RU2003480C1 - Колесна пара рельсового транспортного средства - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : колесна  пара содержит колеса с ребордами, закрепленные на концах пустотелого барабана Я Подшипникова  опора 5 смонтирована на цапфе 4 рамы тележки и заведена внутрь барабана 2. Между подшипниковой опорой 5 и внутренней поверхностью барабана 2 установлен кольцеобразный амортизирующий элемент 6, работающий по типу резинометаллического амортизатора Во внутреннем объеме барабана 2 возможно размещение не только тормозного механизма 12. но и приводного двигател  и других вспомогательных агрегатов. Изменение традиционной схемы установки колес 1 относительно рамы тележки позвол ет при повышении надежности и долговечности пэры обеспечить и безопасность эксплуатации , особенно при сходе колесной пары с рельсового пути. 2 злф-лы, 1 ил.

Description

rf-a

ts

О

s

Jb

00

о

Изобретение относитс  к рельсовому транспорту, в частности к ходовой части вагонов железнодорожного подвижного состава .

Известна колесна  пара дл  железнодорожного подвижного состава, содержаща  закрепленные на оси ребордные колеса в виде плоских колец, подшипниковые опоры дл  св зи вращающейс  оси с рамой тележки , а также кольцеобразные упругие амортизирующие элементы (авторское свидетельство СССР № 1618676, кл. В 60В 37/10. 1986).

Известна  колесна  пара обладает р дом положительных качеств, заключающихс  в ведении между ребордной частью колеса и ступицей амортизирующего упругого элемента, рабо.тающего на сжатие и на сдвиг. Сжимающее усилие по вл етс  в результате действи  радиальной нагрузки, а сдвигающее усилие возникает от взаимодействи  реборды колеса с боковой поверхностью головки рельса. Амортизирующий элемент, надежно удержива  ребордную часть колеса на головке рельса, исключает передачу возмущающих усилий на тележку, обеспечива  благопри тные услови  работы подвески и, в случае наличи  привода колесной пары, механизма передачи крут щего момента.

Недостатки этой конструкции - ее построение по традиционной схеме, заключающейс  в монтаже колес на оси и размещении тормозных и других механизмов в околоколесном пространстве, ударные нагрузки на подшипниковые опоры из-за неточностей укладки рельсового пути, наличи  стыков и т.д. В результате качени  колес по такому рельсовому пути пиковые ударные нагрузки непосредственно передаютс  в первую очередь подшипниковым опорам, что, естественно, снижает их долговечность . В прототипе этот недостаток частично устран етс  введением амортизирующего элемента, но из-за места его установки этот элемент приходитс  выполн ть значительных размеров, что приводит к большому расходу материала и некоторым технологическим трудност м изготовлени  крупногабаритного элемента с определенными демпфирующими свойствами .

Другим большим недостатком  вл етс  потер  устойчивости состава при сходе колесной пары с рельсового пути. Как правило , ребордами колес прорезаетс  шпальное полотно. При этом разное сопротивление продавливанию под колесами одной оси приводит к по влению момента разворачивающего тепежку и колесные пары, и опрокидывани  вагона или железнодорожной тележки .

Торможение таких колес обеспечиваетс  с внешней их поверхности по ограниченному участку дуги реборды. Это приводит к созданию большого количества тормозных механизмов на одну тележку и расчет значительного усили  в фрикционной паре. Внешне расположенный тормозной механизм в данном случае подвержен воздействию внешних климатических условий. Кроме того , при торможении происходит ужесточение подвески (т.е. практически она

выводитс  из работы), что приводит к передаче всех динамических усилий уже на платформу .

Указанные недостатки традиционной схемы, по которой выполнена известна  колесна  пара, прин та  за прототип, существенно вли ют на надежность колесной пары, ее безопасность в эксплуатации.

Цель изобретени  - повышение надежности и безопасности эксплуатации при сходе тележки с рельсового пути, упрощение конструкции,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в колесной паре дл  железнодорожного подвижного состава, содержащей закрепленные на оси ребордные колеса в виде плоских колец, подшипниковые опоры дл  св зи вращающейс  оси с рамой тележки, а также кольцеобразные упругие амортизирующие элементы, ось выполнена в виде пустотелого барабана, на концах которого закреплены ребордные колеса, торцова  поверхность которых расположена в плоскости торца барабана. Подшипниковые опоры смонтированы на цапфах рамы тележки внутри барабана, а кольцеобразные упругие элементы смонтированы между внутренней поверхностью барабана и наружной обоймой подшипниковой опоры. Упругие элементы выполнены резинометаллическими .

