Результат интеллектуальной деятельности: Трехосная тележка

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, а именно к тележкам железнодорожных вагонов.

Известна трехосная тележка УВЗ-9м рельсового транспортного средства, разработанная Уральским вагоностроительным заводом (см., например, публикацию в сети Интернет: http://www.vagoni-jd.ru/razdel_03.5.1%20telejki%20gv.php), которая содержит три колесные пары с буксами, четыре боковые рамы, два балансира, четыре комплекта рессорного подвешивания, две надрессорные балки, шкворневую балку и тормозную передачу. При этом боковые рамы шарнирно соединены посредством балансиров и опираются на буксы крайних колесных пар непосредственно, а на буксы средней колесной пары – через балансиры. Шкворневая балка выполнена в виде Н – образной отливки и имеет опоры кузова: центральную – подпятник и боковые – скользуны. На концах балки имеются челюсти и приливы для размещения надрессорных балок, а также отверстия для болтов, соединяющих надрессорные балки со шкворневой балкой. Балансир представляет собой стальную отливку в виде коромысла с центральным проемом для размещения буксы средней колесной пары. По концам балансир имеет отверстия для соединения консолей боковых рам при помощи валиков. На одном конце литой боковой рамы предусмотрен проем для буксы, а на другом имеется консоль для опоры на противоположное плечо балансира средней колесной пары.

В эксплуатации тележка модели УВЗ-9м имеет множество недостатков, связанных с её конструктивным устройством. Во-первых, это быстрый износ опорных поверхностей боковых рам, который приводит к заклиниванию крайних колесных пар в челюстных проемах, не позволяя им смещаться при проходе кривых. Во-вторых, быстрый износ гребней колесных пар, а также сходы колесных пар в тележках в кривых, причиной которых является увеличенные силы бокового воздействия на путь, возникающие из-за большого сопротивления при смещении колесных пар в пределах зазоров в буксовых проемах. Так же отмечается повышенное сопротивление движению вагонов на криволинейных участках пути.

Также известна трехосная тележка с радиально устанавливающимися колесными парами, описанная в патенте на изобретение РФ №2061609, B61F 3/10, приоритет от 11.01.1993, выбранная в качестве прототипа, содержащая многозвенную раму, взаимодействующую своими звеньями с буксами колесных пар, причем средняя колесная пара смонтирована с возможностью поперечного смещения относительно оси пути, отличающаяся тем, что рама образована двумя парами боковых продольно расположенных звеньев, концы которых в каждой паре оперты соответственно на буксы крайних колесных пар и через упругие элементы на буксу средней колесной пары, каждое звено рамы выполнено в своей средней по длине части с нишей, в которой установлен комплект пружин для опирания на них конца поперечно расположенной надрессорной балки, при этом на надрессорные балки через дололнительные упругие элементы уложена Н-образная в плане шкворневая балка, концы продольно расположенных ветвей которой шарнирно связаны с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости с серединами надрессорных балок.

Недостатком этой конструкции трехосной тележки также является неравномерная нагрузка на колесные пары из-за того, что боковые рамы опираются через упругие элементы на буксу средней колесной пары, а не на плечи балансира, при этом изменяется соотношение длин плеч боковых рам от центра надрессорной балки до центра опорной поверхности консоли, вследствие чего на центральную колесную пару воздействуют более высокие нагрузки (как вертикальная, так и горизонтальная), что приводит к её неравномерному износу по сравнению с крайними колесными парами, а также уменьшению максимально возможной осевой нагрузки тележки в целом.

Решаемой технической проблемой заявляемого изобретения является неравномерная нагрузка на колесные пары трехосной тележки, и как следствие, её неудовлетворительные ходовые характеристики.

Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение равномерности нагрузки на колесные пары трехосной тележки, а также улучшение её ходовых характеристик, а именно: снижение сопротивления движению вагонов на криволинейных участках пути, снижение износа поверхности катания колес, уменьшение бокового износа рельсов, улучшение прохождения кривых малого радиуса.

Заявленный технический результат достигается тем, что конструкция балансира трехосной тележки не имеет шарнирного соединения посредством валиков с консолями боковых рам (в отличие от классической схемы), а консоли боковых рам могут перемещаться в горизонтальной плоскости пазов, расположенных по концам балансира, а для передачи нагрузки от пятника кузова вагона на надрессорные балки используют соединительную балку, установленную с опорой через «плоский пятник – подпятник» и скользуны на две надрессорные балки (в отличие от традиционной конструкции жесткого болтового крепления шкворневой балки с надрессорными в известных трехосных тележках).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить радиальную установку колесных пар за счет поворота надрессорных балок вместе с боковыми рамами и колесными парами при прохождении вертикальных и горизонтальных неровностей пути.

Общий вид трехосной тележки представлен на фиг. 1, конструктивная схема трехосной тележки представлена на фиг. 2 (вид сверху) и 3 (вид сбоку), а принцип её работы проиллюстрирован на фиг. 4.

Трехосная тележка (фиг. 1, 2 и 3) включает в себя: три колесные пары 1 с буксами 2, четыре боковые рамы 3 и 4, два балансира 5, места для комплектов рессорного подвешивания 6, две надрессорные балки 7, соединительную балку 8. Боковые рамы 3 и 4 шарнирно соединены посредством балансиров 7, опираются на буксы крайних колесных пар через адаптеры, а на буксы средней колесной пары – через балансиры 5. Балансир 5 представляет собой стальную отливку в виде коромысла, в плечах которого имеются пазы для опоры боковых рам 3 и 4. Консоли боковых рам имеют возможность перемещаться в горизонтальной плоскости пазов балансира. В центральном проеме балансира 5 размещены буксы средней колесной пары 9. На одном конце литой боковой рамы 3 и 4 предусмотрен проем для буксы 2, а на другом имеется консоль для опоры на противоположное плечо балансира 5. Соединительная балка 8 выполнена по классической схеме четырехосной тележки. Она имеет опоры кузова вагона 10: центральную – подпятник 11 и боковые – скользуны 14. Снизу по концам балки расположены крайние пятники 12, которыми она опирается на подпятники надрессорных балок 13. На тележке установлены два скользуна 14 между соединительной балкой 8 и кузовом вагона 10 и четыре скользуна 15 между двумя надрессорными балками 7 и соединительной балкой 8.

Трехосная тележка работает следующим образом (фиг. 4). При входе тележки в кривой участок пути происходит набегание колеса на рельс первой по ходу движения колесной пары 1 вследствие чего боковая сила H приводит к беспрепятственному повороту надрессорных балок 7 вместе с боковыми рамами 3 и 4 вокруг осей пятников 12 соединительной балки 9, при этом консоли боковых балок 3 и 4 со стороны наружного рельса смещаются в пазах балансира 5 навстречу друг другу (x-∆), а со стороны внутреннего рельса расходятся (x+∆), тем самым центрируя балансиры 5 и среднюю колесную пару 9, при этом расстояния между буксами крайних колесных пар 1 со стороны внутреннего рельса уменьшается (l_т-∆), а со стороны внешнего рельса увеличивается (l_т+∆), за счет чего обеспечивается радиальная установка колесных пар.

Для равномерного распределения нагрузки Р от кузова вагона на колесные пары тележки рессорные комплекты размещены с опорой на боковые рамы таким образом, чтобы длина плеча от центра надрессорной балки до центра буксового проема составляла 1/3 от общей длины l боковой рамы, и, соответственно, длина плеча от центра надрессорной балки до центра опорной поверхности консоли равнялась 2/3 от общей длины l боковой рамы.