Экипажная часть локомотива

Изобретение относится к области тягового подвижного состава рельсового транспорта, в частности к ходовой части локомотивов. Экипажная часть локомотива содержит кузов с автосцепками и две тележки, оснащенные тяговыми электродвигателями, колесными парами, двухсторонними тяговыми зубчатыми передачами и цельносварными рамами. Рамы тележек выполнены полуоткрытого типа, в которых концевые поперечные балки оснащены в средней части кронштейнами и расположены под кузовом навстречу друг другу. Наклонные тяги соединены с центральной частью рамы кузова, а поперечные средние балки выполнены с центральным отверстием, в котором с гарантированным зазором размещен страховочный шкворень, закрепленный на раме кузова. Продольные боковины рамы каждой тележки связаны с корпусами букс через гасители вертикальных колебаний и оперты на буксы через комплект буксовых пружин. Пружины внутри снабжены упругими ограничителями вертикальных перемещений, а в горизонтальном направлении соединены односторонними буксовыми поводками с упругими сферическими элементами. Достигается повышение эксплуатационной надежности локомотива путем улучшения его динамических показателей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области тягового подвижного состава рельсового транспорта, в частности к ходовой части локомотивов.

Известна экипажная часть электровозов ВЛ80, ВЛ10, ВЛ11, содержащая кузов с автосцепками, устройства для передачи веса кузова на тележки с помощью люлечных подвесок и шкворневыми устройствами для передачи сил тяги и торможения между тележками и кузовом, и две тележки, снабженные тяговыми электродвигателями и колесными парами, которые связаны с рамами тележек буксовыми поводками и пружинно-рессорным комплектом [1].

Недостатком известной экипажной части является то, что использование шкворневой связи между кузовом и тележками обуславливает необходимость применения специальных дополнительных устройств (догружателей) для обеспечения необходимого коэффициента использования сцепного веса локомотива. Применение догружателей усложняет конструкцию локомотива, но не обеспечивает необходимые тяговые свойства локомотива во всех режимах его работы.

Известна экипажная часть электровозов ВЛ85, ВЛ15, принятая в качестве прототипа, содержащая кузов с автосцепками и две, оснащенные тяговыми электродвигателями, колесными парами, двухсторонними тяговыми зубчатыми передачами, бесшкворневые тележки с цельносварными рамами, состоящими из двух продольных боковин, соединенных поперечными балками коробчатого сечения, в том числе средней и двумя концевыми, снабженных между кузовом и тележками комплектом винтовых пружин и устройствами для передачи продольных сил (тяги, торможения) между кузовом и тележками при помощи наклонных тяг, шарнирно связанных с рамами тележек, а с помощью упругих элементов с кронштейнами на раме кузова, а также снабженных устройствами для передачи вертикальных и горизонтальных поперечных сил между рамами тележек и буксами колесных пар с помощью пружин и поводков с упругими элементами. Экипажная часть содержит также устройства для передачи веса кузова на тележки с помощью люлечных подвесок, которые попарно расположены на каждой боковине рам тележек через соосно расположенные с подвесками пружины, а каждая наклонная тяга шарнирно соединена с кронштейном на средней балке тележки и с помощью короткой тяги и пакета упругих элементов с кронштейном, укрепленным на буферном брусе рамы кузова.

На боковинах рамы тележки приварены литые буксовые кронштейны, кронштейны для крепления гасителей колебаний, опоры люлечного подвешивания, накладки под горизонтальные ограничители. На средней балке (брусе) приварены кронштейны подвески тягового электродвигателя, крепления тяг продольной связи тележки с кузовом.

Рессорное подвешивание буксовой ступени состоит из листовой рессоры, шарнирно подвешенной к нижней части корпуса буксы и двух винтовых цилиндрических пружин, одним концом через прокладку шарнирно опирающихся на концы рессоры, а другим - на стойку, шарнирно сочлененную с буксовым кронштейном на раме тележки. Гаситель колебаний в буксовой ступени отсутствует.

