных пар двухосной немоторной тележки при движении по железнодорожному пути с изменяемой кривизной. В способе на раму двухосной немоторной тележки, обладающую высокой жесткостью в направлении поперечного сдвига и упруго связанную в горизонтальной плоскости с осями колесных пар, выполненных с возможностью прокрутки поверхности катания одного из колес относительно поверхности катания другого колеса, устанавливают следящую систему с определителем передней и задней колесных пар по ходу движения тележки и исполнительные устройства с возможностью оказания по сигналу следящей системы воздействия на колесные пары. После определения передней колесной пары по ходу движения тележки на неё передают команду, запрещающую взаимную прокрутку поверхностей катания её колес, а на заднюю колесную пару – команду, разрешающую их взаимную прокрутку. Достигается снижение продольного проскальзывания поверхностей катания колес тележки вдоль рельсов и сопротивления движению состава. 1 ил.

Способ радиальной самоустановки колесных пар двухосной немоторной тележки в железнодорожном пути, заключающийся в том, что на раму двухосной немоторной тележки, обладающую высокой жесткостью в направлении поперечного сдвига и упруго связанную в горизонтальной плоскости с осями колесных пар, выполненных с возможностью прокрутки поверхности катания одного из колес относительно поверхности катания другого колеса, устанавливают следящую систему с определителем передней и задней колесных пар по ходу движения тележки, также на раму двухосной немоторной тележки устанавливают исполнительные устройства с возможностью оказания по сигналу следящей системы воздействия на колесные пары для обеспечения их радиального вписывания, отличающийся тем, что настраивают следящую систему таким образом, что на исполнительные устройства, действующие на колесную пару, которая определена в качестве передней по ходу движения двухосной немоторной тележки, следящая система подает команду, запрещающую взаимную прокрутку поверхностей катания её колес, что заставляет переднюю колесную пару самоустанавливаться в радиальном направлении в железнодорожном пути любой кривизны и устанавливать вслед за собой упруго связанную с ней раму двухосной немоторной тележки, а на исполнительные устройства, действующие на заднюю колесную пару, следящая система подает команду, разрешающую взаимную прокрутку поверхностей катания ее колес.