CZ2019419A3

CZ2019419A3 - Dvojice tažně-tlačných tyčí pro přenos podélných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla

Info

Publication number: CZ2019419A3
Application number: CZ2019-419A
Authority: CZ
Inventors: Petr Ĺ palek; Petr Ing. Špalek; Václav Bohuslav; Václav Ing. Bohuslav
Original assignee: Ĺ KODA TRANSPORTATION a.s.; ŠKODA TRANSPORTATION a.s.
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2021-01-06
Also published as: EP3756968A1; ES2941314T3; PL3756968T3; CZ308667B6; EP3756968B1

Abstract

Tažně-tlačná tyč pro přenos trakčních a brzdných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla , která je jedním koncem konstrukčních dílů kloubově připevněna k čelníku rámu podvozku kolejového vozidla a druhým koncem konstrukčních dílů k čepu na hlavním rámu-skříní kolejového vozidla nebo lokomotivy v podélné ose, jejíž dva konstrukční díly jsou o různém tvaru, první konstrukční díl je vytvořen jako prohnutá zploštělá deska (1) s otvorem a druhý konstrukční díl tažně-tlačné tyče je vytvořen jako prut (2), přičemž prut (2) je provlečen otvorem ve zploštěné desce (1) prvního konstrukčního dílu tažně-tlačné tyče. U jiného provedení jsou dva konstrukční díly tažně-tlačné tyče vytvořeny ve shodném tvaru prohnutých jednoduchých prutů (5) ve tvaru oblouku vybočujícího do strany a jsou namontovány tak, že se vzájemně jejich zakřivení míjí. Konstrukční díly tažně-tlačné tyče jsou provedeny jako odlitek, svařenec, výkovek, díl z vláknových kompozitů, skleněných, uhlíkových nebo montovaný díl z více součástí.

Description

Tažně-tlačná tyč pro přenos podélných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla nebo lokomotivy

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti železničních vozidel, konkrétně tažně-tlačné tyče pro přenosu podélných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla nebo lokomotivy.

Dosavadní stav techniky

V současné době se na kolejových vozidlech velmi často využívá přímá tažně-tlačná tyč k přenosu podélných tažných sil v jednom směru jízdy vozidla a tlačných sil v opačném směru jízdy vozidla, mezi podvozkem a skříní vozidla. Jde o síly jak trakční, tak brzdové. Uspořádání přenosu podélných sil pomocí dosavadní tažně-tlačné tyče je z pohledu konstrukce velice jednoduché a současně z kinematického pohledu velice výhodné, neboť sklon tažně-tlačné tyče umožňuje dosáhnout tzv. mechanického optima, tedy z odborného pohledu virtuální výšku přenosu podélných sil z podvozku na skříň vozidla, ve výšce temena kolejnice, respektive velmi nízko nad temenem kolejnice, podle úrovně propružení systému vypružení vozidla.

Uspořádání přenosu podélných sil pomocí přímé, rovné tažně-tlačné tyče však limituje možnosti uspořádání více podvozků pod skříní vozidla, a to vlastně jen na 2 podvozky, při uspořádání dvojkolí vozidla se 4 dvojkolími a 2 podvozky, neboť tažně-tlačné tyče standardního provedení jsou přímé tyče v ose podélné ose vozidla / lokomotivy, jako například u řešení spisu CZ 283 614. V případě standardních přímých tažně-tlačných tyčí, je nutné dodržet minimální vzdálenost mezi jednotlivými podvozky tak, aby se do této vzdálenosti vešly bez kolize přímé tyče. To prakticky znemožňuje použití 3, nebo 4 podvozků pod skříní vozidla s přenosem podélných sil pomocí tažnětlačné tyče.

Známá tažně-tlačná tyč je svým jedním koncem kloubově připevněna k čelníku rámu podvozku a druhým koncem k čepu na hlavním rámu-skříni vozidla, v podélné ose. Oba klouby jsou umístěny velmi nízko nad temenem kolejnice. Pomocí tyče pak dochází k přenosu podélných sil mezi podvozkem a skříní vozidla.

