EA007260B1 - Усовершенствованная относительно удобства эксплуатации на железнодорожном пути тележка у25 - Google Patents

Abstract

Тележка, содержащая раму 10, опирающуюся посредством наборов 14, 16 рессор на буксу 12, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой 12 и рамой 10, при этом демпфирующее устройство содержит поршень 26, направляемый для перемещения относительно рамы 10 и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы 12, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство 24, и в которой указанная поверхность поршня 26 содержит композиционный материал.

Description

Изобретение касается тележки У25 и ее вариантов и, в частности, усовершенствованной тележки этого типа для улучшения удобства ее использования на железнодорожном пути.

В Европе широко используется тележка, известная как тележка с торговым названием У25, особенно в грузовых вагонах. Типичная тележка У25 содержит пару рам, которые опираются на пару букс посредством соответствующих пар наборов рессор. Предусмотрены устройства демпфирования трения, чтобы амортизировать, главным образом, вертикальное и поперечное движение между буксами и опорными рамами. Каждое демпфирующее устройство обычно содержит поршень, установленный с возможностью скольжения поверх одной из рам, и имеющий торцевую поверхность, которая может быть введена в контакт с поверхностью соответствующей буксы, при этом поршень имеет возможность перемещения от приводного элемента в виде рессородержателя, расположенного между одним из наборов рессор и рамой. Связующее звено, известное как звено Ленуара, подсоединено между рамой и приводным элементом. Звено Ленуара расположено наклонно к вертикали таким образом, что вес рамы и вагона и нагрузка, которую они несут, оказывают воздействие поперечной силы на приводной механизм и поршень. Величина прикладываемой к поршню силы, таким образом, зависит от нагрузки. Поскольку величина прикладываемой к поршню силы меняется, понятно, что сила трения между буксой и рамой также меняется, и, таким образом, степень демпфирования между этими компонентами зависит от нагрузки.

Поршень установлен таким образом, что между поршнем и рамой существует контакт, и, в использовании, между торцевой поверхностью поршня и буксой. Так как поршень и букса представляют собой металлическую, обычно стальную конструкцию, такой контакт считается нежелательным из-за залипания и сопряжения металлических поверхностей.

Согласно одному аспекту изобретения, обеспечена тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов пружин на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы, и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня обеспечено приводное устройство, и в которой указанная поверхность поршня содержит композиционный материал.

Такое устройство предпочтительно тем, что сопряжение металлических поверхностей и слипание в месте сопряжения поверхности поршня и буксы может быть устранено или уменьшено.

Приводное устройство для поршня целесообразно включает звено Ленуара или подобное устройство.

Поверхность поршня, выполненная из композиционного материала, может содержать поверхность элемента из композиционного материала, закрепленного на поршне. Элемент из композиционного материала может крепиться к поршню механически, и может быть съемным. В качестве альтернативы, он может быть термически склеен с поршнем.

Также, поршень может быть выполнен из композиционного материала, при этом внутри поршня обеспечивается подходящая армирующая конструкция, придающая поршню необходимую жесткость для надлежащего действия.

Поршень может направляться для скользящего перемещения относительно рамы.

В качестве альтернативы, между поршнем и рамой может быть обеспечено упругое установочное устройство, дающее возможность поршню перемещаться относительно рамы, причем упругое установочное устройство подвергается упругой деформации, предотвращая при этом скользящий контакт между рамой и поршнем. Понятно, что такое устройство целесообразно, поскольку устраняется дополнительный контакт металлических поверхностей. В таком устройстве упругое установочное устройство содержит подходящую гильзу из упругого материала, крепящуюся как к поршню, так и к раме.

В любом из указанных выше устройств второй поршень также может направляться для перемещения относительно рамы, при этом второй поршень также имеет поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения второго поршня предусмотрено второе приводное устройство. Второе приводное устройство предпочтительно включает звено Ленуара. Указанная поверхность второго поршня может содержать композиционный материал. Как уже говорилось, второй поршень может направляться для скользящего перемещения относительно рамы, или, в качестве альтернативы, упругое установочное устройство может быть обеспечено между вторым поршнем и рамой таким образом, чтобы дать возможность второму поршню перемещаться относительно рамы, причем упругое установочное устройство подвергается упругой деформации, предотвращая при этом скользящий контакт между рамой и вторым поршнем.

