Устройство для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам, регулирующим положение колесных пар трехосных тележек транспортных средств при движении по криволинейным участкам пути. Устройство содержит у каждой колесной пары трехосной тележки не менее чем по одному управляемому упругому пневматическому аппарату. Каждый из пневматических аппаратов соединен своим корпусом или штоком с рамой тележки и соответственно своим штоком или корпусом с корпусом тягового электродвигателя. Пневматический золотник расположен параллельно средней колесной паре, причем корпус золотника связан с рамой тележки, а его шток - с корпусом тягового электродвигателя средней колесной пары. Отверстия золотника соосны с трубопроводами, сообщающимися со штоковыми и бесштоковыми полостями управляемых пневматических аппаратов. Устройство также снабжено двухрежимным регулятором давления сжатого воздуха, соединенным своим штоком с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары. Техническим результатом изобретения является регулируемая радиальная установка крайних колесных пар трехосной тележки, повышение этим самым эксплутационных свойств транспортного средства, выражающееся в снижении износа гребней колес и боковой грани рельсов, увеличении коэффициента сцепления колес с рельсами, снижении излучения шума. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам, регулирующим положение колесных пар трехосных тележек транспортных средств при движении по криволинейным участкам пути.

Известна конструкция соединения колесных пар с рамой трехосной тележки локомотива, в которой крайние колесные пары вместе с тяговыми электродвигателями могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно рамы к радиальному положению в кривом участке пути под влиянием взаимодействия конических колес с рельсами. Для повышения эффективности конструкции колесные пары связаны между собой диагональной механической связью. Благодаря такому соединению крайних колесных пар уменьшается угол набегания на рельс направляющего колеса передней колесной пары тележки, снижается износ гребней колес и боковой грани рельсов, увеличивается коэффициент сцепления колес с рельсами, снижается излучение шума (С.А. Swenson (EMD 6 М) Lokomotive Radial Steering Bogie Experience in Heavy Haul Service. STS - Conference IHHA, "Wheel/Rail Interface", Conf. Proc., Vol. 1, Moscow, Russia, 14-17.06.99 г. ).

Недостатком известной конструкции является недостаточный поворот к радиальному положению самоустанавливающихся колесных пар особенно в тяговом режиме.

Известен силовой механизм, передающий усилия от среднего колесно-моторного блока на крайние, в котором крайние колесные пары дополнительно (принудительно) поворачиваются к радиальному положению под воздействием средней колесной пары, связанной с ними поперечными поводками, стремящейся по закономерности вписывания приблизиться к наружному рельсу. Такая конструкция обеспечивает дополнительное снижение угла набегания колес на рельсы в кривых (DE, заявка NOS 3218399, МКИ В 61 F 3/06, опубл. 24.11.83 г.).

Недостатком известной конструкции является то, что усилия, поворачивающие крайние колесные пары, не поддаются регулировке. Кроме того, для нее желательна переделка корпусов тяговых электродвигателей, поэтому она мало пригодна для модернизации, так как на серийном тяговом электродвигателе трудно надежно закрепить кронштейны поперечных поводков, передающих усилия от среднего колесно-моторного блока на крайние. Этот силовой передающий механизм подвергается значительным усилиям и вибрациям.

Известно устройство для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства при движении по криволинейным участкам пути, используемое в конструкции соединения кузова со средней тележкой трехтележечного железнодорожного транспортного средства, принятое за прототип, содержащее управляемые упругие пневматические аппараты, включающие в себя штоковые и бесштоковые полости и соединенные одним концом с кузовом, а другим - с рамой тележки, управляющий орган в виде цилиндрического пневматического золотника, на штоке которого установлены два поршня, к средней полости золотника присоединен трубопровод от главного резервуара локомотива - источники сжатого воздуха, а внешние полости золотника соединены трубопроводами с управляемыми упругими пневматическими аппаратами (RU, патент N 2133684, кл, В 61 F 5/02, В 61 F 5/38, 1999).

Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для снижения бокового воздействия на путь в кривых трехтележечного железнодорожного транспортного средства за счет действия на раму кузова поперечной силы от средней тележки, направленной к центру кривой, и не обеспечивает радиальной установки крайних колесных пар трехосной тележки.

Техническим результатом изобретения является регулируемая радиальная установка крайних колесных пар трехосной тележки, повышение этим самым эксплуатационных свойств железнодорожного транспортного средства, выражающееся в снижении износа гребней колес и боковой грани рельсов, увеличении коэффициента сцепления колес с рельсами, снижении излучения шума.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь, содержащем управляемые упругие пневматические аппараты, включающие в себя штоковые и бесштоковые полости, и управляющий орган в виде цилиндрического пневматического золотника, корпус которого связан с рамой тележки и на штоке которого установлены два поршня, отверстия золотника соосны с трубопроводами, сообщающимися со штоковыми и бесштоковыми полостями управляемых пневматических аппаратов, а к средней полости золотника присоединен трубопровод от источника сжатого воздуха, у каждой крайней колесной пары трехосной тележки установлены по два управляемых упругих пневматических аппарата, причем каждый из них соединен своим корпусом или штоком с рамой тележки и соответственно своим штоком или корпусом с корпусом тягового электродвигателя, причем шток пневматического золотника связан с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары, а каждая внешняя полость золотника соединена трубопроводами с бесштоковыми полостями пневматических аппаратов своей стороны и штоковыми полостями этих аппаратов противоположной стороны и, кроме того, устройство снабжено двухрежимным регулятором давления сжатого воздуха, установленного на трубопроводе к золотнику от источника сжатого воздуха, и соединенного своим штоком с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары.

Для второго варианта указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь, содержащем управляемые упругие пневматические аппараты, включающие в себя штоковые и бесштоковые полости, и управляющий орган в виде цилиндрического пневматического золотника, корпус которого связан с рамой тележки и на штоке которого установлены два поршня, отверстия золотника соосны с трубопроводами, сообщающимися со штоковыми и бесштоковыми полостями управляемых пневматических аппаратов, а к средней полости золотника присоединен трубопровод от источника сжатого воздуха, у каждой крайней колесной пары трехосной тележки установлены по одному управляемому упругому пневматическому аппарату, причем каждый из них соединен своим штоком или корпусом с рамой тележки и соответственно своим корпусом или штоком с корпусом тягового электродвигателя, причем шток пневматического золотника связан с корпусом тягового редуктора или тягового электродвигателя средней колесной пары, одна внешняя полость золотника соединена трубопроводами с бесштоковой полостью пневматического аппарата одной крайней колесной пары и штоковой полостью аппарата другой крайней колесной пары, а другая внешняя полость золотника соединена со штоковой полостью пневматического аппарата первой крайней колесной пары и бесштоковой полостью пневматического аппарата другой крайней колесной пары, и, кроме того, устройство снабжено двухрежимным регулятором давления сжатого воздуха, установленного на трубопроводе к золотнику от источника сжатого воздуха, и соединенного своим штоком с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары.

На фиг. 1 изображено устройство для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь, общий вид; на фиг. 2 - управляющий орган (золотник), с фиг. 1, показанный в разрезе, с подводящими трубопроводами; на фиг. 3 - устройство для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь, общий вид, второй вариант.

Устройство (фиг. 1) смонтировано на трехосной тележке железнодорожного транспортного средства и состоит из управляемых упругих пневматических аппаратов 1,2,3,4, питаемых сжатым воздухом, и управляющего органа в виде цилиндрического пневматического золотника 5, расположенного параллельно средней колесной паре. Корпус золотника 5 связан с рамой 6 тележки, шток 7 золотника связан с корпусом 8 тягового электродвигателя или тягового редуктора 9 средней колесной пары. Со средней полостью 10 золотника 5 соединен трубопроводом 11 двухрежимный регулятор давления 12, шток 13 которого закреплен на корпусе 8 тягового электродвигателя или корпусе 9 тягового редуктора средней колесной пары.

