Результат интеллектуальной деятельности: ЭКИПАЖ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и может быть использовано в конструкциях тележек пассажирских вагонов железнодорожного подвижного состава.

В течение последних десятилетий возрастают темпы износа колес подвижного состава и рельсов. Задачей, стоящей перед исследователями и разработчиками, является создание экипажа рельсового транспорта, который позволил бы улучшить вписывание в кривые участки пути и уменьшить износ гребней колес экипажа, снизить сопротивление движению и сократить затраты на текущее содержание пути.

В настоящее время вопросы вписывания в кривую решаются несколькими способами.

Известна тележка для железнодорожных вагонов с изменяющейся колеей между колесами (патент RU 2123952, МПК B61F 7/00, опубл. 27.12.1998 г.). Тележка содержит раму и колеса, установленные на раме при помощи подвески и с возможностью перемещения поперек тележки. Подвеска состоит из четырех кронштейнов, спиральных пружин и гасителей вертикальных колебаний. На одном конце каждого кронштейна при помощи подшипниковых узлов закреплены колеса, с гасителями колебаний соединены вторые концы кронштейнов, которые закреплены на раме при помощи шарниров. Спиральные пружины опираются нижними концами на нижнюю часть рамы, а вторые концы кронштейнов опираются на спиральные пружины. Каждое колесо выполнено с тормозными дисками и закреплено на полуоси, на концах которой установлены подшипниковые узлы с цилиндрическими поверхностями для опирания соответствующего кронштейна.

Недостатком этой конструкции является увеличение неподрессоренной массы из-за введения дополнительных буксовых узлов и, как следствие, ухудшение динамических свойств экипажа, а также необходимость дополнительного технического обслуживания элементов осевого узла.

Известен экипаж рельсового транспортного средства (патент RU 2090403, МПК B61F 5/00, B61F 3/04, опубл. 20.09.1997 г.), содержащий раму, колеса, которые жестко закреплены на полуосях, установленных на раме, тяговый электродвигатель и управляющий электродвигатель. Тяговый электродвигатель соединен с полуосями механизмами передачи. Управляющий электродвигатель соединен через цилиндрическую и червячную передачи и промежуточные зубчатые колеса с центральными шестернями, которые жестко закреплены на соответствующих полуосях.

Недостатком данной конструкции является увеличение неподрессоренной массы из-за установки дополнительного специального привода, что, в свою очередь, приводит к ухудшению динамических свойств экипажа, а также необходимость дополнительного технического обслуживания конструктивных элементов, которые восприимчивы к рабочим зазорам и требуют многочисленных и частых регулировок.

Известна железнодорожная тележка с независимыми колесами, самоустанавливающимися в зависимости от кривизны пути (международная публикация WO 2006/027485 А1, МПК B61F 3/16, B61F 5/44, B61F 7/00, опубл. 16.03.2006 г.), которая состоит из рамы тележки, сочлененной с кузовом по вертикальной оси, двух поперечных траверс, опирающихся на раму тележки с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, поворотных (маятниковых) кронштейнов, несущих с одного из его краев колесо, независимое от других колес, при этом каждый из кронштейнов соединен с другого края с горизонтальной и поперечной осью одной из траверс, тогда как каждая траверса соединена с пневматическими или гидравлическими вспомогательными устройствами, выполняющими сравнение геометрической осевой линии тележки с геометрической осевой линией кузова транспортного средства, электродвигателей и привода, расположенных между двух сочлененных кронштейнов, для каждого из колес цепь питания электродвигателей находится под управлением электронного устройства, срабатывающего на воздействие токов управления от устройства сравнения геометрической осевой линии тележки с геометрической осевой линией кузова транспортного средства.

Недостатком конструкции является увеличение массы тележки за счет дополнительной рамы из поперечных траверс, увеличение неподрессоренной массы за счет электродвигателя и привода для каждого из колес, что ухудшает динамические характеристики тележки, увеличение эксплуатационных расходов и необходимость дополнительного технического обслуживания из-за усложнения конструкции тележки.