Набор рессор типичной тележки типа У25 имеет жесткость рессоры приблизительно 980 Н/мм при весе тары до 2600 Н/мм с грузом и длину сжатия приблизительно в пределах от 240 до 200 мм. Считается, что удобство эксплуатации тележки на железнодорожном пути можно улучшить, модифицируя тележку для использования более мягкого, более длинного набора рессор. Поэтому предпочтительно, наборы рессор тележки имеют длину сжатия в пределах приблизительно от 300 до 190 мм и жесткость рессоры в пределах от 390 Н/мм при весе тары до 1750 Н/мм с грузом. Для того, чтобы разместить набор более длинных рессор внутри тележки типа У25 с соблюдением обычных ограничений в пространстве, связанных с конструкцией тележки такого типа, букса модифицируется надлежащим образом по сравне

- 1 007260 нию со стандартной буксой, так что, в использовании, нижний конец набора рессор располагается на высоте приблизительно в пределах от 220 до 250 мм над железнодорожным путем при диаметре колес 920 мм.

В типичной тележке У25 максимальное допустимое перемещение поршня составляет порядка 4 мм. Предусмотрено, что тележка станет более совершенной от увеличения максимального перемещения поршня. Поэтому предпочтительно тележка сконструирована так, чтобы поршень имел возможность перемещения на расстояние по меньшей мере около 7 мм и предпочтительно около 9 мм или более. В типичной тележке этого типа поршень имеет возможность перемещения внутри металлической гильзы, установленной на раме, при этом гильза имеет выступ, отходящий от рамы. Одним из способов увеличения перемещения поршня, поэтому, является устранение этого выступа. В качестве альтернативы, или дополнительно, размеры рамы могут быть изменены, чтобы обеспечить увеличение максимально допустимого перемещения поршня.

Несмотря на то, что может быть целесообразным использовать несколько упомянутых выше модификаций в сочетании одна с другой, некоторые преимущества можно видеть уже с небольшими модификациями.

Согласно второму аспекту изобретения обеспечена тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального и поперечного движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство, при этом между поршнем и рамой предусмотрено упругое установочное устройство, дающее возможность поршню перемещаться относительно рамы, которое подвергается упругой деформации, предотвращая при этом скользящий контакт между рамой и поршнем.

Согласно третьему аспекту изобретения обеспечена тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального и поперечного движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня обеспечено приводное устройство, и второй поршень, также направляемый для перемещения относительно рамы, причем второй поршень также имеет поверхность, способную взаимодействовать с другой поверхностью буксы, при этом для перемещения второго поршня предусмотрено второе приводное устройство. Предпочтительно каждое приводное устройство включает звено Ленуара.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечена тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня обеспечено приводное устройство, в которой наборы рессор тележки имеют длину сжатия в пределах приблизительно от 300 до 190 мм и жесткость рессоры в пределах приблизительно от 390 до 1750 Н/мм.

Согласно еще одному аспекту изобретения обеспечена тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для движения относительно рамы, и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня обеспечено приводное устройство, в которой максимальное перемещение поршня составляет по меньшей мере 7 мм.

При необходимости два или более различных аспекта изобретения могут быть использованы в сочетании один с другим.

Изобретение дальше будет описано на примере со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых фиг. 1 - вид в разрезе части тележки согласно одному примеру реализации изобретения;

фиг. 2 - вид сбоку части тележки фигуры 1;

фиг. 3 - увеличение части фигуры 1;

фиг. 4 и 5 - изображения, подобные фиг. 1 и 2, показывающие альтернативный пример реализации изобретения; и фиг. 6 и 7 - изображения, подобные фиг. 1 и 3, показывающие другой пример реализации изобретения.