Управляемые упругие аппараты 1, 2, 3, 4 соединены с золотником 5 трубопроводами 14, 15, 16, 17. Золотник 5 через трубопровод 11, двухрежимный регулятор давления 12 и трубопровод 18 соединен с источником сжатого воздуха (не показан).

В цилиндре золотника 5 на штоке 7 установлены связанные между собой поршни 19 и 20 (фиг. 2). Отверстия 21, 22, 23, 24 в корпусе золотника 5, к которым примыкают трубопроводы 14, 15, 16, 17, соединяющие золотник с управляемыми аппаратами 1, 2, 3, 4, расположены таким образом, чтобы при среднем положении поршней 19, 20 между кромками их уплотнительных колец 25 и кромками отверстий 21, 22, 23, 24 имелась перекрыша Δ. Внешние полости 26, 27 золотника 5 соединены с атмосферой отверстиями 28,29.

На штоках 30, 31, 32, 33 управляемых аппаратов 1, 2, 3 и 4 (фиг. 1) установлены с одной стороны поршни 34, 35, 36, 37, другие концы этих штоков соединены с корпусами 38,39 тяговых электродвигателей крайних колесных пар. В свою очередь корпуса 38, 39 соединены с рамой 6 тележки шарнирами 40 и 41.

Поршни 34, 35, 36, 37 делят управляемые аппараты 1, 2, 3 и 4 на штоковые 42, 43, 44, 45 и бесштоковые полости 46, 47, 48, 49.

В этом устройстве у каждой крайней колесной пары установлены по два упругих пневматических аппарата 1, 2 и 3, 4, штоки 30, 31 и 32, 33 которых соответственно соединены с корпусами 38 и 39 тяговых электродвигателей, а корпуса этих аппаратов соединены с рамой 6 тележки, а каждая внешняя полость 26 и 27 золотника 5 соединена трубопроводами 14, 15, 16 и 17 с бесштоковыми полостями 46, 47, 48 и 49 пневматических аппаратов 1, 2, 3 и 4 своей стороны и штоковыми полостями 42, 43, 44 и 45 этих аппаратов противоположной стороны. Так внешняя полость 26 золотника 5 соединена трубопроводами 15 и 14 соответственно с бесштоковыми полостями 46 и 49 пневматических аппаратов 1 и 4 своей стороны и штоковыми полостями 43 и 44 аппаратов 2 и 3 противоположной стороны, а внешняя полость 27 золотника 5 соединена трубопроводами 16 и 17 соответственно с бесштоковыми полостями 47 и 48 аппаратов 2 и 3 своей стороны и штоковыми полостями 42 и 45 аппаратов 1 и 4 противоположной стороны.

Во втором варианте устройства (фиг. 3) у каждой крайней колесной пары установлено по одному управляемому упругому пневматическому аппарату 50, 51, аналогичных аппаратам предыдущего устройства (фиг. 1), соответственно со штоковыми 52 и 53 и бесштоковыми 54 и 55 полостями и расположенных параллельно оси колесной пары, один конец которых соединен с рамой тележки 6, другой - с корпусами 38 и 39 тяговых электродвигателей. Аппараты 50, 51 соединены трубопроводами 56, 57, 58, 59 с управляющим органом в виде цилиндрического пневматического золотника 5, соединенного трубопроводом 11 с двухрежимным регулятором давления 12, аналогичным первому варианту соединения и установленному также. Корпуса 38,39 тяговых электродвигателей соединены с рамой 6 тележки шарнирами 40, 41 аналогично первому варианту.