Разность между наружными радиусами колеса по месту его контакта с головкой рельса и барабана равна высоте головки рельса от плоскости шпального полотна.

Цапфа выполнена полой дл  подвода магистралей питани  и управлени  к размещенным внутри барабана силовому приводному двигателю и тоомозному механизму,

Сравнение за вленного решени  с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретени  новизна.

Повышение надежности колесной пары, повышение безопасности ее эксплуатации при сходе тележки с рельсового пути, а так- же простота конструкции указывает на соответствие за вленного решени  критерию изобретени  положительный эффект.

При изучении других известных технических решений в данной и других област х техники и науки не было вы влено сходных в части реализации отличительных признаков решений, что позвол ет установить соответствие за вленного предложени  критерию изобретени  существенные отличи .

На чертеже изображена колесна  пара, продольный разрез.

Колесна  .пара включает в себ  реборд- ные колеса 1, жестко закрепленные известными способами на оси, выполненной в виде пустотелого барабана 2. Рама 3 тележки (показана частично) снабжена цапфой 4, котора  в качестве одного из возможных вариантов может быть выполнена также полой . На цапфе 4 смонтирована подшипникова  опора 5. Подшипникова  опора 5 может быть расположена непосредственно в плоскости , проход щей через ребордное колесо 1 или вне этой плоскости, если такой монтаж определен расчетами жесткости и необходимости размещени  дополнительных аксессуаров жизнеобеспечени  работоспособности колесной пары на цапфе. Между наружной обоймой подшипниковой опоры 5 и внутренней поверхностью барабана расположен амортизирующий кольцеобразный упругий элемент б, выполненный, например, как и в прототипе, из резиноме- таллического материала, обладающего с одной стороны определенной жесткостью дл  сохранени  формы и упругостью дл  гашени  нагрузок. Таким образом, видно, что барабан с колесами 1 установлен на цапфе с возможностью вращени , но с сохранением плавающего подвеса, т.е. с возможностью относительных смещений от цапфы.

Особенностью конструкции  вл етс  то, что торцевые поверхности ребордных колес 1 расположены в плоскости торца барабана 2. т.е. узел получаетс  без выступающих элементов.

Разность наружных радиусов реборд- ного колеса 1 и барабана 2 выбираетс  равной высоте головки рельса 7 от плоскости шпального полотна 8 и в общем виде может быть представлено равенством I И, где I - разность наружных радиусов ребордного колеса по месту его контакта с головкой рельса и барабана, и - высота головки рельса .

Возможны и другие варианты соотношений , но представленный характеризует наиболее оптимальный случай. Это определ етс  следующим. При сходе колесной пары с рельсового пути одно колесо

оказываетс  на шпальном полотне 8 между рельсами 7, а другое оказываетс  с внешней стороны рельс. Но в данном случае колесо 1 будет вывешенным, так как барабан л жет 5 на рельс 7. В этом случае отсутствует либо сведен к минимуму перекос в вертикальной плоскости оси колесной-пары. и платформа, просев, сохран ет горизонтальное положение , а состав может продолжать движение 10 до полной остановки без опрокидывани  вагонов . Данна  конструкци  колесной пары позвол ет продолжать движение состава даже при сходе колес с рельсового пути, что , существенно повышает безопасность экс- 15 плуатации подвижного состава, оснащенного такой колесной парой.

Дл  варианта приводной колесной пары возможно размещение внутри барабана обратимого приводного электродвигател  с 20 закреплением в моторной части 9 на внутренней поверхности барабана 2 ротора 10, а на цапфе - статора 11. Подводка магистралей управлени  и питани  проходит по полости выполненной дл  этого пустотелой 5 цапфы 4,

Как ведома , так и ведуща  колесные пары по данной конструкции оснащаютс  тормозными механизмами 12. например, колодочного типа, с закреплением фрикци- 0 онных элементов 13 на цапфе, а опорных элементов 14 на внутренней поверхности барабана 2. Подвод.питающих магистралей также можно обеспечить через полость цапфы 4. Видно, что при такой компоновке мож- 5 но реализовать большие поверхности трени  в тормозном механизме 12, что выгодно отличает предлагаемую конструкцию от известной по прототипу.

