Двухсекционный локомотив Советский патент 1993 года по МПК B61F3/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции двухсекционного локомотива.

Известна конструкция экипажа двухсекционного локомотива, содержащая в каждой секции две двухосные тележки, связанные внешними по отношению к секции локомотива сторонами с кузовом наклонными тягами, и вертикальную упругую связь между секциями, имеющую расчетную жесткость.

Наиболее близкой к предлагаемому является конструкция двухсекционного локомотива, которая от известной отличается только схемой установки кронштейнов для крепления межсекционной вертикальной упругой связи к рамам кузовов секций локомотива.

Расчеты показывают, что при достаточно малых дополнительных нагрузках, приложенных сверх силы, потребной в максимальном тяговом режиме для полной компенсации тяговых опрокидывающих моментов секций локомотива, силовая характеристика межсекционной силовой связи с обрезиненными шарнирами становится нелинейной (резиновые элементы с малой относительной деформацией им,еют линейную силовую характеристику, а при больших относительных деформациях - нелинейную) и ее жесткость резко возрастает. Правда, установка кронштейнов крепления вертикальных стержней межсекционной.связи по кососимметричной схеме обеспечивает под действием тяговых усилий работу одного стержня на сжатие, другого же - на растяжение, а при относительных горизонтальных продольных и поперечных перемещениях кузовов секций локомотива в эксплуатационных условиях оба стержня будут подвержены действию растягивающих динамических усилий и, следовательно, деформация сжатого стержня уменьшится, растянутого же увеличится на одинаковую величину, но, несмотря на это, общее усилие в межсекционной силовой связи вследствие значительного увеличения жесткости по вышеуказанной причине растянутого стержня не будет сохранено неизменным (в догруженном стержне из-за резкого возрастания его жесткости усилие существенно возрастет, а в разгруженном стержне - уменьшится относительно незначительно). Тем самым эффективность межсекционной силовой связи весьма заметно снизится.

В случае резкого перелома профиля пути на сортировочной горке или в непредусмотренных случаях (т.е. в лимитирующем с точки зрения величин необходимых вертикальных относительных перемещений кузовов секций локомотива режима) вследствие резкого возрастания жесткости межсекционной вертикальной связи по вышеуказанной причине вертикальные динамические силовые взаимодействия между кузовами секций локомотива будут чрезмерно большими и усилия в указанной связи могут достигнуть крайне существенных значений 0 вплоть до выхода за допустимые по условиям прочности резиновых элементов межсекционной связи и вертикального силового взаимодействия между секциями локомотива величин.

5 Целью изобретения является повышение эффективности межсекционных вертикальных динамических силовых взаимодействий между кузовами секций локомотива.

0 Поставленная цель достигается тем, что каждый из упругих стержней межсекционной вертикальной связи снабжен пружинным аппаратом, включающим в себя шток, средняя часть которого выполнена с мень5 шим диаметром чем концевые, полый корпус, закрытый с одного конца крышкой, имеющей отверстие, а с другого - ушком, связанным с одним из указанных обрези- ненных шарниров, пружину, охваченную

0 упомянутым корпусом и упирающуюся опорными витками во фланцы нижнего и верхнего стаканов, первый из которых упирается в ушко и сопряжен со штоком с возможностью взаимодействия в

5 вертикальном направлении при перемещении штока вверх, второй же - в крышку, направляющий валик, размещенный в полости выполненной полой нижней концевой части штока и жестко связанный с ушком,

0 стакан, охватывающий шток, сопряженный с ним жестко, помещенный частично в отверстии крышки и полости указанного верхнего стакана, упирающийся торцом части, выполненной с большим диаметром, во фла5 нец верхнего стакана с противоположной по отношению к пружине стороны и образующий с крышкой в вертикальном направлении подвижное соединение, причем пружины имеют предварительный натяг, оп0 ределяемый из выражения 8Н г

пред

L + В где Н - высота автосцепки над уровнем головок рельсов;

5 Рмзкс - максимальная сила тяги одной колесной пары;

продольная база подвешивания кузова секции локомотива;

В - расстояние между центрами средних тележек локомотива.