Каждая букса колесной пары соединена с рамой тележки двумя буксовыми поводками с цилиндрическими упругими элементами. Буксы выполнены в виде литого корпуса с приливами для креплений: сбоку - буксовых поводков и снизу - рессор [2].

Применение наклонных тяг между кузовом и тележками обеспечивает достаточно высокий коэффициент использования сцепного веса локомотива. Однако известная конструкция экипажной части имеет следующие недостатки:

- при расположении пружин соосно с люлечными подвесками количество этих пружин определяется количеством люлечных подвесок, что ограничивает возможность увеличения статического прогиба второй ступени подвешивания. Тем самым ограничивается возможность улучшения динамических показателей локомотива, касающихся его воздействия на путь при увеличении конструкционной скорости экипажа;

- последовательное расположение в известной конструкции наклонной и короткой тяг ограничивает длину наклонной тяги при заданной длине и базе локомотива. Причем, чем меньше длина наклонной тяги, тем больше величина дополнительных усилий, действующих на путь при вписывании экипажа в кривые, и, следовательно, больше износ гребней бандажей и боковой поверхности головок рельсов;

- расположение в известной конструкции короткой тяги с упругими элементами и кронштейна, к которому они крепятся, под поглощающим аппаратом автосцепки обуславливает необходимость полного демонтажа короткой тяги с упругими элементами и кронштейна при демонтаже поглощающегося аппарата автосцепки, что увеличивает трудоемкость ремонта экипажной части в эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности локомотива путем улучшения его динамических показателей, в том числе снижение воздействия на путь и, как следствие, снижение износа бандажей колесных пар локомотива и рельсов, особенно при прохождении кривых участков пути, а также исключение необходимости демонтажа кронштейнов крепления наклонных тяг на буферном брусе для демонтажа поглощающего аппарата автосцепки при ремонте.

Указанный технический результат достигается тем, что в экипажной части локомотива, содержащей кузов с автосцепками и две тележки, оснащенные тяговыми электродвигателями, колесными парами, двухсторонними тяговыми зубчатыми передачами, цельносварными рамами, состоящими из двух продольных боковин, средней и концевой поперечных балок коробчатого сечения, снабженной между кузовом и тележками комплектом винтовых пружин и наклонными тягами, шарнирно закрепленными на рамах тележек и с помощью упругих элементов, соединенных с кронштейнами на раме кузова, а также снабженной буксовыми пружинами и буксовыми поводками с упругими элементами, рамы тележек выполнены полуоткрытого типа, в которых концевые поперечные балки оснащены в средней части кронштейнами и расположены под кузовом навстречу друг другу, наклонные тяги соединены с центральной частью рамы кузова, поперечные средние балки выполнены с центральным отверстием, в котором с гарантированным зазором размещен страховочный шкворень, закрепленный на раме кузова, а продольные боковины рамы каждой тележки связаны с корпусами букс через гасители вертикальных колебаний и оперты на буксы через комплект буксовых пружин, внутри снабженных упругими ограничителями вертикальных перемещений, а в горизонтальном направлении соединены односторонними буксовыми поводками с упругими сферическими элементами. Кроме того, между боковинами рамы каждой тележки и рамой кузова установлены гасители виляния симметрично относительно центра страховочного шкворня.

Существенными признаками изобретения, отличными от прототипа, являются следующие:

1. Тележки оснащены цельносварными рамами полуоткрытого типа, состоящими из двух боковин, средней и концевой поперечных балок коробчатого сечения.

2. Концевые поперечные балки рам тележек в средней части оснащены кронштейнами для соединения с наклонными тягами.

3. Концевые поперечные балки рам обеих тележек сориентированы под кузовом локомотива навстречу друг другу.

4. Наклонные тяги шарнирно соединяют концевые поперечные балки рам тележек с центральной частью рамы кузова локомотива.

5. Средние поперечные балки рам тележек выполнены с центральным отверстием, в котором с гарантированным зазором размещен страховочный шкворень, закрепленный на раме кузова.

