RU2041098C1

RU2041098C1 - Device for transmitting cross horizontal forces from rail vehicle body to bogies

Info

Publication number: RU2041098C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Кравченко
Original assignee: Кравченко Александр Игнатьевич
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: railway transport. SUBSTANCE: unit of equalizing cross horizontal coupling of body 1 with bogies 2, 3 and 4 has longitudinal torsion shaft 5 installed on body in bearings 6, 7, 8. Fitted on ends of shaft 5 are vertical levers 10, 11, 12 pointed in opposite directions. Cross horizontal rods 16, 17, 18 hinge-couple ends of levers 10, 11, 12 with centers of bogies 2, 3, 4. Rods can be made either or flexible (extending-compressing) which is provided by fitting-in of flexible dissipative members. Rods 16, 17, 18 can be furnished with length adjusters to change cross position of body relative to bogie. Torsion shaft 5 can be either rigid or pliable to torsion; in the latter case rods 16, 17 and 18 can be rigid. Device can be mounted above bogies 2, 3, 4. One of rods 16, 17, 18 can be arranged under corresponding bogie, and other rod, above bogie. Distribution of forces between bogies is determined by relationship of arms of levers 10, 11, 12 being uniform if arms are equal. EFFECT: reduced weight of device transmitting horizontal forces from body to three bogies of vehicle, enhanced dynamic characteristics. 7 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к колесному, в частности железнодорожному транспорту, и касается устройств, соединяющих тележки с кузовом транспортных средств, преимущественно локомотивов, выполненных в виде экипажа с жестким кузовом на трех тележках. The invention relates to wheeled, in particular railway transport, and relates to devices connecting the bogies to the body of vehicles, mainly locomotives, made in the form of a crew with a rigid body on three bogies.

Известно устройство для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на тележки железнодорожного экипажа на трех тележках, состоящее из двух систем маятникового (люлечного) подвешивания, установленных на крайних тележках, и системы опирания кузова на среднюю тележку в виде сжатых качающихся стержней, обладающих продольной упругостью. При движении в прямых возвращающая сила для боковых отклонений кузова на тележках в этой системе создается практически только за счет работы люлечных подвесок крайних тележек. При движении в кривых отрицательная жесткость поперечной горизонтальной связи кузова со средней тележкой создает дополнительную силу, приложенную к кузову и направленную к центру кривой, что в некоторых режимах несколько улучшает условия вписывания по статическому воздействию на путь крайних тележек. A device is known for transmitting lateral horizontal forces from a body to railroad carriages on three carriages, consisting of two pendulum (cradle) suspension systems installed on the extreme carriages, and a body support system on the middle carriage in the form of compressed swing rods with longitudinal elasticity. When driving in straight lines, the restoring force for lateral deviations of the body on trolleys in this system is created almost exclusively due to the operation of the cradle suspensions of the extreme trolleys. When driving in curves, the negative rigidity of the transverse horizontal connection of the body with the middle trolley creates additional force applied to the body and directed to the center of the curve, which in some modes improves the conditions of inscribing by the static effect on the path of the extreme trolleys.

Однако такая конструкция имеет и существенный недостаток. При длительном действии на кузов больших поперечных горизонтальных сил происходит большой сдвиг кузова относительно тележек, поскольку этому смещению противодействует, как уже сказано, практически только возвращающая сила сравнительно мягких связей кузова с крайними тележками, а связь со средней тележкой создает даже отрицательное действие. В результате возникающего при этом дрейфа нуля характеристика поперечной горизонтальной связи кузова с ходовой частью становится существенно несимметричной, чем ухудшаются динамические качества экипажа вплоть до возникновения жестких поперечных ударов в ограничителях сдвига кузова на тележках. Увеличение же с целью уменьшения указанного устойчивого сдвига жесткости поперечных горизонтальных связей кузова с крайними тележками выше общепринятых оптимальных значений нежелательно, поскольку это увеличивает участие самой большой массы транспортного средства (например, кузова с оборудованием локомотива) в динамическом поперечном горизонтальном воздействии на путь при прохождении местных горизонтальных неровностей пути. However, this design has a significant drawback. With a long-term action of large transverse horizontal forces on the body, a large shift of the body relative to the bogies occurs, since, as already mentioned, this displacement is counteracted by the restoring force of the relatively soft bonds of the body with the extreme bogies, and the connection with the middle bogie creates even a negative effect. As a result of a zero drift, the characteristic of lateral horizontal connection between the body and the chassis becomes significantly asymmetric, which deteriorates the crew’s dynamic qualities up to the occurrence of hard lateral impacts in the body shift limiters on the bogies. An increase in order to reduce the indicated stable shear stiffness of the transverse horizontal connections of the body with the extreme carts above the generally accepted optimal values is undesirable, since this increases the participation of the largest mass of the vehicle (for example, the body with locomotive equipment) in the dynamic horizontal horizontal impact on the path when passing local horizontal irregularities of the path.