Указанные в отличительной части формулы изобретения признаки, обусловливающие достижение поставленной цели, в известных технических решениях не обнаружены. Поэтому заявленное техническое предложение следует признать соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг.1 схематически представлен вид сбоку предлагаемого двухсекционного локомотива; на фиг.2 - вид сбоку межсекционной вертикальной связи; на фиг.З - вид сверху межсекционной вертикальной связи; на фиг.4 - схема размещения стержней межсекционной силовой связи; на фиг.5 - разрез А-А на фиг.З,

Двухсекционный локомотив содержит кузовы 1 секций, по две двухосные тележки 2 в каждой секции, связанные с кузовом наклонными тягами 3 со сторон, обращенных к концевым частям секции, и межсекционную вертикальную силовую связь 4. Каждая наклонная тяга 3 нижним концом соединяется с тяговым устройством 5, установленным на раме тележки 2, при помощи шарнирного узла 6. Верхний конец каждой из наклонных тяг 3 соединяется с кронштейном 7, закрепленным на буферном брусе 8 рамы кузова 1, посредством шарнирного узла 9. Причем оси наклонных тяг 3 пересекают уровень головок,рельсов посредине тележек. Межсекционная вертикальная силовая связь 4 выполнена в виде расположенных по обе стороны от межсекционного сочленения (автосцепки) стержней, каждый из которых состоит из ушек 10, 11, регулировочной муфты 12, пружинного аппарата 13 и шарнирных узлов 14, 15, с помощью которых соединены с кронштейнами 16...19, приваренными к буферными брусьями 8 рам кузовов 1. При этом как кронштейны 16, 17, так и кронштейны 18, 19 расположены на разных уровнях. Причем так, что диаго- нально расположенные кронштейны .16, 19 и 17, 18 соответственно размещаются на од ном уровне (к тому же, кронштейны 16,19 выше кронштейнов 17, 18). Шарнирные узлы 14, 15 совмещают в себе сайлент-бло- ки 20, 21, укрепленные соответственно в отверстиях кронштейнов 16...19.и проушинах ушек 10, 11 и связанные между собой соединительными втулками 22, закрепленными з осевом направлении упорными втулками 23, болтами 24, гайками 25 и контргайками 26. Корпус 27 каждого пружинного аппарата 13 снизу закрыт фланцем ушка 10, в отверстии которого запрессован валик 28. Другим концом валик 28 помещен в полой цилиндрической части стержня 29, охваченного стаканами 30, 31. К фланцу стакана 30 опорной поверхностью прилегает пружина 32 прилегает к регулировочным шайбам 33, упирающимся к фланцу стакана 34, надетого на стакан 31. Стакан 34 упира5 ется в крышку 35, завинченную в корпус 27, в стакан 31, навинченный на стержень 29,и во втулки 36, 37, первая из которых напрессована на стакан 31, а вторая запрессована в крышку 35, Концы ушка 11 и стержня 29

0 соединены регулировочной муфтой 12. Между корпусом 27 и крышкой 36 установлена прокладка 38.

При развитии локомотивов тяговых усилий в результате вертикальных относитель5 ных перемещений смежных концов кузовов 1 секций локомотива, обусловленных действием вертикальных составляющих усилий в наклонных стержнях (т.е. в результате внутренних для рессорных подвешиваний кузо0 BOB секций локомотива сил), стержни межсекционной вертикальной силовой связи 4 будут передавать на них вертикальные силы, создающие восстанавливающие по отношению к тяговым опрокидывающим

5 моментам секций локомотива моменты. Притом при расчетной величине жесткости указанной межсекционной силовой связи и отсутствии горизонтальных относительных перемещений кузовов секций локомотива

0 вертикальные силы, развиваемые межсек- ционной вертикальной силовой связью 4, будут иметь потребные для полной компенсации тяговых опрокидывающих моментов секций локомотива значения и будет обес5 печиваться равная разгрузка колесных пар передней по ходу секции и равная догрузка колесных пар задней секции. При этом установка кронштейнов крепления вертикальных стержней межсекционной связи по

0 кососимметричной схеме обеспечивает под действием тяговых усилий работу одного стержня на схотие, другого жена растяжение, а при относительных горизонтальных продольных и поперечных

5 перемещениях кузовов секций локомотива в эксплуатационных условиях оба стержня будут подвержены действию растягивающих динамических усилий и поэтому дефор- мация сжатого стержня уменьшится,

0 растянутого же увеличится на одинаковую величину. Однако, при неблагоприятном сочетании этих статических и динамических нагрузок относительная деформация резиновых элементов растянутого стержня пре5 взойдет то значение, при котором нарушается пропорциональная зависимость между нагрузкой и деформацией, их характеристика станет нелинейной и при отсутствии пружинного аппарата общее усилие в межсекционной силовой связи

вследствие значительного увеличения жесткости лимитирующего в рассматриваемом отношении стержня существенно изменится (увеличится). Как показывают расчеты, при заданной жесткости стержня (т.е. при потребной для обеспечения в режиме тяги в статических условиях заданной схемы пере- распределения вертикальной нагрузки между колесными парами жесткости (значение силы, необходимой для придания этому стержню нелинейной жёсткости, незначительно превосходит потребную для компенсации тяговых опрокидывающих моментов секций локомотива величину силы, развиваемой обоими стержнями межсекционной связи в максимальном тяговом режиме и равной