6. Боковины рам тележек связаны в вертикальном направлении с корпусами букс через гасители колебаний и буксовые пружины, внутри снабженные упругими ограничителями вертикальных перемещений, а в горизонтальном направлении - односторонними буксовыми поводками.

7. Буксовые поводки выполнены со сферическими упругими элементами.

8. Между боковинами рамы каждой тележки и рамой кузова установлены гасители виляния симметрично относительно центра страховочного шкворня.

Поставленная в основу изобретения задача решается по совокупности существенных признаков.

На фиг.1 показан вид сбоку на экипажную часть локомотива; на фиг.2 - разрез А-А с фиг.1; на фиг.3 - вид Б с фиг.2; на фиг.4 - вид В с фиг.3.

Экипажная часть локомотива содержит кузов 1 с автосцепками 2, две тележки 3 (фиг.1). Кузов 1 опирается через комплект винтовых пружин 4 типа «флексикойл» на продольные две боковины 5 рам 6 тележек 3. Рама каждой тележки 3 выполнена цельносварной, полуоткрытого типа. Кроме упомянутых двух продольных боковин 5 она содержит также среднюю 7 и концевую 8 поперечные балки коробчатого сечения.

В средней поперечной балке 7 выполнено центральное отверстие 9, в котором с гарантированным зазором Δ размещен страховочный шкворень 10, закрепленный на раме 11 кузова 1 (фиг.1, 2). Зазор Δ выбирается из условия превышения максимальных возможных перемещений всех элементов кинематической цепи при передаче продольных сил между кузовом 1 и тележкой 3.

Концевая поперечная балка 8 рамы каждой тележки 3 в средней части оснащена кронштейном 12, на котором шарнирно закреплена наклонная тяга 13, для передачи продольных сил между кузовом 1 и тележками 3, которая вторым концом соединена через упругий элемент 14 с центральной частью рамы 11 кузова 1 (фиг.2, 3). Концевые поперечные балки 8 обеих тележек 3 расположены под кузовом 1 навстречу друг другу.

Между продольными боковинами 5 рамы 6 тележки 3 находятся (фиг.2) колесные пары 15 с буксами 16, тяговые электродвигатели 17, двухсторонние тяговые зубчатые передачи 18. Продольные боковины 5 рамы 6 каждой тележки 3 через комплект буксовых пружин 19 опираются (фиг.3) на буксы 16, которые в горизонтальном направлении соединены с продольными боковинами 5 односторонними буксовыми поводками 20, оснащенными упругими сферическими элементами 21, которые обеспечивают передачу вертикальных и горизонтальных поперечных сил между рамами тележек 3 и буксами 16 колесных пар 15. Внутри буксовых пружин 19 установлены упругие ограничители 22 вертикальных перемещений (фиг.4) для предотвращения просадки витка на виток.

Продольные боковины 5 рамы 6 каждой тележки 3 связаны с корпусами букс 16 через гасители 23 вертикальных колебаний. В кузовной ступени установлены гасители 24 вертикальных колебаний и горизонтальных 25 между тележкой 3 и кузовом 1. Также установлены упоры-ограничители 26 боковых перемещений и гасители 27 виляния между боковинами 5 рамы 6 каждой тележки 3 и рамой 11 кузова 1. Причем гасители 27 виляния установлены симметрично относительно центра страховочного шкворня 10.

Экипажная часть локомотива работает следующим образом.

При трогании локомотива вращательный момент от тяговых электродвигателей 17 передается через двухсторонние тяговые зубчатые передачи 18 на колесные пары 15. Возникающая в контакте колесных пар 15 с рельсами сила тяги передается через буксы 16 и буксовые поводки 20 на рамы 6 тележек 3 (балки 5, 8) и далее, через кронштейны 12, наклонные тяги 13, упругие элементы 14, передается на раму 11 кузова 1 и автосцепки 2.