Podstata vynálezu

Výše uvedenou nevýhodu odstraňuje konstrukční provedení tažně-tlačné tyče pro přenos podélných sil mezi podvozkem a skříní vozidla nebo lokomotivy, která je tvořena dvěma konstrukčními díly, přičemž konstrukční díly jsou vždy svým jedním koncem kloubově pňpevněny k čelníku rámu podvozku a druhým koncem k čepu na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy v podélné ose, přičemž jejich podstata spočívá v provedení konstrukčních dílů jedné části tažně-tlačné tyče do tvaru tzv. křivých prutů s otvory a druhé části do tvaru křivých prutů.

Vytvarování konstrukčních dílů tažně-tlačné tyče a vzájemné jejich zkombinování umožňuje použít základní podvozek kolejového vozidla, bezprostředně vedle dalšího identického podvozku pod skříní vozidla nebo lokomotivy. Lze tak použít pod skříní vozidla nebo lokomotivy více identických podvozků a dosáhnout uspořádání vozidla s celkem 6-ti dvojkolími, která jsou uspořádána do 3 podvozků, popřípadě, vozidla s celkem 8-mi dvojkolími, která jsou uspořádána do 4 podvozků.

V prvním konstrukčním provedení je tlačně-tlačná tyč vytvořena s jedním konstrukčním dílem ve tvaru zploštělé desky s otvorem. Tato zploštělá deska je prohnuta podle příčné osy. Druhý

- 1 CZ 2019 - 419 A3 konstrukční díl tažně-tlačné tyče je vytvořen jako jednoduchý prut, který je prohnut kolem příčné osy a je provlečen otvorem ve zploštěné desce.

Ve druhém konstrukčním provedení jsou oba konstrukční díly tažně-tlačné tyče vytvořeny tvarově shodně tak, že jsou vytvořeny jako prohnuté jednoduché pruty, které jsou prohnuty kolem podélné osy. Prohnuté jednoduché pruty jsou ve tvaru oblouku, vybočujícího do strany směrem od podélné osy. Oba konstrukční díly jsou namontovány tak, že se vzájemně díky zakřivení míjejí prostorově v půdorysném a nárysném pohledu současně.

Výhodou řešení je právě zakřivený tvar, respektive otvor v jedné tažně-tlačné tyči, které vzájemně umožňují umístění obou vzájemně blízko umístěných podvozků vozidla tak, že je možné, pod vozidlo umístit 3, nebo 4 podvozky velmi blízko u sebe.

Tažně-tlačná tyč je jedním koncem konstrukčních dílů kloubově připevněna k čelníku rámu podvozku, nízko nad temenem kolejnice a druhým koncem konstrukčních dílů opět kloubově připevněna k čepu vytvořeném na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy, který je v podélné ose vozidla. Toto druhé kloubové připevnění konstrukčních dílů tažně-tlačné tyče je umístěno o něco výše nad temenem kolejnice, než kloubové spojení konstrukčních dílů tažnětlačné tyče s rámem podvozku. Přes takto umístěnou tažně-tlačnou tyč mezi dvěma klouby, jedním na rámu podvozku vozidla nebo lokomotivy a druhým na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy, je pomocí tažně-tlačné tyče zajištěn přenos tažných a tlačných sil mezi skříní vozidla nebo lokomotivy a podvozkem vozidla.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále objasněn na přiložených výkresech, kde na Obr. 1 je v půdorysu a bokorysu znázorněná tažně-tlačná tyč uspořádaná mezi podvozkem a skříní lokomotivy v provedení A standartní přímá tyč a v provedení B s prvním konstrukčním dílem ve tvaru zploštělé desky s otvorem a druhým konstrukčním dílem ve tvaru jednoduchého prutu, který je prohnut kolem příčné osy a je provlečen otvorem ve zploštěné desce a na obr. 2 je v půdorysu a bokorysu znázorněná tažně-tlačná tyč uspořádaná mezi podvozkem a skříní lokomotivy v provedení A standardní přímá tyč a v provedení B - s oběma konstrukčními díly tažně-tlačné tyče vytvořenými tvarově shodně tak, že jsou prohnuté kolem podélné osy.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Konstrukční provedení, znázorněné na obr. 1, spočívá ve vytvoření prvního konstrukčního dílu tažně-tlačné tyče B tak, že je tvořen zploštělou deskou 1 s otvorem. Tato deska 1 je prohnuta podle příčné osy, přičemž druhý konstrukční díl tažně-tlačné tyče je vytvořen jako jednoduchý prut 2, který je prohnut kolem příčné osy a je provlečen otvorem ve zploštěné desce 1.

