Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и касается устройства продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства (ТТС). ТТС содержит кузов или раму 1, тяговые тележки 3 с колесными парами 5 с буксами 6. Кузов или рама снабжены шкворнями или кронштейнами 15 с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами 21, соединенными поводками или тягами 16 с буксами, с шарнирами 17 с консистентной или жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней, поперечных траверс и тяг, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей. По другому варианту указанные выше поперечные траверсы соединены со шкворнями 14 или кронштейнами, закрепленными на тележках. Технический результат - улучшение тяговых качеств ТТС, снижение динамических нагрузок, повышение допустимых скоростей движения, снижение сопротивления движению, снижение расхода топлива и износа деталей, уменьшение габарита тележки, улучшение использования подкузовного пространства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к грузовым, пассажирским, маневровым тепловозам и электровозам, и касается конструкции устройств, предназначенных для передачи силы тяги и тормозной силы от тележки на раму или кузов железнодорожного тягового транспортного средства.

Известно устройство продольной связи тележки с кузовом тепловоза ТЭ2, содержащее шкворень, установленный на кузове тепловоза, и поперечную шкворневую литую балку, приваренную своими лапами к брусковым боковинам рамы тележки, в центре которой установлен подпятник с отверстием для шкворня, а по бокам установлены скользуны (Тепловозы. С.А.Шафрановский и др., "Транспорт", 1964, стр.270).

Недостатками такой конструкции являются низкие тяговые качества, высокие динамические нагрузки в узлах экипажа, особенно при движении в кривых участках пути, низкие допустимые скорости движения, высокое сопротивление движению и соответственно высокий расход топлива и высокие износы деталей и узлов экипажа.

Известно устройство продольной связи тележки с кузовом тепловоза 2ТЭ116, содержащее шкворень, установленный на кузове тепловоза, и продольную шкворневую балку коробчатого сечения с прямоугольным гнездом для размещения шкворня и пружин возвращающего устройства, приваренную сверху к двум средним междурамным креплениям рамы тележки (Тепловозы, под редакцией Н.И.Панова, "Машиностроение", 1976, стр.414).

Недостатками такой конструкции несмотря на наличие возвращающего устройства остаются те же самые недостатки, что и у тепловоза ТЭ2, в несколько меньшей степени.

Известно также устройство продольной связи тележки с кузовом локомотива, содержащее тяги, шарнирно соединяющие раму тележки с кузовом локомотива, каждая из которых одним концом шарнирно соединена с рычагом, который вторым концом установлен на торсионном валу, закрепленном своими концами в торцевой поперечине рамы тележки или в ее боковинах, при этом рычаг снабжен соосными с торсионным валом цапфами, которыми он закреплен в торцевой поперечине рамы тележки или в кронштейне, установленном на раме тележки (Патент РФ №2176604, кл. В 61 F 5/00).

Недостатками этого устройства являются большой габарит тележки по длине, создаваемый концевыми тягами, что затрудняет использование подкузовного пространства и может привести к росту габарита локомотива.

Техническим результатом изобретения является понижение габарита тележки по длине, улучшение использования подкузовного пространства, улучшение тяговых качеств, снижение динамических нагрузок в узлах экипажа, повышение допустимых скоростей движения, снижение сопротивления движению, снижение расхода топлива и износа деталей железнодорожного тягового транспортного средства

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем кузов или раму с автосцепками, опирающиеся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни или кронштейны, кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства, снабжены съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами поводками с буксами по одному на буксу крайней колесной пары каждой тележки, расположенными ниже осей колесных пар горизонтально, с консистентной смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа, а также снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

Такой же технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем кузов с автосцепками, опирающийся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни, кузов железнодорожного тягового транспортного средства снабжен съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами со съемными тяговыми шкворнями, которыми снабжены рамы тележек по два на каждую тележку, поводками по два на тележку, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях горизонтально на уровне осей, с консистентной смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа, а также снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

Пример 1

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем раму с автосцепками, опирающуюся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни, рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжена съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами тягами с буксами по одной на буксу крайней колесной пары каждой тележки, расположенными ниже осей колесных пар под углом к горизонту с шарнирами с консистентной смазкой, размещаемой в полостях траверс и тяг, и консистентной смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, с обеспечением возможности вращения одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей, кроме того, оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа, а также снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