В этом варианте устройства (фиг. 3, 2) внешние полости 26 и 27 золотника 5 соединены трубопроводами с пневматическими аппаратами 50 и 51 следующим образом: внешняя полость 26 соединена трубопроводом 56 с бесштоковой полостью 54 аппарата 50 одной крайней колесной пары тележки и трубопроводом 59 со штоковой полостью 53 аппарата 51 другой крайней колесной пары, а внешняя полость 27 золотника 5 соединена трубопроводом 57 со штоковой полостью 52 аппарата 50 первой крайней колесной пары и трубопроводом 58 с бесштоковой полостью 55 аппарата 51 другой крайней колесной пары.

Устройство для снижения бокового воздействия колесных пар с рамой трехосной тележки железнодорожного транспортного средства на путь работает следующим образом.

При входе транспортного средства в кривой участок пути средняя колесная пара согласно закономерности вписывания смещается к наружному рельсу железнодорожного пути. Предположим, что средняя колесная пара с корпусом 8 тягового электродвигателя смещается относительно рамы 6 тележки вправо (фиг. 1). При этом поршни 19 и 20 золотника 5 (фиг. 2) тоже смещаются вправо и поршень 20, пройдя расстояние больше перекрыши Δ, открывает отверстия 23 и 24. При этом сжатый воздух из средней полости 10 золотника 5 по трубопроводам 16 и 17 поступает в бесштоковые полости 47, 48 управляемых аппаратов 2 и 3, а также в штоковые 42, 45 полости аппаратов 1 и 4. При этом на крайние колесные пары вместе с корпусами 38,39 тяговых электродвигателей действуют усилия, поворачивающие их к радиальному положению, благодаря чему уменьшается износ колесных пар, рельсов, возрастает коэффициент сцепления колес с рельсами, снижается излучение шума.

При противоположном направлении изгиба кривого участка пути поршень 19 золотника 5, смещаясь влево на величину, больше перекрыши Δ, открывает отверстия 21 и 22 и сжатый воздух поступает по трубопроводам 14, 15 в штоковые полости 43, 44 управляемых аппаратов 2 и 3 и бесштоковые полости 46, 49 аппаратов 1 и 4. При этом на крайние колесные пары действуют усилия, поворачивающие их к радиальному положению. При смещении поршней 19, 20 золотника 5 влево поршень 20 открывает отверстия 23 и 24 на выпуск и сжатый воздух выходит из бесштоковых полостей 47, 48 управляемых аппаратов 2 и 3 и штоковых полостей 42, 45 аппаратов 1 и 4 по трубопроводам 16 и 17 в полость 27 золотника 5 и из нее в атмосферу через отверстие 29. При смещении поршней 19 и 20 золотника 5 вправо воздух выходит из бесштоковых полостей 46, 49 управляемых аппаратов 1 и 4 и штоковых полостей 43, 44 аппаратов 2 и 3 по трубопроводам 14 и 15 через отверстия 21 и 22 в полость 26 золотника 5 и из нее в атмосферу через отверстие 28.

Сжатый воздух поступает в золотник 5 через двухрежимный регулятор давления 12, управляемый штоком 13, свободный конец которого укреплен на корпусе 8 тягового электродвигателя или тягового редуктора 9 средней колесной пары. Двухрежимный регулятор 12 отрегулирован так, что в кривых радиусов 500 ми более через него в золотник 5 поступает сжатый воздух меньшего давления, а в кривых радиусов менее 500 м шток 13 относительно корпуса двухрежимного регулятора 12 смещается на большую величину, при этом в золотник поступает сжатый воздух более высокого давления, так как необходимы более высокие усилия для поворота крайних колесных пар трехосной тележки к радиальному положению.

Под действием усилий управляемых упругих пневматических аппаратов 1, 2, 3, 4 крайние колесные пары вместе с корпусами 38, 39 тяговых электродвигателей поворачиваются к радиальному положению вокруг шарниров 40 и 41.

Соединение колесных пар с рамой трехосной тележки по второму варианту работает следующим образом.