Vzájemná zakřivení kolem příčné osy zploštělé desky 1 a jednoduchého prutu 2 a provedení otvoru ve zploštělé desce 1, jsou natolik malá, že při namáhání jsou napětí v materiálu obou dílů natolik nízká, že jsou blízká namáhání jednoduchého nosníku.

Toto řešení je o něco těžší než u standardního provedení tyče přímé, avšak tento rozdíl je v rámci hmotnostní bilance celého vozidla / lokomotivy zanedbatelný.

Bez přílišného nárůstu hmotnosti oproti stávajícímu provedení A lze zploštělou desku 1 s otvorem a jednoduchý prut 2 dobře dimenzovat.

-2 CZ 2019 - 419 A3

Oba konstrukční díly tažně-tlačné tyče, zploštělá deska 1 a jednoduchý prohnutý prut 2 jsou namáhány ve svých podélných osách, v první podélné ose 3 zploštělé desky 1 a ve druhé podélné ose 4 jednoduchého prutu 2.

V případě zploštělé desky j_, dochází při zatížení tahem ve směru F, vzniká tendence zmenšovat, prodlužovat otvor ve zploštělé desce 1 a současně tendence k narovnávání-zmenšování zakřivení směrem k podélné ose 3. V případě jednoduchého prutu 2 dochází při zatížení tahem k namáhání jednoduchého prutu 2 tak, že vzniká tendence k jeho-zmenšování zakřivení směrem k podélné ose 4. V případě zploštělé desky 1, dochází při zatížení tlakem, přičemž způsob zatížení tlakem je proti směru F, k namáhání zploštělé desky 1 tak, že vzniká tendence zvětšovat / zkracovat otvor ve zploštělé desce 1 a současně tendence k dalšímu zakřivování zploštělé desky 1 - zvětšování zakřivení směrem k podélné ose 3. V případě jednoduchého prutu 2 dochází při zatížení tlakem k namáhání jednoduchého prutu 2 tak, že vzniká tendence k jeho dalšímu zakňvování-zvětšování zakřivení, směrem k podélné ose 4.

Tažně-tlačná tyč v provedení B je jedním koncem konstrukčních dílů, kloubově připevněna k čelníku rámu podvozku, nízko nad temenem kolejnice a druhým koncem konstrukčních dílů opět kloubově připevněna k čepu vytvořeném na hlavním rámu-skříně vozidla nebo lokomotivy, který je v podélné ose vozidla, tedy ke skříní vozidla nebo lokomotivy. Toto druhé kloubové připojení tažně-tlačné tyče v provedení B je umístěno o něco výše nad temenem kolejnice, než kloubové spojení konstrukčních dílů tažně-tlačné tyče v provedení B šrámem podvozku. Přes takto umístěnou tažně-tlačnou tyč B mezi dvěma kloubovými připojeními, jedním na rámu podvozku a druhým na hlavním rámu-skříní vozidla nebo lokomotivy, je pomocí tažně-tlačné tyče provedení B zajištěn přenos tažných a tlačných sil mezi skříní vozidla a podvozkem vozidla nebo lokomotivy.

Příklad 2

Konstrukčního provedení tažně-tlačné tyče C, znázorněné na Obr. 2, je vytvořena ze dvou tvarově shodných konstrukčních dílů, které jsou vytvořeny jako prohnuté jednoduché pruty 5, které jsou prohnuty kolem podélné osy 6 do oblouku, vybočujícího do strany směrem od podélné osy 6. Oba konstrukční díly jsou namontovány tak, že se vzájemně jejich zakřivení míjí prostorově, v půdorysném a nárysném pohledu současně. Vzájemná zakřivení dílů, jsou natolik malá, že při namáhání jsou napětí v materiálu obou dílů natolik nízká, jsou blízká namáhání jednoduchého nosníku a oba díly, bez přílišného nárůstu hmotnosti oproti stávajícímu provedení A, lze prohnuté jednoduché pruty 5 dobře pevnostně dimenzovat tak, že je možné použít, vyrobit díly, z běžných materiálů, například odlitek z oceli, nebo tvárné litiny. Oba díly jsou namáhány ve své podélné ose 6.