Такой же технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем раму с автосцепками, опирающуюся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни, рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжена съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами с несъемными тяговыми кронштейнами, которыми снабжены рамы тележек по два на каждую тележку, тягами по две на тележку, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях под углом к горизонту ниже осей, с шарнирами с консистентной смазкой, размещаемой в полостях поперечных траверс и тяг, и жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней, с обеспечением возможности вращения одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей, кроме того, оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа, а также снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

Пример 2

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем раму с автосцепками, опирающуюся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые кронштейны, рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжена несъемными тяговыми кронштейнами по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами тягами с буксами по одной на буксу крайней колесной пары каждой тележки, расположенными ниже осей колесных пар под углом к горизонту с резинометаллическими шарнирами, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа, а также снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

Такой же технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем раму с автосцепками, опирающуюся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые кронштейны, рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжена несъемными тяговыми кронштейнами по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами с несъемными тяговыми кронштейнами, которыми снабжены рамы тележек по два на каждую тележку, тягами по две на тележку, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях под углом к горизонту ниже уровня осей, с резинометаллическими шарнирами, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира, кроме того, оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа, а также снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

Положение поводков и тяг относительно осей колесных пар и горизонта является средствами экономической и технической оптимизации тяговых и динамических качеств для каждого конкретного транспортного средства, которую проводит разработчик конкретного транспортного средства в соответствии с описанием изобретения по техническим требованиям и характеристикам, предъявляемым к этому транспортному средству техническим заданием (ТЗ) на его разработку, включающим в себя требования по величине тяги, положение автосцепки по высоте, расстояние между автосцепками, расстояния между осями колесных пар, жесткость ступеней рессорного подвешивания, тип привода, радиус проходимой кривой и др.

Предлагаемое устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства представлено на чертежах, где

на фиг.1 изображено устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, общий вид;

на фиг.2 изображен вид сверху на фиг.1;

на фиг.3 изображено устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, общий вид;

на фиг.4 изображен вид сверху на фиг.3;

на фиг.5 изображено сечение А-А на фиг.2;

на фиг.6 изображено сечение Б-Б на фиг.4;

на фиг.7 изображена тяга с системой жидкого смазывания.

Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства работает следующим образом: при включении тяговых электродвигателей 4 колесные пары 5 начинают вращаться и в зонах контакта колес с рельсами создают тяговые усилия, которые с колес через оси колесных пар передаются на их буксы 6, с которых буксовыми поводками 9 передаются на раму тележки 8, или с крайних колесных пар 5 через шарниры 17 или резинометаллические шарниры 18 с осями шарниров 30 непосредственно на тяги 16. С рамы тележки 8 тяговые усилия буксовыми поводками 9 крайних колесных пар 5 и буксами 6 этих колесных пар через шарниры 17 или 18 с осями шарниров 30 передаются на тяги 16. Или с рамы тележки 8 тяговые усилия передаются на тяги 16 через кронштейны рам тележек 20, тяговые шкворни тележек 14 и шарниры 17 или 18.

С тяг 16 через вторые шарниры 17 или 18 тяговые усилия передаются на поперечную траверсу 21, с которой передаются на тяговый шкворень кузова 13, при этом продольные и поперечные составляющие усилий в тягах 16 передаются через поверхности кинематической пары вращения вокруг вертикальной оси с суммарным моментом этих сил относительно этой оси равным нулю, а вертикальные составляющие через упорный пятник 22 и упорный подшипник 28, или полные усилия с тяг 16 передаются на тяговый шкворень кузова 13 резинометаллическим шарниром траверсы 19 без их разложения на составляющие. Далее тяговые усилия с тяговых шкворней кузова 13 тяговыми кронштейнами 15 передаются на кузов или его раму 1 и далее на автосцепку. При этом железнодорожное тяговое транспортное средство совместно с прицепным подвижным составом приходит в движение.