Наиболее близким к заявляемому объекту техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство сопряжения кузова рельсового транспортного средства по меньшей мере с тремя тележками. Его отличительная особенность состоит в том, что устройство балансированной связи содержит расположенный в горизонтальной плоскости шарнирно-рычажный механизм, состоящий из шарнирно закрепленных на кузове Г-образных рычагов и на средней тележке балансира, связанных между собой и с тележками системой продольных и поперечных штанг. The closest to the claimed object technical solution, selected as a prototype, is a device for interfacing a rail vehicle body with at least three trolleys. Its distinctive feature is that the balanced communication device contains a pivot-lever mechanism located in the horizontal plane, consisting of L-shaped levers pivotally mounted on the body and on the middle trolley of the balancer, interconnected with the trolleys by a system of longitudinal and transverse rods.

Главный недостаток прототипа, как и аналога, определяется его кинематической схемой. Различие в следующем. В аналоге поперечная горизонтальная связь кузова с тремя тележками осуществляется независимо в трех поперечных плоскостях, т.е. статически неопределима, чем обусловлена зависимость распределения поперечных горизонтальных сил, передаваемых на тележки со стороны кузова, от их относительного перемещения в указанном направлении. В схеме экипажа система поперечных горизонтальных силовых связей кузова с тремя тележками полностью сбалансирована в продольном направлении, т.е. образует эквивалентную подвижную силовую связь тележек с кузовом только в одной поперечной плоскости. Благодаря этому экипаж с применением такой системы связи кузова с тележками должен содержать по крайней мере еще одну тележку, связанную с кузовом во второй поперечной плоскости, что совершенно необходимо для обеспечения устойчивости кузова на системе тележек. Без этого схема связи тележек с кузовом не обеспечивает даже статической устойчивости экипажа, т.е. для экипажа с одним жестким кузовом на трех тележках такая система принципиально неприменима. The main disadvantage of the prototype, as well as the analogue, is determined by its kinematic scheme. The difference is as follows. In an analog, the transverse horizontal connection of the body with three trolleys is carried out independently in three transverse planes, i.e. statically indefinable, which determines the dependence of the distribution of transverse horizontal forces transmitted to the bogies from the side of the body, on their relative movement in the indicated direction. In the crew diagram, the system of lateral horizontal power connections of the body with three bogies is completely balanced in the longitudinal direction, i.e. forms the equivalent moving force connection of the bogies with the body in only one transverse plane. Due to this, the crew using such a communication system between the body and the bogies must contain at least one other bogie connected to the body in the second transverse plane, which is absolutely necessary to ensure the stability of the body on the bogie system. Without this, the connection diagram of the bogies with the body does not even provide the crew with static stability, i.e. for a crew with one rigid body on three carts, such a system is fundamentally not applicable.

Существенный недостаток прототипа состоит также в том, что его кинематическая схема содержит плоские пары трения со значительными перемещениями в них, из-за чего эти узлы не могут быть выполнены без абразивного износа и необходимости смазки. A significant disadvantage of the prototype also lies in the fact that its kinematic scheme contains flat friction pairs with significant displacements in them, because of which these nodes cannot be made without abrasive wear and the need for lubrication.