Управляющий орган в виде цилиндрического пневматического золотника 5, снабженный двухрежимным регулятором давления 12, работает так же, как в первом варианте соединения. При смещении средней колесной пары, например, вправо сжатый воздух поступает по трубопроводам 57 и 58 в штоковую полость 52 управляемого упругого пневматического аппарата 50 и бесштоковую полость 55 аппарата 51. При этом возникают усилия в аппаратах, поворачивающие крайние колесные пары вокруг шарниров 40 и 41 к радиальному положению. При смещении средней колесной пары влево сжатый воздух поступает по трубопроводам 56 и 59 в бесштоковую полость 48 аппарата 50 и штоковую полость 53 аппарата 51. При этом крайние колесные пары поворачиваются к радиальному положению.

Устройство позволяет создавать необходимые усилия, поворачивающие крайние колесные пары к радиальному положению, благодаря определенному давлению воздуха, подаваемого к упругим пневматическим аппаратам через двухрежимный регулятор давления.

Такое устройство пригодно для применения как на вновь создаваемом железнодорожном транспортном средстве, так и при модернизации существующих транспортных средств с трехосными тележками.

Формула изобретения

1. Устройство для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь, содержащее управляемые упругие пневматические аппараты, включающие в себя штоковые и бесштоковые полости, и управляющий орган в виде цилиндрического пневматического золотника, корпус которого связан с рамой тележки и на штоке которого установлены два поршня, отверстия золотника соосны с трубопроводами, сообщающимися со штоковыми и бесштоковыми полостями управляемых пневматических аппаратов, а к средней полости золотника присоединен трубопровод от источника сжатого воздуха, отличающееся тем, что у каждой крайней колесной пары трехосной тележки установлены по два управляемых упругих пневматических аппарата, причем каждый из них соединен своим корпусом или штоком с рамой тележки и, соответственно, своим штоком или корпусом - с корпусом тягового электродвигателя, причем шток пневматического золотника связан с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары, а каждая внешняя полость золотника соединена трубопроводами с бесштоковыми полостями пневматических аппаратов своей стороны и штоковыми полостями этих аппаратов противоположной стороны и, кроме того, устройство снабжено двухрежимным регулятором давления сжатого воздуха, установленным на трубопроводе к золотнику от источника сжатого воздуха и соединенным своим штоком с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары.

2. Устройство для снижения бокового воздействия колесных пар железнодорожного транспортного средства на путь, содержащее управляемые упругие пневматические аппараты, включающие в себя штоковые и бесштоковые полости, и управляющий орган в виде цилиндрического пневматического золотника, корпус которого связан с рамой тележки и на штоке которого установлены два поршня, отверстия золотника соосны с трубопроводами, сообщающимися со штоковыми и бесштоковыми полостями управляемых пневматических аппаратов, а к средней полости золотника присоединен трубопровод от источника сжатого воздуха, отличающееся тем, что у каждой крайней колесной пары трехосной тележки установлены по одному управляемому упругому пневматическому аппарату, причем каждый из них соединен своим штоком или корпусом с рамой тележки и, соответственно, своим корпусом или штоком - с корпусом тягового электродвигателя, причем шток пневматического золотника связан с корпусом тягового редуктора или тягового электродвигателя средней колесной пары, одна внешняя полость золотника соединена трубопроводами с бесштоковой полостью пневматического аппарата одной крайней колесной пары и штоковой полостью аппарата другой крайней колесной пары, а другая внешняя полость золотника соединена со штоковой полостью пневматического аппарата первой крайней колесной пары и бесштоковой полостью пневматического аппарата другой крайней колесной пары и, кроме того, устройство снабжено двухрежимным регулятором давления сжатого воздуха, установленным на трубопроводе к золотнику от источника сжатого воздуха и соединенным своим штоком с корпусом тягового электродвигателя или тягового редуктора средней колесной пары.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3