Результат интеллектуальной деятельности: ТЕЛЕЖКА РЕЛЬСОВАЯ

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано для перевозки тяжелых крупногабаритных грузов по железнодорожному пути, в частности при транспортировании камер специального назначения (КСН), отвечающих требованиям экологической безопасности.

Для обеспечения транспортирования КСН необходимо учитывать условия эксплуатации, многообразие используемых транспортных средств (автомобильный, железнодорожный, морской), а также особенности рельсового пути. С точки зрения безопасности КСН, предназначенные для локализации продуктов взрыва, после эксперимента содержат помимо взрывчатого вещества высокотоксичные и экологически опасные продукты. В случае создания нештатной ситуации, связанной с дефектами рельсового пути (перепад между рельсами в горизонте, отклонения по ширине колеи, ступеньки при стыке рельс), возможен удар колес тележки о ступеньки стыков рельс с возможным разрушением подшипников колес и опрокидыванию камеры и ее разгерметизации, что недопустимо с точки зрения безопасности проводимых экспериментов.

Известны рельсовые вагонные двухосные тележки, буксы колесных пар которых жестко связаны с рамой транспортного средства, а колеса имеют реборды. В результате взаимодействия реборд колес с головками рельсов осуществляется поворот транспортного средства на криволинейных участках рельсового пути [авт.св. СССР №818977, B65G 17/06, опубл. 07.04.1981].

Недостатком данной тележки является вероятность зависания одного-двух колес тележки на участках рельсового пути, имеющего дефекты (отклонения от плоскости, перепад между рельсами в горизонте и отклонения по ширине колеи), что вызовет значительные перегрузки в элементах тележки и транспортного средства. Процесс транспортирования КСН с помощью данной тележки может привести к опрокидыванию камеры и ее разгерметизации, что недопустимо в связи с требованиями безопасности, связанными с КСН.

Известна тележка рельсовая [патент РФ №2267425, B61F 13/06, B61F 3/16, B61F 5/14, B61F 5/16, B61F 5/52, опубл. 10.01.2006], содержащая опорную платформу и ходовые колеса с ребордами, установленные на осях и имеющие подшипники.

Платформа представляет собой поперечную балку, шкворень с опорной пятой и боковые скользуны. Ходовые колеса размещены на осях двух двухосных рам, подвижно закрепленных на концевых посадочных валах поперечной балки, имеющей две опорные пластины и шарнирный подшипник. Шкворень с опорной пятой и боковые скользуны размещены в плите, установленной на шарнирный подшипник опорной пятой шкворня и закрепленной в шарнирном подшипнике гайкой, навернутой на шкворень. Боковые скользуны подпружинены и контактируют с опорными пластинами поперечной балки. Плита имеет элементы сопряжения с транспортным средством, а плоскость сопряжения плиты с транспортным средством расположена ниже верхнего уровня колес.

Данное устройство принимается за прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому.

Выполнение данной тележки в таком виде позволяет решить проблему обеспечения постоянного контакта колес по криволинейным участкам рельсового пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути.

Однако недостатком прототипа является то, что для решения этой проблемы данная конструкция тележки достаточно сложна и характеризуется повышенными затратами на изготовление и обслуживание шкворневых узлов, содержащих трущиеся поверхности, требующие наличия смазки и периодического ухода.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является обеспечение условия надежного контакта колес при движении по криволинейным участкам рельсового пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути при транспортировании КСН, отвечающей требованиям экологической безопасности, упрощение конструкции и снижение затрат на обслуживание тележки.

Указанный технический результат достигается тем, что в тележке рельсовой, содержащей опорную платформу и ходовые колеса с ребордами, размещенные на осях и имеющие подшипники, согласно изобретению каждое колесо размещено в отдельном корпусе, прикрепленном к опорной платформе в виде ложемента, и насажено на ось в самоустанавливающиеся радиальные сферические подшипники, в каждый корпус введена с возможностью перемещения относительно него скрепленная с осью подпружиненная опора, в боковых стенках корпуса выполнены вертикальные направляющие пазы, в которые введены концы оси с возможностью перемещения вдоль каждого паза, длина которого ограничена рабочим ходом пружины.

Технический результат достигается тем, что предложенное устройство отличается простотой конструкции и доступностью изготовления. Вместе с этим установка каждого колеса в отдельный корпус, прикрепленный к опорной платформе в виде ложемента, и насадка колеса на ось в самоустанавливающиеся радиальные сферические подшипники дает возможность колесам тележки раздельно вращаться, наклоняться в любую сторону и поджиматься к головке рельса независимо (отдельно) друг от друга, при этом находиться в надежном контакте с рельсами при движении по криволинейным участкам рельсового пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути. Наличие в устройстве самоустанавливающихся радиальных сферических подшипников, представляющих собой плавающую опору, дает возможность осевого перемещения одной обоймы относительно другой. Данные подшипники, предназначенные для восприятия радиальных и осевых сил любого направления и допускающие значительный перекос колесной оси относительно самого колеса, позволяют компенсировать перепады между рельсами в горизонте, ступеньки в стыках рельс и наклоны рельс относительно друг друга. Кроме этого, данный вид подшипников отличается значительной грузоподъемностью, что важно для транспортирования крупногабаритных КСН. Это свойство данных подшипников позволяет использовать их в ответственных случаях, отвечающих требованиям экологической безопасности, которыми являются транспортирование КСН после проведения взрывного эксперимента.

