DE2547377C3

DE2547377C3 - Motordrehgestell mit Federaufhängung für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2547377C3
Application number: DE19752547377
Authority: DE
Inventors: Jurij G. Riga Koschenkov (Sowjetunion)
Original assignee: RISCHSKIJ VAGONOSTROITELNYJ ZAVOD RIGA (SOWJETUNION)
Current assignee: RISCHSKIJ VAGONOSTROITELNYJ ZAVOD RIGA (SOWJETUNION)
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1975-10-23
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2547377A1; DE2547377B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein MotordrehgesteU mit Federaufhängung für Schienenfahrzeuge, in dem ein zwischen den Achsen der Radsätze parallel zu ihnen angeordneter Träger mit an seinen Enden angebrachten Stützen für den Wagenkasten mit diesem bezüglich desselben in der horizontalen Ebene drehbar verbunden und an einem Rahmen montiert ist, der mit den Radsätzen verbunden ist, von denen jeder über ein Getriebe mit seinem Fahrmotor kinematisch verbunden ist. ;n

Es sind Motordrehgestelle für Schienenfahrzeuge bekannt, die Radsätze enthalten, welche über eine Buchsenaufhängung mit dem Rahmen verbunden sind, die die erste Stufe der Abfederung darstellt. Auf dem Rahmen ist hierbei mittels eines Reiblagers ein Träger « abgestützt, der sich zwischen den Achsen der Radsätze parallel zu ihnen befindet. Dieser Träger ist in der Mitte mit dem Rahmen über einen Drehzapfen und an seinen Enden mit dem Wagenkasten des Schienenfahrzeuges über Zugstangen verbunden. m>

Über den Trägerenden sind Stützen für den Wagenkasten — pneumatische Federungen — angebracht, die die zweite Stufe der Abfederung bilden. Am Rahmen des Drehgestelles sind Fahrmotoren befestigt, von denen jeder über eine Kupplung mit der it. Eingangswelle des Axialgetriebes verbunden ist, während als Ausgangswelle des Getriebes die Radsatzachse dient. Das Gehäuse des Getriebes ist mittels einer Zugstange mit dem Drehgestellrahmen verbunden (s, die Zeitschrift »Chemins de Fer«, Frankreich, 267,1967, Beitrag »Suspension pneumatique et bodes«, Drehgestell T200 der elektrischen Züge auf der Strecke Tju-Tokaido, Japan),

Die Anordnung der Fahrmotoren und die Befestigung der Zugstangen des Getriebes am Rahmen des Drehgestelles weisen hierbei jedoch den Nachteil auf, daß sie zu zusätzlichen statischen und dynamischen Belastungen des Rahmens führen, der damit unter der Einwirkung statischer und dynamischer Kräfte steht, die durch das Gewicht des Wagens, durch Gleisunebenheiten, durch Trägheitskräfte und Wind u.a.m. erzeugt werden. Die vorhandenen Befestigungselemente der Fahrmotoren und Getriebezugstangen am Rahmen des Drehgestelles machen hierbei die bauliche Gestaltung kompliziert, erschweren erheblich die Herstellung derselben und gewährleisten auch nicht in aasreichendem Maße die erforderliche Ermüdungsfestigkeit während des Betriebes.

Auch schafft die Befestigung der Fahrmotoren am Rahmen des Drehgestelles ungünstige Bedingungen für die Fahrmotoren während des Betriebes, da sie unter relativ hohen Vibrationsbelastungen arbeiten müssen. Beim Galoppieren (bei der Winkelverschiebung in der bezüglich des Gleises vertikalen Längsebene) und beim Wogen (bei vertikalen Verschiebungen) des Rahmendrehgestelles entstehen in der kinematischen Kette, die den Fahrmotor mit dem Radsatz verbindet, zusätzliche dynamische Belastungen, die die Betriebsdauer der Elemente der kinematischen Kette herabsetzen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein MotordrehgesteU für Schienenfahrzeuge zu schaffen, in welchem die Fahrmotoren auf solche Weise angeordnet sind, daß der Rahmen des Drehgestelles entlastet, die Vibrationsbelastungen der Fahrmotoren verringert sowie dynamische Belastungen der kinematischen Kette, die den Fahrmotor mit dem Radsatz verbindet, .erheblich vermindert werden.