Целью изобретения является обеспечение устойчивости кузова транспортного средства, экипаж которого состоит из трех тележек и опирающегося на них жесткого кузова. The aim of the invention is to ensure the stability of the vehicle body, the crew of which consists of three bogies and a rigid body resting on them.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на тележки транспортного средства с тремя тележками и жестким кузовом, содержащим узел балансированной связи тележек с кузовом, указанный узел выполнен в виде продольного торсионного вала, установленного на кузове в подшипниках и несущего вертикальные рычаги, неподвижно закрепленные на указанном валу в поперечных плоскостях, проходящих через центры тележек, направленные у крайних и средней тележек в противоположные стороны и шарнирно связанные с тележками поперечными горизонтальными штангами. Эти штанги могут быть выполнены упругими или жесткими; при этом в последнем случае торсионный вал может быть выполнен упругим на кручение. С целью упрощения монтажа торсионный вал может быть выполнен составным, например, состоящим из трех частей. В предлагаемом устройстве длина рычагов, установленных на торсионном вале, имеет только конструктивные ограничения; в частности, плечо рычага, связывающего торсионный вал со средней тележкой, может быть вдвое большим, чем у рычагов, связывающих торсионный вал с крайними тележками, что обеспечивает равномерное распределение по тележкам поперечных горизонтальных сил, передаваемых на тележки от кузова. Наконец, предложенное устройство допускает три варианта размещения его элементов по высоте: a) весь механизм поперечной горизонтальной связи тележек с кузовом расположен над тележками; б) штанги связей крайних тележек с кузовом расположены под тележками, а средней тележки над ней; в) штанги связей крайних тележек с кузовом расположены над тележками, а средней тележки под ней. This goal is achieved by the fact that in the device for transmitting lateral horizontal forces from the body to the vehicle bogies with three carts and a rigid body containing a balanced link between the bogies and the body, this unit is made in the form of a longitudinal torsion shaft mounted on the body in bearings and bearing vertical levers fixedly mounted on the specified shaft in transverse planes passing through the centers of the trolleys, directed at opposite and middle trolleys in opposite directions and the hinge angles associated with carts transverse horizontal bar. These rods can be made elastic or rigid; in the latter case, the torsion shaft can be made elastic to torsion. In order to simplify installation, the torsion shaft can be made integral, for example, consisting of three parts. In the proposed device, the length of the levers mounted on the torsion shaft has only design limitations; in particular, the arm of the lever connecting the torsion shaft to the middle bogie can be twice as large as that of the levers connecting the torsion shaft to the outer bogies, which ensures uniform distribution of lateral horizontal forces transmitted to the bogies from the body to the bogies. Finally, the proposed device allows three options for the placement of its elements in height: a) the entire mechanism of the transverse horizontal connection of the bogies with the body is located above the bogies; b) the connection rods of the extreme carts with the body are located under the carts, and the middle cart above it; c) the connection rods of the extreme carts with the body are located above the carts, and the middle cart under it.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого технического решения и прототипа показывает: предложенное устройство для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на тележки транспортного средства с тремя тележками и жестким кузовом отличается тем, что балансирование указанных сил достигается применением продольного торсионного вала, установленного на кузове в подшипниках и несущего неподвижно закрепленные на нем вертикальные рычаги, шарнирно связанные с тележками поперечными горизонтальными штангами, т.е. пространственного механизма; при этом главным объединяющим конструктивным элементом указанного механизма является продольный торсионный вал. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the features of the claimed technical solution and prototype shows: the proposed device for transmitting lateral horizontal forces from the body to vehicle bogies with three carts and a rigid body is characterized in that the balancing of these forces is achieved by using a longitudinal torsion shaft mounted on the body in bearings and bearing motionless vertical levers mounted on it, pivotally connected to the bogies by transverse horizontal rods, i.e. spatial mechanism; while the main unifying structural element of this mechanism is a longitudinal torsion shaft. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими, кроме прототипа, известными техническими решениями в данной области, показывает, что признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, в известных технических решениях (в частности, в аналоге) отсутствуют. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed solutions with other, in addition to the prototype, known technical solutions in this field, shows that there are no signs distinguishing the claimed solution from the prototype in the known technical solutions (in particular, in the analogue). This allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