Работает колесна  пара следующим об- 0 разом.

В ведомом варианте исполнени  происходит перекатывание ребордных колес 1 под действием толкающего усили  подвижного состава. Пиковые нагрузки от рельсового пути 5 воспринимаютс  амортизирующими элементами б без передачи на подшипниковые опоры 4. Подшипниковые опоры работают в нормальных услови х только на качение. Ре- зииометзллический амортизатор работает 0 как и в прототипе на сжатие и на сдвиг, нейтрализу  своей работой неровности пути и пиковые нагрузки. При этом в плавающем состо нии находитс  система колеса-барабан, представл юща  собой же- 5 сткую конструкцию, способную нести значительную нагрузку при сходе колесной пары с рельсового пути за счет опирани  барабана 2 на головку рельса 7.

При торможении подаетс  рабочий агент в управл ющие полости тормозного

механизма через полую цапфу. Прижатие фрикционных поверхностей к внутренней поверхности барабана обеспечивает торможение колесной пары. Данна  компоновоч- на  схема позвол ет максимально увеличить площадь прижимаемых поверхностей , что позвол ет реализовать больший тормозной момент, использу  более простую отработанную конструкцию тормозного механизма, например автомобильного колодочного типа,

В режиме экстренного торможени  усили  захвата колес тормозными колодками максимальны. В прототипе при этом вследствие фиксации колес происходит выключе- ние в значительной степени хода подвески. Данное  вление особо опасно при по влении сдвигающих усилий, влекущих за собой опрокидывание вагона или платформы. В за вленной конструкции исключаетс  вли - ние на подвеску при торможении из-за расположени  тормозных механизмов внутри барабана.

Работа колесной пары в ведущем режиме ничем не отличаетс  от работы этой же пары в ведомом режиме. Исключением  вл етс  наличие«нутри барабана привода от злектродвигател , св занного непосредственно напр мую с барабаном при использовании обратимого двигател  или св занного через редуктор при использовании обычной электромашины. Ввиду того, что существо за вленного предложени  касаетс  компоновочного решени , вопросы, св занные с размещением и конкретным

Claims (2)

1. КОЛЕСНАЯ ПАРА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА .

, содержаща  закрепленные на оси колеса с ребордой, подшипниковые опоры и кольцеобразные амортизирующие элементы, отличающа с  тем, что ось представл ет собой пустотелый барабан, на концах кото- рого закреплены указанные колеса, торцевые поверхности которых расположены в одних вертикальных плоскост х с соответствующими торцами барабана, при этом каждый кольцеобразный амортизирующий

подводом момента к барабану, детально не рассматриваютс .

Очевидно, что использование внутреннего пространства полой оси барабана 2 многофункционально. Если по прототипу необходимые дл  жизнеобеспечени  агрегаты располагались снаружи колесной пары , то в за вленном решении возможно их размещение внутри барабана. Это позволит обеспечить их защиту от внешних воздействий , в том числе при работе в агрессивных средах. Такое решение также позвол ет благопри тно решить вопрос шума и вибрации в сторону их уменьшени . Ограниченный внутренний объем также позвол ет снизить веро тность распространени  возгорани  и позвол ет меньшими средствами обеспечить пожаротушение.

Изобретение позвол ет за счет изменени  компоновочной схемы повысить надежность колесной пары, ее долговечность за счет разгрузки подшипниковых опор от динамических нагрузок, улучшить безопасность эксплуатации за счет обеспечени  возможность перемещени  вагона или платформы по рельсовому пути даже в случае схода колесной пары с рельс. Конструкци  не только проста в схемном решении, но и позвол ет использовать новые материалы , упрощенные технологии, обеспечива  более высокие результаты по сравнению с прототипом.

(56) Авторское свидетельство СССР Р 1618676, к . В 60 В 37/10, 1986.

элемент установлен между внутренней поверхностью барабана и внешним кольцом подшипниковой опоры с внутренним кольцом дл  опирани  на цапфы рамы тележки.

2.Колесна  пара по п.1. отличающа с  тем, что указанные амортизирующие элементы выполнены резинометаллическими.

3,Колесна  пара по п.1, отличающа с  тем, что разность между радиусами поверхности качени  колеса и барабана равна рассто нию от поверхности шпалы до поверхности катани  головки рельса.