Die Aufgabe wird bei einem Drehgestell nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Fahrmotoren am Träger befestigt und zusammen mit diesem in der vertikalen Ebene, die in Richtung der Längsachse des Drehgestells liegt, stabilisiert sind.

Zweckmäßigerweise ist die Stabilisierung der am Träger befestigten Fahrmotoren mittels Zugstangen verwirklicht, von denen jede über elastische Elemente an dem einen Ende mit dem Fahrmotor und am anderen Ende mit dem Wagenkasten verbunden ist, wobei das Verhältnis der Höhe der Stützen des Wagenkastens zur Länge der Zugstange dem Verhältnis der Quadrate ihrer Abstände vom Drehpunkt des Trägers in der horizontalen Ebene gleich oder nahezu gleich ist. Eine derartige Stabilisierung der Fahrmotoren zusammen mit dem Träger in bezug zum Wagenkasten ist sehr einfach und wirksam, da das Galoppieren des Wagenkastens gegenüber dem des Drehgestellrahmens viel geringer ist.

Vorteilhafterweise sind die Fahrmotoren mit ihren Getrieben starr am Träger befestigt. Die Befestigung der Fahrmotoren mit ihren Getrieben am Träger gestattet es, die nicht abgefederte Masse des Radsatzes zu verringern, d. h. die Einwirkung derselben auf das Gleis zu vermindern.

Es ist vorteilhaft, wenn jede Stütze des Wagenkastens einen Ständer und an dessen Stirnflächen angebrachte Dämpfer enthält. Die derartige bauliche Gestaltung der

Stütze des Wagenkastens gestattet es, in einem weiten Bereich das Moment zu ändern, das das Drehgestell nach dessen Drehung bezüglich des Wagenkastens in die Ausgangsstellung bringt

Das Motordrehgestell mit Federaufhängung for Schienenfahrzeuge weist relativ geringe, nicht abgefederte Massen der Radsätze auf, was die Einwirkung derselben auf das Gleis erheblich vermindert und die Betriebsdauer erhöht

Am zweckmäßigsten werden die erfindungsgemäß ausgebildeten mit Federaufhängung versehenen Motordrehgestelle bei Schienenfahrzeugen verwendet die zur Bewegung mit hohen Geschwindigkeiten von über 140 bis 160 km/h bestimmt sind. Es ergibt sich dabei der Vorteil, daß die am Träger befestigten Fahrmotoren mit ihren Getrieben von der Einwirkung der Vibrationsund dynamischen Belastungen, die auf den Rahmen einwirken, praktisch isoliert sind, weil der Träger auf pneumatischen Federn angeordnet ist die sich zwischen ihm und dem Rahmen befinden. Auf diese Weise wird die Einwirkung des Drehgestelles auf das Gleis durch Verringerung der nicht abgefederten fassen der Radsätze vermindert In der kinematischen Kette und den Getrieben entstehen somit keine zusätzlichen dynamischen Belastungen, weil auf den Rahmen keine Belastungen durch die Fahrmotoren mit ihren Getrieben einwirken, wobei die bauliche Gestaltung des Rahmens vereinfacht ist und die Arbeitsbedingungen hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit verbessert sind.

Die Anordnung der Fahrmotoren mit ihren Getrieben am Träger, sowie die Stabilisierung bezüglich des Wagenkastens und die Abfederung derselben zusammen mit diesen durch zwei Stufen der Abfederung gewährleisten eine erhebliche Erniedrigung des Schwerpunktes des Wagenkastens, wodurch es für das Schienenfahrzeug ermöglicht wird, unebene Streckenabschnitte mit erhöhten Geschwindigkeiten zu durchfahren.

Nachstehend wird ein Ausfühningsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Motordrehgestell in einer Seitenansicht,

F i g. 2 dasselbe in der Draufsicht

F i g. 3 den Schnitt nach Linie III—III in F i g. 2,

Fig.4 den Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig.5 den Schnitt nach Linie V—V der Fig.3 in vergrößerter Darstellung und

Fig.6 den Schnitt nach Linie VI-VI der Fig.3 in vergrößerter Darstellung.