В предлагаемом устройстве для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на тележки транспортного средства с тремя тележками и жестким кузовом применен узел балансированной связи тележек с кузовом, выполненный в виде продольного торсионного вала, установленного на кузове в подшипниках и несущего вертикальные рычаги, неподвижно закрепленные на указанном валу в поперечных плоскостях, проходящих через центры тележек, направленные у крайних и средней тележек в противоположные стороны и шарнирно связанные с тележками поперечными горизонтальными штангами. Возможность выполнения этих штанг упругими на сжатие-растяжение или упругим на кручение торсионного вала обусловливает возможность получения общей упругости поперечной связи кузова с ходовой частью транспортного средства системой тележек. Кроме этого в предлагаемом устройстве соотношение плеч рычагов в связях торсионного вала с тележками в пределах конструктивных ограничений может быть практически любым. Этим автоматически обеспечивается при любых относительных смещениях кузова и тележек заданное распределение между ними поперечной горизонтальной силы, передаваемой от кузова. In the proposed device for transmitting lateral horizontal forces from the body to the vehicle trolleys with three carts and a rigid body, a balanced connection unit of the carts with the body is used, made in the form of a longitudinal torsion shaft mounted on the body in bearings and bearing vertical levers fixedly mounted on the specified shaft in transverse planes passing through the centers of the trolleys, directed at the extreme and middle trolleys in opposite directions and pivotally connected to the trolleys with transverse g horizontal rods. The ability to make these rods elastic for compression-tension or elastic for torsion of a torsion shaft makes it possible to obtain the total elasticity of the transverse connection of the body with the undercarriage of the vehicle by a system of bogies. In addition, in the proposed device, the ratio of the shoulders of the levers in the connections of the torsion shaft with the bogies within the design limits can be almost any. This automatically provides for any relative displacements of the body and the carts a predetermined distribution between them of the transverse horizontal force transmitted from the body.

Указанными особенностями кинематики предложенного устройства определяется возможность достижения главной цели изобретения обеспечения устойчивости кузова транспортного средства, состоящего из жесткого кузова и ходовой части в виде трех тележек, при движении как в прямых, так и в кривых участках пути. These features of the kinematics of the proposed device determines the ability to achieve the main goal of the invention to ensure the stability of the vehicle body, consisting of a rigid body and chassis in the form of three bogies, when moving in both straight and curved sections of the track.

На фиг.1 изображено предложенное устройство для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на тележки транспортного средства с тремя тележками и жестким кузовом в продольном разрезе по плоскости симметрии экипажа; на фиг.2 то же, в плане; на фиг.3 вариант выполнения узла связи торсионного вала со средней тележкой; на фиг.4 устройство в поперечном разрезе через центр тележки (разрез А-А на фиг.1), вариант расположения узла балансированной поперечной горизонтальной связи тележек с кузовом над тележками; на фиг.5 то же, вариант, в котором штанги поперечной горизонтальной связи с кузовом крайних тележек расположены под тележками, а средней тележки над ней; на фиг.6 устройство с исполнением штанги поперечной горизонтальной связи с кузовом средней тележки в виде стержня, жесткого на растяжение-сжатие, а штанги аналогичной связи крайних тележек в виде упругих на растяжение-сжатие стержней; при этом общая компоновка узла балансированной связи соответствует варианту, показанному на фиг.1, 2 и 4; на фиг.7 в плане кинематические соотношения в предложенном узле балансированной связи тележек с кузовом транспортного средства при его размещении в кривом участке пути; на фиг.8 схема нагружения главного балансирующего узла предложенного устройства при передаче от кузова на тележки поперечной горизонтальной силы или подобной системы сил, направленных в одну сторону; на фиг.9 схема сил, действующих в главном балансирующем узле предлагаемого устройства при колебаниях влияния кузова транспортного средства на тележках. Figure 1 shows the proposed device for transmitting lateral horizontal forces from the body to the vehicle carts with three carts and a rigid body in longitudinal section along the plane of symmetry of the crew; figure 2 is the same in plan; figure 3 an embodiment of the communication node of the torsion shaft with the middle trolley; in Fig.4 the device is in a transverse section through the center of the trolley (section AA in Fig.1), a variant of the arrangement of the balanced transverse horizontal connection of the bogies with the body above the bogies; figure 5 is the same, an option in which the rod transverse horizontal communication with the body of the extreme carts are located under the carts, and the middle cart above it; in Fig.6 a device with a rod transverse horizontal connection with the body of the middle trolley in the form of a rod, rigid tensile-compression, and a rod of a similar connection of the extreme carts in the form of elastic tensile-compression rods; wherein the overall layout of the balanced communication node corresponds to the option shown in figures 1, 2 and 4; Fig.7 in terms of kinematic relations in the proposed node balanced communication of the bogies with the vehicle body when it is placed in a curved section of the track; on Fig loading scheme of the main balancing node of the proposed device when transmitting from the body to the carts of a transverse horizontal force or a similar system of forces directed in one direction; Fig.9 diagram of the forces acting in the main balancing node of the proposed device with fluctuations in the influence of the vehicle body on carts.