Известен промышленный вагон с дифференциальными колесными парами (патент RU 2491195, МПК B61F 5/00, B61F 3/04, опубл. 27.03.2013 г.), принятый за прототип. Вагон содержит тележки с колесными парами, каждая из которых включает ось, два колеса, одно из которых напрессовано на ось, две клеммы с разъемными ступицами, установленные в проточках с двух сторон от вращающегося колеса.

Недостатком этой конструкции является возникновение износа подступичной части оси и ступицы колесных пар из-за трения между контактирующими поверхностями, и, как следствие, необходимость обеспечения смазывания и дополнительного технического обслуживания этого узла трения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение износа подступичной части осей и ступиц колесных пар, а также снижение износа контактных поверхностей колес с рельсом за счет возможности дифференциального вращения колес и устранение затрат на техническое обслуживание дополнительных узлов трения экипажа.

Для достижения указанного технического результата в экипаже рельсового транспортного средства, имеющего бортовое электричество, состоящего из рамы, колесных пар, колеса которых жестко напрессованы на оси, в одно из колес каждой колесной пары встроена электромагнитная муфта, электрически связанная с соответствующим датчиком, установленным на раме экипажа, реагирующим на изменение угла α между геометрической осью колесной пары и поперечной геометрической осью рамы экипажа и осуществляющим автоматическое включение и выключение электромагнитной муфты в зависимости от положения геометрической оси колесной пары относительно поперечной геометрической оси рамы экипажа.

На чертеже изображен экипаж рельсового транспортного средства, имеющего бортовое электричество.

Экипаж рельсового транспортного средства содержит колесные пары 1, на оси 2 которых жестко напрессованы колеса 3 и 4. В колесо 3 каждой колесной пары встроена электромагнитная муфта 5, электрически связанная с соответствующим датчиком 6, установленным на раме 7 экипажа и реагирующим на изменение угла α между геометрической осью 8 колесной пары 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа.

Экипаж рельсового транспортного средства работает следующим образом.

Датчики 6 непрерывно отслеживают изменение угла α между геометрической осью 8 колесной пары 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа. Предварительно устанавливается диапазон измеряемых значений для датчиков 6 в пределах, соответствующих углу вхождения в кривую пути и выхода из кривой пути экипажем транспортного средства, при которых датчики 6 автоматически срабатывают и передают электрический сигнал на соответствующую электромагнитную муфту 5, встроенную в колесо 3 каждой колесной пары. При прохождении рельсовым транспортным средством прямого участка пути датчики 6 не реагируют на незначительные изменения угла α, т.е. при значениях угла α между геометрической осью 8 колесной пары 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа, не входящих в заданный диапазон, электрическая цепь замкнута, соответствующая электромагнитная муфта 5 включена. Колесо 3 каждой колесной пары, в которое встроена электромагнитная муфта 5, остается жестким, а сама колесная пара 1 движется по прямому участку пути как единое целое.

При вхождении экипажа рельсового транспортного средства в кривую пути между геометрической осью 8 колесных пар 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа появляется некоторый угол α, входящий в диапазон измеряемых величин. Датчики 6 реагируют на изменение положения геометрической оси 8 колесной пары 1 относительно поперечной геометрической оси 9 рамы 7 экипажа, находящееся в диапазоне измеряемых величин, что влечет за собой размыкание электрической цепи, в результате колесо 3 каждой колесной пары получает дополнительную степень свободы, позволяющую ему иметь собственную скорость вращения независимо от соосного ему колеса 4. Поэтому колеса 3 и 4, находящиеся на одной жесткой оси 2, будут иметь разные угловые перемещения, что обеспечит вхождение экипажа в кривую пути с осями 2 колесных пар 1, установленными вдоль радиуса R поворота, тем самым снизив износ контактных поверхностей колес с рельсом.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет устранить износ подступичной части осей и ступиц колесных пар, снизить износ контактных поверхностей колес с рельсом за счет возможности дифференциального вращения колес и устранить затраты на техническое обслуживание дополнительных узлов трения экипажа.