Со ссылкой сначала на фиг. 1-3 показана часть тележки, в основном относящейся к типу У25, содержащей пару рам 10 (показана только часть одной из них), расположенных параллельно одна другой и крепящихся одна к другой, при этом каждая рама 10 опирается на пару букс 12. Между каждой буксой 12 и связанной с ней рамой обеспечена пара наборов 14, 16 рессор. Каждый набор 14, 16 рессор содержит первую наружную рессору 18 и внутреннюю рессору 20, причем длина внутренней рессоры 20 выбирается такой, что внутренняя рессора 20 только становится рабочей частью первичного подвешивания, как только на тележке устанавливается заданная нагрузка. Ось и набор колес (не показаны) проходит между

- 2 007260 каждой буксой 12, связанной с одной из рам, и соответствующей буксой 12, связанной с другой из рам

10.

Приводной элемент 22 в виде рессородержателя опирается на наружную рессору 18 одного из наборов рессор и соединен с рамой 10 посредством элемента наклонного звена, известного как звено Ленуара 24, как показано на фиг. 2. Наклон звена Ленуара 24 обеспечен таким образом, что поперечная нагрузка прикладывается к приводному элементу 22, причем величина ее зависит от нагрузки, которую несет тележка.

Приводной элемент 22 упирается в поршень 26, который направляется для скользящего движения относительно части рамы 10. Как показано, в раме 10 обеспечена металлическая гильза 28, внутри которой скользит поршень 26. В обычной тележке типа У25 конец поршня, удаленный от приводного элемента, расположен так, что он упирается в поверхность 12а буксы, при этом зацепление между поршнем и буксой образует контакт металла с металлом, что нежелательно. В примере реализации изобретения, показанном на фиг. 1, металлический поршень не упирается непосредственно в поверхность 12а буксы, но он включает компонент 29 из композиционного материала, расположенный таким образом, что поверхность поршня 26, которая входит в зацепление с буксой, не металлическая, но, скорее, состоит из композиционного материала. Компонент 29 из композиционного материала содержит пластину 30, установленную поверх поршня 26, и имеющую элемент 32 из композиционного материала, закрепленный на ней механическими средствами или термическим склеиванием. Если необходимо, компонент 29 из композиционного материала может быть закреплен на поршне с возможностью съема, но здесь это не предусмотрено.

Несмотря на то, что для предотвращения контакта металла с металлом между поршнем и буксой только торцевая поверхность поршня должна быть выполнена не из металла, поршень может быть целиком или по большей части выполнен не из металла, если это необходимо. Например, поршень может содержать компонент из композиционного материала, армированный надлежащим образом.

В устройстве фиг. 1 только один поршень 26 связан с каждой буксой 12 тележки. Это не обязательно, и на фиг. 4 и 5 показана модификация, в которой обеспечены два поршня 26а, 26Ь, каждый из которых приводится в действие от соответствующего приводного элемента 22а, 22Ь, с использованием соответствующего звена Ленуара 24а, 24Ь (см. фиг. 5). Устройство согласно фиг. 4 и 5 не использует поверхность из композиционного материала на поршне, но оно все-таки целесообразно, так как улучшается симметрия тележки. Хотя устройство фиг. 4 и 5 не имеет поверхности из композиционного материала, один или оба поршня 26а, 26Ь могут быть обеспечены поверхностью из композиционного материала, например, применяя любую из технологий или любое устройство, описанные выше.

Улучшенная симметрия, достигаемая обеспечением двух поршней на противоположных сторонах буксы, таким образом, дает возможность постоянного смягчения трения и управления оси, при этом поршни движутся, регулируя перемещение буксы относительно рамы в направлении вперед-назад.