Das Motordrehgestell für das Schienenfahrzeug enthält zwei Radsätze 1 (Fig. 1, 2), die über eine Achsbuchsenfederaufhängung 2 mit einem Rahmen 3 verbunden sind. Die Achsbuchsenfederaufhängung 2 stellt die erste Stufe der Abfederung des Drehgestells dar.

Der Rahmen 3 besteht aus zwei Längsträgern 4, die durch einen kreuzartigen Träger 5 miteinander verbunden sind. Die Achsbuchsenfederaufhängung 2 enthält einen Hebel 6, der an einer Achse 7 des Radsatzes 1 angebracht ist. Am einen Arm ist der Hebel 6 mittels eines Gelenks 8 (F i g. 1) mit dem Rahmen 3 des Drehgestells und am anderen über eine Zugstange 9 mit einer Feder 10 verbunden, die sich auf dem Rahmen 3 abstützt.

Am Rahmen 3 ist zwischen den Achsen 7 der Radsätze 1 parallel zu iiinen ein Träger 11 angeordnet, der sich auf dem Rahmen 3 über pneumatische Federn 12 (F ί g, 3) abstützt und mit diesem Rahmen mittels Zugstangen 13 (F i g, 2 und 3) gelenkig verbunden ist

Die pneumatischen Federn 12 sind auf dem Rahmen 3 angeordnet und stellen die zweite Stufe der Abfederung dar. An den Enden des Trägers U sind Stützen 14 für einen Wagenkasten 15 (F i g, I und 3) des Schienenfahrzeugs angebracht Durch die Mitte des Trägers 11 ragt ein Drehzapfen 16 hindurch, der am Wagenkasten 15 starr befestigt ist und seine Verbindung mit dem Träger 11 ist durch ein Paket von Dämpfern 17 hergestellt deren Vorspannung durch Schraubenbolzen 18 (Fig.4) erfolgt die in Muttern 19 eingeschraubt sind. Die Muttern 19 sind in Aussparungen 20 untergebracht die im Träger 11 ausgeführt sind, und sind gegen Drehung durch Stifte 21 gesichert Die Schraubenbolzen 18 sind durch Gegenmuttern 22 gesichert

Diese Verbindung des Trägers 11 (F i g. 1,2 und 3) mit dem Wagenkasten 15 (F i g. 1 und 3) gewährleistet nicht nur die Drehmöglichkeit desselben um den Drehzapfen 16 gegenüber dem Wagenkasten 15 ·^:η der horizontalen Ebene, sondern auch die Beweglichkeit des Wagenkastens 15 relativ zum Träger 11 in zum Gleis vertikaler und quer verlaufender Richtung, wodurch praktisch eine zusätzliche Aufhängungsstufe gebildet wird.

Zu beiden Seiten des Trägers 11 sind Fahrmotoren 23 (F i g. 1, 2) angeordnet und mit diesem starr verbunden. Hierzu sind am Träger 11 Kragstücke 24 befestigt auf denen sich mit ihren Vorsprüngen 25 (Fig. 1) die Motoren 23 abstützen, die an diese Kragstücke über Tragpratzen 26 und Keile 27 angedrückt sind.

Am Motor 23 ist ein Getriebe 28 mit Stirnrädern 29 (F i g. 2) und 30 befestigt. Das kleinere Stirnrad 29 ist auf der Welle des Fahrmotors 23 befestigt das größere Rad 30 ist in Lagern 31 auf einer hohlen Achse 32 angebracht die an dem Motor 23 lösbar befestigt wird.