Кроме этого, введение в каждый корпус с возможностью перемещения относительно него скрепленной с осью подпружиненной опоры, а также выполнение в боковых стенках корпуса вертикальных направляющих пазов, в которые введены концы оси с возможностью перемещения вдоль каждого паза, длина которого ограничена рабочим ходом пружины, позволяет осуществлять перемещение колеса по вертикали с постоянным необходимым прижимом колес к рельсам. Количеством пружин регулируют ход колеса и усилие поджатия соответственно, что также дает возможность колесам постоянно находиться в надежном контакте с рельсами при движении по криволинейным участкам рельсового пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути.

Для улучшения ремонтопригодности по опорным поверхностям платформа и каждый корпус скреплены между собой разъемным соединением типа выступ-впадина и крепежными элементами. Крепление крепежными элементами (болтовым соединением) и соединением типа выступ-впадина обеспечивает, с одной стороны, необходимую «жесткость» соединения, предотвращающую возможность «срезания» болтов при транспортной нагрузке, а с другой стороны, облегчает эксплуатацию тележки, дает возможность легко и просто осуществить при необходимости замену колес (открутив болты и «выбив» выступ корпуса из проточки в опорной поверхности платформы).

Для возможности размещения на площадках временного хранения и в транспортных средствах, отличных от железнодорожного вида транспорта, тележка дополнительно оснащена размещенными на ложементе съемными опорами, по высоте превышающими нижний уровень колес в сборе. Установка данных опор облегчает также операцию замены колес при необходимости.

Кроме этого, для расширения диапазона использования данную тележку достаточно просто приспособить к эксплуатации на путях различной ширины без значительных затрат на переделку. Для возможности монтажа колес для различной ширины колеи в основании опорной платформы (ложемента) достаточно выполнить дополнительные отверстия под болты для крепления корпусов колес и дополнительные проточки для соединения типа выступ-впадина, отнесенные на расстоянии друг от друга в соответствии с требуемой шириной колеи, что доказывает универсальность конструкции.

Наличие в изобретении совокупности признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Каждый из отличительных признаков в совокупности со всей очевидностью не следует из уровня техники (не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения), что является доказательством наличия изобретательского уровня.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами:

на фиг. 1 представлен общий вид тележки рельсовой;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;

на фиг. 3 - колесо в сборе, сечение В-В на фиг. 2.

Устройство выполнено следующим образом.

Устройство для транспортирования КСН содержит не менее двух тележек. Тележка рельсовая (фиг. 1) содержит опорную платформу в виде поперечного ложемента 1, жестко прикрепленного (приваренного) к корпусу транспортируемого средства - камеры специального назначения (КСН) (не показано), и два корпуса 2, отдельно прикрепленных к ложементу 1, с ходовыми колесами 3 с ребордами. Для размещения на площадках временного хранения и в транспортных средствах, отличных от железнодорожного вида транспорта, и для проведения ремонтных работ тележка дополнительно оснащена двумя боковыми съемными опорами 4, представляющими собой сварные конструкции в виде тумб, которые прикреплены к основанию ложемента 1 посредством четырех болтов 5 (фиг. 2). Опоры-тумбы 4 по высоте превышают нижний уровень колес 3 в сборе. Каждый корпус 2 (фиг. 3), представляющий собой сварную конструкцию коробчатой формы с опорной стенкой 6, усиленной ребрами жесткости, прикреплен к основанию 7 ложемента 1 посредством четырех болтов 8 и соединением 9 типа выступ-впадина.

Каждое колесо 3 насажено на ось 10 в самоустанавливающиеся роликовые радиальные сферические подшипники 11, допускающие изменение угла наклона колеса 3. В каждый корпус 2 введена подвижная относительно него скрепленная с осью 10 подпружиненная тарельчатыми пружинами 12 опора 13. Опора 13 выполнена с осевым направляющим стаканом 14, взаимодействующим с пружинами 12 и установленным с зазором в выполненном в опорной стенке 6 отверстии 15, для свободного скольжения относительно корпуса 2. В боковых стенках корпуса 2 выполнены вертикальные направляющие пазы 16, в которые введены концы оси 10 с возможностью перемещения вдоль каждого паза 16, что дает возможность опоре 13 вместе с осью 10 вертикально перемещаться на расстояние «h» (фиг. 3). Длина паза 16 ограничена рабочим ходом пружин 12.