Считается, что удобство эксплуатации тележки на железнодорожных путях можно улучшить, выполнив тележку таким образом, чтобы увеличить перемещение поршня или поршней от 4 мм максимального перемещения, которое предусмотрено типичной тележкой У25, до максимального перемещения по меньшей мере 7 мм и предпочтительно приблизительно до 9 мм. В устройствах, описанных и показанных выше, такого увеличения перемещения поршня или поршней можно достичь модификаций гильзы 28, в которой скользит поршень 26, исключив выступ 28а (см. фиг. 3). В качестве альтернативы, или дополнительно, можно незначительно изменить конструкцию рамы 10 для увеличения допустимого перемещения поршня. Для обеспечения большего максимального перемещения поршня важно, чтобы конструкция приводного элемента 22 и рамы 10 давала возможность приводному элементу 22 перемещаться на большее расстояние относительно рамы 10 беспрепятственно.

Фиг. 6 и 7 показывают другую тележку, близкую к стандарту У25, но модифицированную для усовершенствования ее эксплуатации на железнодорожном пути. Тележка фиг. 6 и 7 отличается от типичной тележки У25 четырьмя аспектами. Во-первых, что касается устройства фигуры 1, поршни 26 обеспечены поверхностями из композиционного материала, вследствие чего устранен контакт металлических поверхностей между поршнями и буксой. Во-вторых, что касается устройства, показанного на фиг. 4 и 5, обеспечены два поршня 26, каждый из которых приводится в действие от соответствующего приводного устройства, с использованием связанного с ними звена Ленуара.

Третье существенное отличие устройств фиг. 6 и 7 от типичной тележки У25 заключается в конструкции поршней. Как показано на фиг. 6, поршни 26 расположены внутри гильз 34 из упругого материала, которые, в свою очередь, установлены поверх рамы 10. Такая установка поршней 26 позволяет поршням 26 двигаться в своем продольном направлении в сторону соответствующих поверхностей буксы 12, и от соответствующих поверхностей буксы 12, без возникновения всякого скользящего контакта между поршнями 26 и рамой 10 или закрепленными на ней элементами. В результате, силы трения металла о металл, препятствующие движению поршней, уменьшаются.

Другое преимущество такой установки поршней 26 заключается в том, что поршни 26 получают возможность движения на небольшое расстояние в горизонтальном направлении (в основном перпендикулярно оси поршня), в вертикальном направлении, и немного наклоняться относительно рамы 10, таким

- 3 007260 образом обеспечивая дополнительные степени свободы в движении поршней 26, способствуя надлежащему торможению инерционных сил, а также перемещению буксы относительно рамы в горизонтальном (направлении вперед-назад) и вертикальном направлениях. В результате, можно достигать постоянного уменьшения трения, зависящего от нагрузки, и управления оси.

Четвертое важное различие между устройством фиг. 5 и 6 и типичной тележкой У25 заключается в наборах 14, 16 рессор. Наборы 14, 16 рессор, используемые в устройстве фиг. 6 и 7, значительно длиннее и мягче, чем наборы рессор, которые обычно используются в тележке У25. В устройствах, показанных на фиг. 1-5, используются типичные наборы рессор, и увеличение длины очевидно при сравнении, например, фиг. 1 с фиг. 6. Для примера, типичный набор рессор, используемый в тележке типа У25 (при весе тары), имеет длину приблизительно 240 мм и жесткость рессоры 980 Н/мм. Для сравнения, устройство фиг. 6 и 7 имеет длину приблизительно 300 мм и жесткость рессоры 390 Н/мм.

Для размещения измененных наборов рессор в тележке с соблюдением обычных критериев конструкции тележки типа У25, букса 12 должна быть модифицирована, как показано на фиг. 6 таким образом, чтобы уменьшить высоту нижнего конца каждого набора рессор над землей/рельсами в использовании. Изменение в конструкции буксы 12 делается для того, чтобы расположить нижний конец наборов рессор на высоте приблизительно 220 мм от рельсов.

Как было упомянуто выше, любая комбинация различных модификаций в обычной тележке У25, описанной здесь, может использоваться для обеспечения тележки с улучшенным удобством эксплуатации на железнодорожном пути.

Понятно, что в примерах реализации, описанных выше, может быть сделан ряд модификаций, не выходящих за пределы объема изобретения, который определен здесь.

Claims (23)

1. Тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство, и в которой указанная поверхность поршня содержит композиционный материал.