Das größere Rad 30 ist über eine Nabe 33 mit einer elastischen Kupplung 34 verbunden, die auf einer Hohlwelle 35 befestigt ist, die die Achse 7 des Radsatzes

I mit einem Spalt umfaßt und durch die hohle Achse 32 geführt ist. Am anderen Ende der Hohlwelle 35 ist eine ähnliche elastische Kupplung 34 befestigt, die über eine Nabe 36 mit der Achse 7 des Radsatzes 1 verbunden ist

Die Motoren 23 mit den Getrieben 28, die am Träger

II befestigt sind, sind zusammen mit diesem in der in Richtung der Längsachse des Drehgestells liegenden vertikalen Ebene stabilisiert. Diese Stabilisierung ist durch zwei Zugstangen 37 (Fig. 1) herbeigeführt, von denen jede an einem Ende mit dem Motor 23, und am anderen mit dem Kasten 15 verbunden ist. Diese Verbindung ist über elastische Elemente 38 hergestellt

Diese Stützen 14 (Fig.3) für den Kasten 15 sind an den Enden des Trägers 11 zu je zwei an jeder Seite angebracht. Jede Stütze 14 enthält einen Ständer 39, an dessen Stirnflächen Dämpfer 40 angeordnet sind.

Diese Ausführung der Stützen gestattet es, in einem großem Bereich das Moment zu ändern, das den Träger und das gesamte Drehgestell nach einer Drehung bezüglich des Kastens 15 in die Ausgangsstellung zurückbringt.

Dies erfolgt während der Projektierung durch Auswahl der Federkennlinien der Dämpfer 40, ihrer geometrischen Abmessungen sowie der Höhe der Ständer 39.

Zur Vermeidung von zusätzlichen Kräften in den Zugstangen 37 bei Drehungen des Trägers U gegenüber dem Kasten 15 in der horizontalen Ebene ist. auf rechnerischem Wege die Abhängigkeit ermittelt, daß das Verhältnis der Höhe Λ, (Fig.3) der Stütze 14

15

zur Höhe hi (Fig. I) der Zugstange 37 praktisch dem Verhältnis der Quadrate ihrer Abstände λ (Fig.2) und r-i vom Drehpunkt (der Achse des Drehzapfens 16) gleich ist, d.h.

worin bedeuten:

hi — Länge der Zugstange 37;

η — Abstand von der geometrischen Achse des Drehzapfens 16 bis zur Mitte des Abstandes

zwischen den Stützen 14;
Γι — Abstand zwischen der geometrischen Achse des Drehzapfens 16 und der Zugstange 37.

Das Mntordrphgpstpll wpist an jpripm Rad Ηργ

Radsätze 1 eine Scheibenbremse mit einem Antrieb 42 auf, der am Längsträger 4 des Rahmens 3 befestigt ist. Außerdem enthält der Rahmen eine magnetische Schienenbremse 43 (Fig. 1) mit Drucklufthebern 44 (Fig. 2). Zur Dämpfung der schlingernden Schwingungen des Drehgestells, die durch die Gleisunebenheiten in der horizontalen Ebene erzeugt werden, ist an jeder Seite des Wagenkastens 15 eine Dämpfungseinrichtung 45 montiert, die einen Reibungsdämpfer darstellt und durch eine Zugstange 46 (F i g. I) mit dem Rahmen des Drehgestells verbunder, ist.

Zur Dämpfung der vertikalen Schwingungen dienen hydraulische Schwingungsdämpfer 47 (Fig. 3), die an ihren Enden mit dem Träger 11 und Rahmen 3 verbunden sind. Zur Dämpfung der bezüglich des Gleises quergerichteten Schwingungen dienen hydraulische Schwingungsdämpfer 48. Von diesen ist jeder mit js dem Drehzapfen 16 über ein Glied 49 (Fig. 5), andererseits aber auch mit dem Rahmen 3 des Drehgestells gelenkig verbunden.

Die Querschwingungen des Wagenkastens sind durch Spalte »a« (Fig. 3) zwischen dem Rahmen 3 und Dämpfern 50 begrenzt, die am Drehzapfen 16 befestigt sind.

Zur Begrenzung der Axialverformungen (in Richtung der Achse 7 des Radsatzes 1) der Kupplungen 34 sind am Träger 11 Seitenanschläge 51 angebracht, von denen jeder ein elastisches Element 52 (F i g. 6) enthält, das an einer Rolle 53 befestigt ist, die auf einer am Träger 11 befestigten Achse 54 angeordnet ist.

