Результат интеллектуальной деятельности: ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ВАГОН С МИНИМИЗАЦИЕЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ СОСТАВ

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к подвеске железнодорожного вагона, и предназначено для минимизации действия центробежных сил, воздействующих на вагон на поворотах, опасных участках железной дороги и для преобразования механической энергии вибрации в электрическую энергию на прямых участках железной дороги.

Известны способ и устройство для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на две тележки рельсового транспортного средства (патент РФ №2015048, B61F 5/02, 1994 г). В этом изобретении поперечные силы, возникающие при вхождении в поворот, равномерно распределяются между первой и второй тележкой с помощью торсионного вала.

Недостаток устройства в том, что оно не перераспределяет поперечные нагрузки между бортами тележки.

Известна тележка грузового вагона изобретателя Р. Панагина [Ingegneria Ferroviaria, 1986, №9, р. 628-655], которая обеспечивает радиальную установку колесных пар в кривых и имеет рессорное подвешивание с переменной, зависящей от нагрузки жесткостью. Кузов вагона опирается на тележку через сферический подпятник и скользуны. Основная нагрузка воспринимается боковыми скользунами. Подпятниковая отливка опирается на подрессорную балку через резиновые элементы. В подрессорной балке также установлены оси поворотных балок (балансиров), которые попарно соединены с каждой стороны тележки продольными штоками, на которых установлены цилиндрические пружины с постоянной жесткостью. Свободный конец каждого балансира опирается на цилиндрическую буксу через кольцевой резиновый элемент. В буксах установлены подшипники с бочкообразными роликами, допускающие условие перемещения между осью колесной пары и продольным балансиром без дополнительного нагружения буксового резинового элемента. Величина углов поворота колесных пар зависит от массы вагона, высоты расположения его центра масс и величины центробежного ускорения.

Недостатком конструкции является то, что, несмотря на возможность радиальной установки осей колесных пар при прохождении криволинейных участков пути, корпус вагона накреняется наружу, в сторону, обратную центру кривизны. При этом пол вагона накреняется в сторону, обратную центру поворота, что приводит к смещению груза, особенно сыпучего. В этом случае происходит перегрузка одного борта. Радиальная установка осей сохраняется и на прямолинейном участке, где условия движения только ухудшаются, даже по сравнению с обычными тележками, т.е. положительный эффект превращается в свою противоположность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является железнодорожный вагон и боковая опора кузова вагона на тележку [Тяжелое машиностроение. №10, 2000, с. 33]. В этой конструкции надрессорная балка тележки опирается через пружины рессорного подвешивания на боковые рамы, кроме того, на раме кузова закреплены верхние корпуса боковых опор, имеющих плоскую рабочую поверхность, а на надрессорной балке установлены нижние корпуса боковых опор с роликами, причем каждый нижний корпус боковой опоры через ролик поджат упругими элементами к верхнему корпусу боковой опоры с плоской рабочей поверхностью.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности, обусловленные повышенными колебаниями на прямых участках пути.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение уровня регулирования положения кузова железнодорожного вагона, а также минимизация центробежных сил, воздействующих на железнодорожный вагон на поворотах и опасных участках железной дороги.

Техническим результатом является повышение плавности хода, обеспечение минимизации кренов, ударных нагрузок и преобразование энергии колебаний в электрическую энергию.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что железнодорожный вагон, содержащий надрессорную балку, опирающуюся через пружины рессорного подвешивания на боковые рамы, согласно изобретению, содержит линейный электромеханический преобразователь энергии, соединенный последовательно через силовой выход блока управления с усилителями сигналов, датчиком горизонта, при этом линейный электромеханический преобразователь энергии установлен между надрессорной балкой и боковой рамой, а между колесными парами под надрессорной балкой расположен аккумулятор, с возможностью накопления энергии, вырабатываемой на прямых участках пути и питания линейного электромеханического преобразователя на поворотах.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен вид сбоку железнодорожного вагона с минимизаций центробежных сил, воздействующих на железнодорожный состав. На фиг. 2 изображен вид сверху железнодорожного вагона с минимизаций центробежных сил, воздействующих на железнодорожный состав. На фиг. 3 изображена структурная схема подключения линейного электромеханического преобразователя с системой управления.

Предложенное устройство содержит (фиг. 1, фиг. 2): надрессорную балку 1, опирающуюся через пружины рессорного подвешивания 2 и линейный электромеханический преобразователь энергии 3 на боковые рамы 4, которые механически связаны с колесными парами 5. Линейный электромеханический преобразователь энергии 3 соединен последовательно с силовым выходом 6 (фиг. 3) блока управления 7 с усилителями сигналов 8, датчиком горизонта 9 и выводом управления 10, связанным с блоком управления 7. Кроме того, силовой выход 6 связан с аккумулятором 11, установленным между колесными парами 5 под надрессорной балкой 1. На боковых рамах 4 в непосредственной близости с колесом колесной пары 5 расположен тормозной башмак 12.

Предложенное устройство работает следующим образом: при движении железнодорожного состава по изгибу (повороте) железной дороги возникает центробежная сила инерции, которая стремится сместить железнодорожный состав в сторону от траектории движения, датчик горизонта 9 определяет уровень крена и передает величину на усилители сигналов датчиков 8, от которых сигнал управления поступает на вывод управления 10 блока управления 7. Исходя из величины крена по силовому выходу 6 блока управления 10 на выводы линейного электромеханического преобразователя энергии 3 от аккумулятора 11 подается электрический ток, в результате линейный электромеханический преобразователь энергии 3 наклоняет надрессорную балку 1, минимизируя тем самым воздействие центробежных сил на железнодорожный состав. Если железнодорожный состав движется по прямому участку железной дороги и датчик горизонта 9 определяет, что крены минимальны, линейный электромеханический преобразователь энергии 3 работает в режиме генератора, запасая электрическую энергию в аккумуляторе 11. Для минимизации ударных нагрузок и обеспечения хода штока линейного электромеханического преобразователя энергии 3 на прямых участках железной дороги на боковой раме 4 установлены пружины рессорного подвешивания 2.

Итак, заявленное изобретение позволяет расширить функциональные возможности и повысить уровень регулирования положения кузова железнодорожного вагона, а также минимизировать центробежные силы, воздействующие на железнодорожный вагон на поворотах и опасных участках железной дороги.

Таким образом, повышается плавность хода, обеспечивается минимизация кренов, ударных нагрузок и достигается преобразование энергии колебаний вагона в электрическую энергию.