Устройство связи кузова вагона с тележкой

 

Использование: на железнодорожном транспорте. Сущность изобретения: соединительный шарнир установлен над ближайшей к центру вагона осью колесной пары с рельсом в боковом направлении исключается вообще, а силовое взаимодействие передней колесной пары с рельсом снижается. 2 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту.

Известны устройства связи кузова вагона с тележкой, включающие их сопрягающиеся поверхности, соединительный шарнир которых расположен над геометрическим центром тележки.

Несмотря на непрерывные конструктивные усовершенствования, повышение надежности за счет ограничения амплитуд колебаний при боковой качке, улучшение мягкости хода, совершенствование пятниковых узлов, упрощение технологии изготовления и эксплуатации и многое другое, всем существующим устройствам связи кузова вагона с тележкой присущ серьезный недостаток расположение соединительного шарнира над геометрическим центром тележки. Именно при такой связи кузова с тележкой наблюдается недопустимый износ рельсового металла, выражающийся в тысяче тонн за год в условиях только Северо-Кавказской железной дороги. Если же учесть аналогичный недостаток, заложенный в вагонах трамвая, то потери металла будут во много раз больше. В целом же по стране с учетом метро эти потери составляют ежегодно 500 тыс.т.

Направления совершенствования и модернизации зарубежной тележки аналогичны направлениям в России, а главный недостаток прежний расположение соединительного шарнира над геометрическим центром тележки.

Наиболее близким по технической сущности прототипом является пятниковый узел железнодорожного транспортного средства. Это устройство связи кузова вагона с тележкой, включающее их сопрягающиеся поверхности, соединительный шарнир которых расположен над геометрическим центром тележки, позволяет существенно снизить нагрузки на пятниковый узел в результате использования эффекта от соприкосновения двух поверхностей: плиты хребтовой балки и сопрягаемой поверхности тележки. Однако основной недостаток по-прежнему незыблем.

На фиг.1 показана принципиальная схема износа наружного рельса прототипа.

При движении тележки в указанном направлении, передняя колесная пара набегает на криволинейный участок рельса и отклоняется, поворачиваясь вокруг шарнира О. Этот поворот сопровождается выработкой рельса в точке А в связи с резким увеличением силы трения. Так как при повороте вокруг точки О тележка является двуплечим рычагом (коромыслом), то принудительный поворот точки А в указанном направлении сопровождается принудительным подпором задней колесной парой наружного рельса в точке Б. Таким образом, закругленный участок рельса вырабатывается двумя правыми колесами передней и задней колесных пар примерно с одинаковой интенсивностью. Если учесть, что центробежные силы вагона компенсируются поперечным наклоном колем (наружный рельс на повороте располагается выше внутреннего), то потери металла являются результатом принципиального несовершенства тележки. Немаловажное значение имеют энергозатраты для передвижения состава на поворотах и закруглениях железнодорожной колеи. Эти энергозатраты возрастают вследствие резкого увеличения сил трения при качении тележки на повороте.

Цель изобретения упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем соединительный шарнир, одна часть которого связана с рамой тележки, другая с рамой вагона, а центр расположен в вертикальной плоскости симметрии кузова вагона, центр соединительного шарнира сопрягающихся поверхностей кузова вагона и тележки расположен над ближайшей к центру кузова осью колесной пары тележки.

По данным научно-технической и патентной литературы предлагаемая совокупность признаков не выявлена с очевидностью из существующего уровня техники, что дает основание сделать вывод об изобретательском уровне.

На фиг.2 представлено устройство связи кузова вагона с тележкой.

Хребтовая балка 1 кузова опирается на тележку 2. Над ближайшей к центру вагона осью колесной пары 5 установлен соединительный шарнир 3 хребтовой балки 1 и тележки 2.

Устройство связи работает следующим образом. При движении тележки 2 на повороте в направлении, обозначенном стрелкой, колесная пара 4 набегает на криволинейный участок рельса 6 и отклоняется, поворачиваясь вокруг шарнира 3. Однако в этом случае никакого подпора рельса 6 колесной парой 5 не происходит в связи с отсутствием плеча коромысла в отличие от прототипа (фиг.1). При любой крутизне поворота или закругления колесная пара 5 поперечного давления на рельсы не оказывает. Следовательно, увеличения силы трения, приводящей к интенсивному вырабатыванию рельса 6 колесной парой 5, не происходит. Что же касается силового взаимодействия колесной пары 4 и рельса 6, то оно будет значительно меньше, чем у прототипа, т.к. ОА меньше О₁А₁, а угол ОАБ больше угла О₁А₁Б₁. Таким образом, в сравнении с прототипом, снижение износа рельсов на 65-70% очевидно. Дополнительным эффектом является снижение энергозатрат для передвижения состава на поворотах и закруглениях в связи с резким уменьшением сил трения между колесами и рельсом. Немаловажное значение имеет и повышенная мягкость хода, т.к. при неизбежном отклонении рельса от прямолинейности принудительного поперечного перемещения задней колесной пары нет.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО СВЯЗИ КУЗОВА ВАГОНА С ТЕЛЕЖКОЙ, содержащее соединительный шарнир, одна часть которого связана с рамой тележки, другая с рамой кузова вагона, а центр расположен в вертикальной плоскости симметрии вагона, отличающееся тем, что центр соединительного шарнира расположен над ближайшей к центру кузова осью колесной пары тележки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2