2. Тележка по п.1, в которой приводное устройство для поршня включает наклонное звено Ленуара.

3. Тележка по п.1 или 2, в которой поверхность поршня, выполненная из композиционного материала, содержит поверхность элемента из композиционного материала, закрепленного на поршне.

4. Тележка по п.3, в которой элемент из композиционного материала механически крепится к поршню.

5. Тележка по п.3, в которой элемент из композиционного материала термически склеен с поршнем.

6. Тележка по п.1 или 2, в которой поршень выполнен из композиционного материала, при этом внутри поршня обеспечена подходящая армирующая конструкция, придающая поршню необходимую жесткость для надлежащего действия.

7. Тележка по любому из предшествующих пунктов, в которой поршень направляется для скользящего перемещения относительно рамы.

8. Тележка по любому из пп. 1-6, в которой между поршнем и рамой предусмотрено упругое установочное устройство, дающее возможность поршню перемещаться относительно рамы, причем упругое установочное устройство подвергается упругой деформации, предотвращая при этом скользящий контакт между рамой и поршнем.

9. Тележка по п.8, в которой упругое установочное устройство содержит гильзу из упругого материала, крепящуюся как к поршню, так и к раме.

10. Тележка по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая второй поршень, направляемый для перемещения относительно рамы, при этом второй поршень также имеет поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения второго поршня предусмотрено второе приводное устройство.

11. Тележка по п.10, в которой второе приводное устройство включает звено Ленуара.

12. Тележка по п.10 или 11, в которой поверхность второго поршня содержит композиционный материал.

13. Тележка по любому из пп.10-12, в которой второй поршень направляется для скользящего перемещения относительно рамы.

14. Тележка по любому из пп.10-12, в которой между вторым поршнем и рамой предусмотрено упругое установочное устройство, дающее возможность второму поршню перемещаться относительно рамы, при этом упругое установочное устройство подвергается упругой деформации, предотвращая при этом скользящий контакт между рамой и вторым поршнем.

- 4 007260

15. Тележка по любому из предшествующих пунктов, в которой наборы рессор тележки имеют длину сжатия в пределах приблизительно от 300 до 190 мм и жесткость рессоры в пределах от 390 Н/мм при весе тары до 1750 Н/мм с грузом.

16. Тележка по п.15, в которой в использовании нижний конец набора рессор расположен на высоте в пределах от 220 до 250 мм над железнодорожным путем при диаметре колес 920 мм.

17. Тележка по любому из предшествующих пунктов, в которой поршень имеет возможность перемещения на расстояние по меньшей мере 7 мм.

18. Тележка по п.17, в которой поршень имеет возможность перемещения на расстояние 9 мм и больше.

19. Тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального и поперечного движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы, и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство, при этом между поршнем и рамой предусмотрено упругое установочное устройство, дающее возможность поршню перемещаться относительно рамы, которое подвергается упругой деформации, предотвращая при этом скользящий контакт между рамой и поршнем.

20. Тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального и поперечного движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство, и второй поршень, также направляемый для перемещения относительно рамы, причем второй поршень также имеет поверхность, способную взаимодействовать с другой поверхностью буксы, при этом для перемещения второго поршня предусмотрено второе приводное устройство.

21. Тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство, в которой наборы рессор тележки имеют длину сжатия в пределах приблизительно от 300 до 290 мм и жесткость рессоры в пределах приблизительно от 390 до 1750 Н/мм.

22. Тележка, содержащая раму, опирающуюся посредством наборов рессор на буксу, и демпфирующее устройство для демпфирования относительного вертикального движения между буксой и рамой, при этом демпфирующее устройство содержит поршень, направляемый для перемещения относительно рамы и имеющий поверхность, способную взаимодействовать с поверхностью буксы, причем для перемещения поршня предусмотрено приводное устройство, в котором максимальное перемещение поршня составляет по меньшей мере около 7 мм.

23. Тележка, по существу, как описано со ссылкой на сопутствующие чертежи.