Расположение тяг 16 с шарнирами 17 или 18 ниже уровня оси автосцепки и ниже уровня передачи тяговых усилий обычным шкворневым устройством обеспечивает выравнивание нагрузок по осям тележки (снижение разности вертикальных и тяговых нагрузок между осями тележки). При предварительных расчетах выравнивание вертикальных нагрузок на оси может быть оценено по выражению

ΔR=T·((H-h)/L+sinα),

где Т - расчетное тяговое усилие тележки;

Н - высота над уровнем головки рельса передачи тягового усилия тележки на кузов обычным шкворневым устройством;

h - высота над уровнем головки рельса передачи шарниров 17 или 18 предлагаемого устройства;

L - база тележки;

α - угол наклона тяг 16 относительно горизонта.

Одновременно увеличение расчетного тягового усилия тележки может быть оценено по выражению

ΔT=Ψ·ΔR=Ψ·T·((H-h)/L+sinα),

где Ψ - коэффициент сцепления колес с рельсами.

Обеспечение вращения поперечной траверсы 21 относительно вертикальной оси тягового шкворня кузова 13 приводит к выравниванию усилий в тягах 16, что в свою очередь приводит к выравниванию тяговых усилий на правых и левых колесах колесных пар 5 тележки (к выравниванию сил крипа) как при движении в прямых участках пути, так и в криволинейных участках.

Тяги 16, снабженные шарнирами 17 или 18, кроме выравнивания нагрузок обеспечивают возможность вращения тележки 3 относительно кузова 1 вокруг поперечной и продольной осей, а также поперечное перемещение тележки относительно кузова величиной не ниже величины, допускаемой рессорным подвешиванием 2 с ограничителем поперечных перемещений 12. Это в свою очередь приводит к эффективному гашению колебаний тележки вертикальными 10 и горизонтальными 11 гидравлическими гасителями колебаний и снижению динамических нагрузок в прямых и кривых участках пути.

Снабжение устройства шкворневой системой жидкого смазывания 29, а также системой жидкостного смазывания тяг 26, закрытых уплотнениями 23 и 27 прокладками 24 с крышками 25, обеспечивает смазывание трущихся поверхностей шкворневых узлов и шарниров длительное время без его обслуживания.

Снабжение устройства смещенным в сторону середины кузова 1 устройством ограничения его относа 12 приводит к перераспределению центробежных сил, возникающих при движении в кривых участках пути между осями со снижением бокового давления на гребень набегающего колеса передней оси, и улучшает установку тележки в кривой, приближая ее к хордовому положению.

Снабжение устройства устройством управления поворотом тележек 32, установленным на рамах 8 тележек 3 или на кузове 1, приводит к обеспечению возможности управления положением тележек 3 при их движении в кривых участках пути, что в свою очередь приводит к выравниванию с одновременным снижением динамических давлений на гребни колес всех осей.

Все это и приводит к понижению габарита тележки по длине, улучшению использования подкузовного пространства, к улучшению тяговых качеств, снижению динамических нагрузок в узлах экипажа, повышению допустимых скоростей движения, снижению сопротивления движению, снижению расхода топлива и износа деталей железнодорожного тягового транспортного средства.

1. Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащее кузов или раму с автосцепками, опирающиеся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни или кронштейны, отличающееся тем, что кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжены съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами поводками или тягами с буксами по одному или одной на буксу крайней колесной пары каждой тележки, расположенными ниже осей колесных пар горизонтально или под углом к горизонту, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней или кронштейнов, поперечных траверс и тяг, или резинометаллическими шарнирами, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей.

2. Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа.

3. Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.

4. Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащее кузов или раму с автосцепками, опирающиеся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на тяговые тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни или кронштейны, отличающееся тем, что кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства снабжены съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку с закрепленными на них с возможностью вращения относительно вертикальной оси поперечными траверсами по одной на тележку, соединенными своими концами со съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами, которыми снабжены рамы тележек по два на каждую тележку, тягами по две на тележку, расположенными симметрично в боковых продольных вертикальных плоскостях горизонтально или под углом к горизонту на уровне осей или ниже их, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях тяговых шкворней или кронштейнов, поперечных траверс и тяг, или резинометаллическими шарнирами, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей.

5. Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено смещенным в сторону середины кузова устройством ограничения его относа.

6. Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено устройством управления поворотом тележек, установленным на рамах тележек или на кузове.