Локомотив Советский патент 1985 года по МПК B61F5/24 

Изобретение относится к области передачи тягового усилия между тележкой и кузовом локомотива и предназначено для использования на железнодорожном транспорте. Известен локомотив, содержащий кузов с автосцепками, связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которых смонтированы двигатели, сориентированные опорными узлами на раму тележек к центру локомотива 1. Недостатком известного локомотива являются большие изменения нагрузок колесных пар на рельсы, что ухудшает эксплуатационные качества локомотива.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что в локомотиве, содержащем кузов с автосцепками, связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которьи смонтированы двигатели, сориентированные опорными узлами на раму тележек к центру локомотива, опоры кузова на тележку снабжены пружинами, причем отношение жесткостей пружин буксового подвешивания и пружин опор определяется следующим выражением

S fe rg.-Qt)(Q..)-CCi

п зСог,+cri)fa, -c,)(«iC,-atQ)

где - отношение высоты шкворня над

уровнем пятна контакта колеса колесной пары к высоте оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары;

у -отношение жесткости буксового подвешивания, приходящегося на одну ось, к жесткости опорных пружин кузова, расположенных с одной стороны шкворня; а 2 Расстояние от центра кузова локомотива до соответствующей пружины опоры кузова;

С,2 расстояние от шкворня до соответствующей пружины опоры кузова;

с - расстояние от оси колесной пары до опорного узла на раму двигателя;

D - диаметр колеса;

Н - высота оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого локомотива; на фиг. 2 - схема, поясняющая вывод необходимых соотношений.

углом поворота и вертикальным перемещением .

Таким образом, вводятся следующие, координаты:

оС - угол поворота кузова; S - вертикальное перемещение кузова; - угол поворота соответствующей тележки;

Si

вертикальное перемещение соответствующей тележки.

Максимальная реализация силы тяги происходит при условии

с, .

Это условие выполняется при выполнении соотношения

&(a,-Q,KQ.C,,)-()

(1) р 3(ai+at)(ai-Ci)i+3(aiC, -a,.Cf)

где j-отношение высоты шкворня над уровнем пятна контакта колеса колесной пары к высоте оси автосцепки нйд уровнем пятна контакта колеса колесной пары; s -отношение жесткости буксового подвешивания, приходящегося на одну ось, к жесткости опорных пружин кузова, расположенных с одной стороны шкворня; С1,д - расстояние от центра кузова локомотива до соответствующей пружины опоры кузова; Ci,z-расстояние от шкворня до соответствующей пружины опоры кузова;

С -расстояние от оси колесной пары до опорного узла на раму тележки двигателя; D -диаметр колеса; Н - высота оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары.

Этот результат получается при рассматривании взаимодействия элементов локомотива при реализации силы тяги согласно схеме (фиг. 2). Локомотив, содержащий кузов 1, дв1е teлeжки 2, комплект пружин 3, щкворни 4 трехосные тележки с двигателями 5, направленными узлами опоры на раму тележки к центру локомотива, опорные пружины кузова расположены по четыре на каждой тележке так, что в плане они образуют прямоугольник, внутри которого закрепляется щкворень. Устройство работает следующим образом При реализации силы тяги локомотивом происходит отклонение кузова и тележек от положения (на фиг. 2 показано щтриховыми линиями). В результате кузов и тележки займут новое положение равновесия ( показано сплошными линиями), Положение каждого тела характеризуется В соответствии со схемой математическое описание взаимодействия элементов локомотива сводится к следующим уровням равновесия этих элементов. Система уравнений для кузова 6F(H-h) , -I- + 0; -R,-RZ-Rj-R 0,(2) гдеН - высота оси автосцепки над уровнем головки рельса; h - высота шкворня над уровнем пятна контакта колеса; К.|-К -силы натяжения опорных пружин кузова; Ri(()-(rf;+.i,ci)Kt; R, (tf+.)Ki; R ((52-fdt,Ci)K,; R ((,)-{4-dt.cO К,; An-KJcti.tfOtp ; АП, К,(,)-РЙ ArVK,«.F ;ДПгКгбг-РЙ; дПг KS (,+ У1)+РЙ; &П« K,(-d.4,Ji) где К, - жесткость опорных пружин, расположенных с одной стороны шкворня. А rii - дПе - изменения реакции со стороны рельсов для соответствующей оси. Система уравнений равновесия для первой тележки -Pid-Zqi-hZOj-f Pjd-fZqa + R,c,- -R4C + 3F(h-|-)0; -Ri + Ri-P,-PI-PI-3Z 0(3) где F .- сила тяги двигателя; Ч-i -« -расстояние от точки подвески двигателя до оси средней колесной пары тележки; 2 Сила, возникающая в подвеске двигателя; PI-PJ-СИЛЫ, возникающие в буксовом подвешивании, причем Р, Ki(d, + d.); Pi Kzrf,; P Kz(-ddC,+ cii), где ct - расстояние между колесными парами;Xj - жесткость буксового подвешивания, приходящаяся на одну ось. Система уравнений равновесия для второй тележки + Zq J+Zq t + PJ d + 3F(h-) i+ RjCt-R c, 0; -P.-Ps-Pe-I-R5+R4 + 3Z 0;(4) P,K(); PS Pg Kj(). Решая полученную систему шести уравнений (2), (3) и (4), получаем rf,-4-. {ЗТ. b(a.-Q.)(a,-с.) + 3 гГ«,с,-а,с)- Й1 (а.-о.)Гв.с,+а.с,) (С, +c.)J .6l.d( 3(cf cf)((ara2f-3(a,c,-a, с,) ,(5) где, Й-; Приравнивая выражение (5) нулю, получаем выражение (1), дающее условие компенсации момента, приложенного к тележке. Расчеты, показывающие эффективность предлагаемой конструкции, проведены на примере тепловоза 2ТЭ 116. Этот тепловоз серийного изготовления имеет следующие параметры: h 1,02 м, Kj 244 кгс/мм, К., 1000 кгс/мм. При таких условиях коэффициент использования сцепного веса составляет 88%. При, выборе параметра К( согласно соотношению (1) получаем, что при ,02 м, Кг 244 ГС/мм, К« 7000 кгс/мм коэффициент использования сцепного веса составляет 95%. Как видно из приведенных данных, выбор параметров локомотива указанным образом позволяет повысить коэффициент использования сцепного веса на 5-7%. Это является одним из возможных способов повышения провозной и пропускной способности железных дорог.

ЛОКОМОТИВ, содержащий кузов с автосцепкой, связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которых смонтированы двигатели, сориентированные опорнь л узлами на раму тележек к центру локомотива; отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной эффективности, опоры кузова на тележку снабжены пружинами, причем отношение жесткостей пружин буксового подвешивания и пружин опор определяется следуюш.им выражением V (д. -g)(QiC2+ Q OJ-fc.-fC)ji 3