Das Motordrehgestell für das Schienenfahrzeug arbeitet wie folgt:

Beim Einschalten des Fahrmotors 23 wird das Drehmoment von demselben Ober das Getriebe 28 und die Hohlwelle 35 mittels der elastischen Kupplungen 34 auf den Radsatz 1 Obertragen. Während der Bewegung des Schienenfahrzeugs verschieben sich infolge des Durchbiegens der Federaufhängung 2 und der Federn 12, das durch die Unebenheiten des Gleises hervorgerufen wird, die Fahrmotoren 23 mit den Getrieben 28 zusammen mit dem Träger 11 bezüglich des Radsatzes 1. Diese Verschiebungen werden durch die Verformungen der elastischen Kupplungen 34 kompensiert. Die Größe des S^sHeE zwischen der Achse 7 des Rsds^tzes 1 und der Hohlwelle 35 wird so gewählt, daß bei maximalen vertikalen Verschiebungen die Hohlwelle 35 die Achse 7 nicht berührt.

Bei den bezüglich des Gleises quergerichteten Verschiebungen der Motoren 23 und Getriebe 28 zusammen mit dem Träger 11 sind maximale Axialverformungen der Kupplungen 34 durch Spalte »b« (Fig.3) zwischen den Seitenanschlägen 51 und dem Rahmer 3 begrenzt Wird der Spalt »b« beseitigt, so arbeiten die pneumatischen Federn 12 nur in der vertikalen Richtung, und die Querfederung wird durch die zusätzliche Aufhängungsstuffv die von den Stützen 14 und der elastischen Verbindung des Drehzapfens 16 mit dem Träger 11 über die Dämpfer 17 gebildet ist, innerhalb der Spalte »a« zustandegebracht.

Die Reaktionskräfte beim Zug und beim Bremsen werden von den Zugstangen 37 aufgenommen, die sich in einem Abstand voneinander befinden, der praktisch dem Achsstand des Drehgestells (Abstand zwischen den Radsätzen 1) gleich ist. Bei einem solchen beträchtlichen Abstand der Zugstangen 37 voneinander sind die Kräfte in ihnen und die Verformungen gering, und folglich erweist sich die Stabilisierung des Trägers 11 mit den Motoren 23 und den Getrieben 28 mit Rücksicht darauf, daß sie auf den Wagenkasten bezogen ist. hierbei am wirksamsten.

Hierzu 4 BUitt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. MotordrehgesteU mit Federaufhängung für Schienenfahrzeuge, in dem ein zwischen den Achsen der Radsätze parallel zu ihnen angeordneter Träger mit an seinen Enden angebrachten Stützen für den Wagenkasten mit diesem bezüglich desselben in der horizontalen Ebene drehbar verbunden und an einem Rahmen montiert ist, der mit den Radsätzen verbunden ist, von denen jeder über ein Getriebe mit seinem Fahrmotor kinematisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrmotoren (23) am Träger (11) befestigt und zusammen mit diesem in der vertikalen Ebene, die in Richtung der Längsachse des Drehgestells liegt, stabilisiert sind.

2. Motordrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung der am Träger (Ii) befestigten Fahrmotoren (23) mittels Zugstangen (37) verwirklicht ist, von denen jede über elastische Elemente (38) an dem einen Ende mit dem Fahrmotor (23) und am anderen Ende mit dem Wagenkasten (15) verbunden ist, wobei das Verhältnis der Höhe (hi) der Stützen (14) des Wagenkastens (15) zur Länge (h-fi der Zugstange (37) dem Verhältnis der Quadrate ihrer Abstände (n, r₂) vom Drehpunkt des Trägers (11) in der horizontalen Ebene gleich oder nahezu gleich ist.

3. MotordrehgesteU nach Anspruch 1, dadurch jo gekennzeichnet, daß die Fahrmotoren (23) mit ihren Getrieben (28) starr am Träger (11) befestigt sind.

4. MotordrehgesteU nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stütze (14) des Wagenkastens (15) einen Ständer (~>9) und an dessen Stirnflächen angebrachte Dämpfer (40) enthält.