V případě zatížení tahem síly ve směru F, dochází k namáhání konstrukčních dílů, prohnutých jednoduchých prutů 5 tak, že vzniká tendence k narovnávání dílů-zmenšování zakřivení směrem k podélné ose 6. V případě zatížení tlakem síly ve směru proti šipce F, dochází k namáhání těchto dílů tak, že vzniká tendence k dalšímu zakřivování dílů-zvětšování zakřivení směrem k podélné ose 6.

Tažně-tlačná tyč C je jedním koncem konstrukčních dílů kloubově připevněna k čelníku rámu podvozku, nízko nad temenem kolejnice a druhým koncem konstrukčních dílů opět kloubově připevněna k čepu vytvořeném na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy, v podélné ose vozidla. Toto druh kloubové připojení tažně-tlačné tyče C je umístěn o něco výše nad temenem kolejnice, než kloubové spojení konstrukčních dílů tažně-tlačné tyče C s rámem podvozku. Přes takto umístěnou tažně-tlačnou tyč C mezi dvěma kloubovými připojeními, jedním na rámu podvozku vozidla a druhým na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy, je pomocí tažnětlačné tyče C zajištěn přenos tažných a tlačných sil mezi skříní vozidla a podvozkem vozidla nebo lokomotivy.

-3 CZ 2019 - 419 A3

Konstrukční prvky tažně-tlačné tyče nohou být provedeny například jako odlitek, svařenec, výkovek, díl z vláknových kompozitů, skleněných, uhlíkových apod., montovaný díl z více součástí a další možná provedení.

Průmyslová využitelnost

Průmyslová využitelnost je zejména u kolejových vozidel, která mají přenos podélných sil, brzdných i trakčních, mezi skříní a podvozkem, vyřešen pomocí tzv. tažně-tlačné tyče. To je v současné době velice rozšířená koncepce přenosu podélných sil, používaná u převážné většiny kolejových vozidel, velmi rozšířená u lokomotiv. Vynález umožňuje zachování koncepce přenosu podélných sil a současně použití více než 2 podvozků, 3 nebo 4 podvozků, pro jednou skříní vozidla nebo lokomotivu. To je v současné době žádoucí, vzhledem ke vzrůstajícímu trendu tonáže vlaků, zejména nákladních, protože běžné 4 - nápravové lokomotivy se dvěma podvozky již jsou na takové požadavky nedostačující a vzniká potřeba pořizování vozidel nebo lokomotiv s větším počtem dvojkolí než 4, které již uvedené vzrůstající potřeby mohou zvládnout.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Tažně-tlačná tyč pro přenos trakčních a brzdných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla nebo lokomotivy, která je svým jedním koncem kloubově připevněna k celníku rámu podvozku a druhým koncem k čepu na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy v podélné ose, vyznačující se tím, že její dva konstrukční díly jsou vytvořeny o různém tvaru, první konstrukční díl je vytvořen jako prohnutá zploštělá deska (1) s otvorem, přičemž prohnutí zploštěle desky (1) je podle příčné osy a druhý konstrukční díl tažně-tlačné tyče je vytvořen jako prut 2, který je prohnut kolem příčné osy, přičemž prut (2) je provlečen otvorem ve zploštěné desce (1) prvního konstrukčního dílu tažně-tlačné tyče.
2. Tažně-tlačná tyč pro přenos trakčních a brzdných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla nebo lokomotivy, která je svým jedním koncem kloubově připevněna k celníku rámu podvozku a druhým koncem k čepu na hlavním rámu-skříni vozidla nebo lokomotivy v podélné ose, vyznačující se tím, že její dva konstrukční díly jsou vytvořeny ve shodném tvaru prohnutých jednoduchých prutů 5, které jsou prohnuty kolem podélné osy 6, přičemž prohnuté jednoduché pruty 5 jsou ve tvaru oblouku, vybočujícího do strany směrem od podélné osy 6 a oba konstrukční díly jsou namontovány tak, že se vzájemně jejich zakřivení míjí.
3. Tažně-tlačná tyč pro přenos trakčních a brzdných sil mezi podvozkem a skříní kolejového vozidla nebo lokomotivy, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že její konstrukční díly jsou provedeny jako odlitek, svařenec, výkovek, díl z vláknových kompozita, skleněných, uhlíkových nebo montovaný díl z více součástí.