Для предотвращения вращения колес при остановке тележки в одну из боковых стенок корпуса 2 вставлен стопорный болт 17 с возможностью упора в обод колеса 3.

Для возможности замены корпусов 2 вместе с колесом в сборе проточку на основании ложемента 1 соединения 9 типа выступ-впадина выполняют на всю ширину основания 7 ложемента 1.

Для возможности замены колеса 3 боковые стенки корпуса 2 выполняют составными с местом стыка частей в районе выполненного паза 16 с возможностью стыковки частей крепежными элементами 18.

Устройство работает следующим образом.

При транспортировании КСН используют не менее двух тележек.

Транспортирование КСН на платформах автомобильного или отличного от железнодорожного транспорта осуществляют при помощи опор-тумб 4, прикрепленных к двум ложементам 1, при этом колеса 3 в сборе не касаются платформы. Перед установкой КСН на рельсовый путь тумбы 4 снимают.

Для сохранения безопасности транспортирования КСН по рельсовому пути необходимо обеспечить надежный контакт колес с рельсами, особенно при движении по криволинейным участкам пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути.

При движении тележки по криволинейному участку рельсового пути установка каждого из двух колес 3 на независимой оси 10 позволяет осуществить поворот тележки при вписывании в кривые и в совокупности с роликовыми радиальными двухрядными сферическими подшипниками 11 дает возможность транспортировать КСН по пути, имеющего дефекты рельсового пути. Как известно, подшипники данного типа [Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.2. /Под ред. П.Н. Учаева.- 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение, 1988, с. 407] допускают известную свободу перемещения одной обоймы относительно другой, их часто применяют в качестве плавающих опор. Так при наезде на рельсы, установленные с наклоном друг к другу, наружная обойма данных подшипников 11, имеющая внутреннюю сферическую поверхность, может смещаться относительно бочкообразных роликов, допуская перекос колеса 3 относительно нижней обоймы подшипников 11, установленной на оси 10, тем самым допуская перекос колес 3 с обеспечением возможности их вращения и с сохранением их контакта с головкой рельса. Согласно ГОСТ 5721-75 выбранные подшипники могут работать при радиальных динамических нагрузках до 27000 кгс и осевых нагрузках до 4525 кгс, что удовлетворяет требованиям безопасного транспортирования КСН.

В случае возникновения перепада между рельсами по высоте худшим положением является случай, когда при движении КСН два колеса из четырех (при условии наличия двух тележек) могут потерять контакт с рельсами из-за появившегося зазора. Для исключения данной ситуации в конструкции предусмотрена возможность движения в сторону уменьшения возникающего зазора между колесом 3 и рельсом за счет силы сжатия тарельчатой пружины (пружин) 12. Нагрузка от ложемента 1 транспортируемого средства на ось 10 передается через подвижную по отношению к корпусу 2 в вертикальном направлении подпружиненную опору 13 с осевым направляющим стаканом 14, скользящим в отверстии 15 опорной стенки 6 корпуса 2. При этом ось 10 перемещается вдоль паза 16 на максимально возможное расстояние «h» (фиг. 2), которое определяется, исходя из кривизны рельсового пути и массы КСН, с помощью подбора необходимых характеристик пружин 12 и длины паза 16.

В случае расхождении колеи (расстояния между рельсами) у рельсового пути сход колес с рельс ограничен силами, которые возникают при взаимодействии реборд колеса 3 с головкой рельса.

При одновременном возникновении любой комбинации дефектов, например: наклон и перепад рельсов, наклон и их расхождение и т.п., конструкция тележки с независимыми колесами обеспечивает постоянный контакт с рельсами, что повышает надежность и безопасность транспортирования КСН, содержащей высокотоксичные, экологически опасные продукты.

При необходимости замены колес к основанию ложемента прикрепляют боковые опоры-тумбы, по высоте превышающие нижний уровень колес в сборе, что дает возможность свободного доступа к колесам.

На предприятии были проведены испытания тележки рельсовой, результаты которых подтверждают обеспечение условия надежного контакта колес при движении по криволинейным участкам рельсового пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути при транспортировании КСН, отвечающей требованиям экологической безопасности. Устройство отличается простотой изготовления, сборки и разборки, позволяет снизить затраты на обслуживание тележки.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

- устройство, воплощающее изобретение, при его осуществлении предназначено для использования в рельсовом транспорте и может быть использовано для перевозки грузов по железным дорогам, в частности для перевозки камер специального назначения (КСН), отвечающих требованиям экологической безопасности;

- средство, воплощающее изобретение, при осуществлении способно обеспечить условия надежного контакта колес при движении по криволинейным участкам рельсового пути и по рельсам, имеющим дефекты рельсового пути, при транспортировании КСН, отвечающей требованиям экологической безопасности, упрощение конструкции и снижение затрат на обслуживание;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, изобретение соответствует условию «промышленная применимость».