8Н

-макс,

(D

L + В

где Н - высота автосцепки над уровнем головок рельсов;

Рмзкс - максимальная сила тяги одной колесной пары;

L - продольная база подвешивания кузова секции локомотива;

В - расстояние между центрами сред- них тележек локомотива. Если при этом суммарный предварительный натяг обеих пружин 32 пружинных аппаратов 13 межсекционной вертикальной связи 4 выбрать равным

Рпрвд . , п (2)

то это обеспечит включение в работу пружинных аппаратов 13 сразу же после превышения усилия в межсекционной связи над силой, определяемой выражением (1). Причем, при выборе пружин с достаточно малой жесткостью жесткость в целом межсекционной связи, образующей в рассматриваемом режиме ее работы применительно к каждому упругому стержню последовательное соединение трех упругих элементов (двух обрезиненных шарниров и пружины), будет еще меньше и при дальнейших относительных перемещениях кузовов секций локомотива общее усилие в межсекционной связи практически будет сохранен неизменным. Такой .выбор пред натяга в максимальном тяговом режиме (т.е. в лимитирующем в отношении тяговых свойств локомотива режиме) полностью предотвращает отрицательное влияние относительных перемещений кузовов секций локомотива, обусловленных вертикальным переломом профиля пути, колебаниями подрессоренных частей локомотива и установкой в плане кузовов друг относительно друга под углом, на сцепные качества локомотива путем сведения возникающих при этом вертикальных

динамических усилий в межсекционной связи на нет.

При резком переломе профиля пути на сортировочной горке или в непредусмот5 ренных случаях благодаря вышеприведенным особенностям межсекционной связи, дополненной пружинными аппаратами, динамическое усилие в указан ной связи сколько-нибудь заметно не превзойдет усилия,

10 возникающего в ней в статических условиях под действием максимальных тяговых усилий.

Из вышеизложенного следует, что вводом пружинных аппаратов с описанными

15 особенностями существенно повышается эффективность межсекционной вертикальной связи, а максимальные значения возникающих в условиях эксплуатации в ней усилий весьма значительно уменьша20 ются.

Формул а изобретения Двухсекционный локомотив, содержащий связанные с соответствующими пара25 ми двухосных тележек тяг два кузова, соединенные автосцепками и вертикальными упругими тягами, связанными посредством регулировочных муфт через обрезиненные шармиры с установленными

30 на кузовах и размещенными кососиммет- рично относительно продольной оси локомотива кронштейнами, отличающийся тем, что, с цельютювышения эффективности путем уменьшения вертикальных динамиче35 ских силовых взаимодействий между кузовами секций локомотива каждая из упомянутых тяг включает в себя шток.сред- няя часть которого выполнена с меньшим диаметром, чем концевые, полый корпус с

40 крышками по концам, одна из которых связана с одним из указанных обрезиненных шарниров, надетый на вторую концевую часть штока с такан с установленным с возможностью опирания на первую крышку

45 фланцем и с выполненным в дне осевым отверстием, через которое пропущена средняя часть штока, надетую на среднюю часть штока втулку с фланцем, установленным с возможностью взаимодействия с второй

50 крышкой, и пружину сжатия, которая установлена в корпусе и имеет предварительный натяг, определяемый из выражения:

8Н L + B

-F

макс,

где Н - расстояние от автосцепки до плоскости опирания колес указанных тележек;

Рмакс - максимальная сила тяги одной колесной пары;

L- продольная база подвешивания кузова секции локомотива;

В - расстояние между центрами средних тележек локомотива.

Использование: изобретение относится к двухсекционным локомотивам. Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения вертикальных динамических силовых взаимодействий между кузовами секций локомотива. Сущность изобретения: двухсекционный локомотив содержит кузовы секций, по две двухосные тележки в каждой секций, связанные с кузовом наклонными тягами, и межсекционное противоразгрузочное устройство, выполненное в виде расположенных по обе стороны от межсекционного сочленения (автосцепки) тяг, каждая из которых состоиг из ушек 10, 11, регулировочной муфты 12, пружинного аппарата 13 и шарнирных узлов 14, 15, с помощью которых стержни соединены с кронштейнами 16-19, приваренными к буферным брусьям 8 рам кузовов. Стержни межсекционного противЬразгру- зочного устройства снабжены последовательно соединенными с их обрезиненными шарнирами пружинными аппаратами, имеющими расчетный предварительный натяг. 5ил. ; : ; , ..: . : /.. 15. П 19 (Л С

3365 г I 5U 9 3365 11 5639

Фиа.1