При движении локомотива, вследствие наличия неровностей в профиле пути и при прохождении кривых участков пути, происходят перемещения кузова 1 (фиг.1) относительно рам 6 тележек 3 на винтовых пружинах 4, в пределах, допускаемых упором-ограничителем 26 боковых перемещений, которые демпфируются гасителями колебаний 24, 25, 27. Перемещения рам 6 тележек 3 относительно колесных пар 15 (на буксовых пружинах 19) в горизонтальном направлении ограничены пределами кинематических перемещений буксовых поводков 20, в т.ч. деформаций упругих сферических элементов 21, а вертикальные перемещения ограничены упругими ограничителями 22. Вертикальные колебания демпфируются гасителями 23.

Продольные колебания в экипажной части локомотива (в режимах трогания, торможения, при движении и взаимодействии с составом) демпфируются упругими элементами 14 и поглощающими аппаратами автосцепок 2, а также гасителями колебаний 24, 27.

При вписывании в кривые и повороте тележек 3 под кузовом 1 происходит перекос наклонной тяги 13 в горизонтальной плоскости. Причем, чем больше длина наклонной тяги 13, тем меньше ее перекос и меньше боковые усилия на гребни бандажей колесных пар 15 локомотива и, следовательно, меньше износ гребней бандажа. В связи с этим длина наклонной тяги 13 увеличена по сравнению с прототипом, что также позволяет снизить деформации упругих элементов 14 и повысить их долговечность.

В случае обрыва наклонной тяги 13 или существенного повреждения кронштейна 12 и упругого элемента 14, сила тяги может передаваться через страховочный шкворень 10 и среднюю поперечную балку 7 рамы 6 тележки 3 (после выборки гарантийного зазора Δ в центральном отверстии 9).

Благодаря полуоткрытой форме рам, удалось максимально приблизить тележки 3 к автосцепкам 2 и тем самым значительно улучшить условия вписывания в кривые и снизить воздействие на путь. При этом достигается доступность обслуживания и демонтажа автосцепки 2 без необходимости демонтажа оборудования, установленного на тележке 3.

Таким образом, заявляемая экипажная часть локомотива значительно повышает надежность локомотива путем совершенствования конструкции, следовательно, улучшения его динамических показателей, снижения воздействия локомотива на путь и сокращения расходов на содержание и ремонт, что, в свою очередь, позволит осуществлять повышенный объем перевозок с меньшими затратами.

Источники информации

1. Электровоз ВЛ10. Руководство по эксплуатации. - М., Транспорт, 1975, 12-29, рис.3-17.

2. Электровоз ВЛ85. Руководство по эксплуатации. М., Транспорт, 1992, 9-21, рис.23-215.

1. Экипажная часть локомотива, содержащая кузов с автосцепками и две тележки, оснащенные тяговыми электродвигателями, колесными парами, двухсторонними тяговыми зубчатыми передачами, цельносварными рамами, состоящими из двух продольных боковин, средней и концевой поперечных балок коробчатого сечения, снабженная между кузовом и тележками комплектом винтовых пружин и наклонными тягами, шарнирно закрепленными на рамах тележек и с помощью упругих элементов соединенных с кронштейнами на раме кузова, а также снабженная буксовыми пружинами и буксовыми поводками с упругими элементами, отличающаяся тем, что рамы тележек выполнены полуоткрытого типа, в которых концевые поперечные балки оснащены в средней части кронштейнами и расположены под кузовом навстречу друг другу, наклонные тяги соединены с центральной частью рамы кузова, поперечные средние балки выполнены с центральным отверстием, в котором с гарантированным зазором размещен страховочный шкворень, закрепленный на раме кузова, а продольные боковины рамы каждой тележки связаны с корпусами букс через гасители вертикальных колебаний и оперты на буксы через комплект буксовых пружин, внутри снабженных упругими ограничителями вертикальных перемещений, а в горизонтальном направлении соединены односторонними буксовыми поводками с упругими сферическими элементами.

2. Экипажная часть локомотива по п.1, отличающаяся тем, что между боковинами рамы каждой тележки и рамой кузова установлены гасители виляния симметрично относительно центра страховочного шкворня.