Устройство для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова 1 на тележки транспортного средства с тремя тележками 2, 3 и 4 представляет собой балансированную систему, главный балансирующий элемент которой выполнен в виде продольно расположенного торсионного вала 5, установленного на кузове 1 в подшипниках 6-9. На валу 5 неподвижно закреплены вертикальные рычаги 10-12, направленные у крайних 2 и 4 и средней 3 тележек в противоположные стороны (например, вниз рычаги 10 и 12 для тележек 2 и 4 и вверх рычаг 11 для тележки 3). Указанные рычаги 10-12 расположены в поперечных плоскостях, проходящих через центры тележек 2-4, и имеют по концам шарниры 13-15, с которыми связаны поперечные горизонтальные штанги 16-18, в свою очередь также закрепленные посредством шарниров 19-21 на тележках 2-4. A device for transmitting lateral horizontal forces from the body 1 to the vehicle bogies with three bogies 2, 3 and 4 is a balanced system, the main balancing element of which is made in the form of a longitudinally located torsion shaft 5 mounted on the body 1 in bearings 6-9. Vertical levers 10-12 fixed at the extreme 2 and 4 and middle 3 trolleys in opposite directions are fixed on the shaft 5 (for example, down levers 10 and 12 for trolleys 2 and 4 and upward lever 11 for trolley 3). These levers 10-12 are located in transverse planes passing through the centers of the trolleys 2-4, and have hinges 13-15 at the ends, to which lateral horizontal rods 16-18 are connected, which in turn are also fixed by hinges 19-21 on the trolleys 2 -4.

Штанги 16-18 могут иметь различное исполнение: быть жесткими, т.е. иметь постоянную длину, либо с изменяемой длиной, т.е. упругими на растяжение-сжатие, что достигается, например, включением в конструкцию штанг 16 и 18 упруго-диссипативных элементов 22 и 23, в которые могут входить и элементы, регулирующие длину штанг 16 и 18. Такие же элементы могут быть включены и в штангу 17. С помощью указанных регулировочных элементов может регулироваться поперечное положение кузова 1 относительно ходовой части транспортного средства системы тележек 2-4. Rods 16-18 can have different designs: be rigid, i.e. have a constant length, or with a variable length, i.e. elastic tensile-compression, which is achieved, for example, by incorporating into the construction of the rods 16 and 18 elastic-dissipative elements 22 and 23, which may include elements that control the length of the rods 16 and 18. The same elements can be included in the rod 17 Using these adjusting elements, the lateral position of the body 1 relative to the undercarriage of the vehicle of the trolley system 2-4 can be adjusted.

Торсионный вал 5 также может иметь различное исполнение быть жестким или упругим (податливым) на кручение. В первом случае он конструктивно выполнен в виде тонкостенной трубы достаточно большого диаметра и используется в сочетании с упругими, т.е. имеющими деформируемые элементы штангами (например, 16 и 18 с упругими элементами соответственно 22 и 23) поперечной горизонтальной связи кузова 1 с тележками (например, 2 и 4). При выполнении вала 5 податливым на кручение все указанные штанги 16-18 могут быть жесткими. Возможны также комбинации указанных исполнений. The torsion shaft 5 may also have a different design to be rigid or elastic (flexible) to torsion. In the first case, it is structurally made in the form of a thin-walled pipe of a sufficiently large diameter and is used in combination with elastic pipes, i.e. having deformable elements with rods (for example, 16 and 18 with elastic elements 22 and 23, respectively) of lateral horizontal connection of the body 1 with the bogies (for example, 2 and 4). When the shaft 5 is flexible for torsion, all of these rods 16-18 can be rigid. Combinations of these designs are also possible.

С целью упрощения монтажа торсионный вал 5 может быть выполнен составным (фиг. 3), например, состоящим из трех частей. При этом средняя часть 24 вала 5, несущая на себе неподвижно закрепленный рычаг 11 для связи торсионного вала 5 со средней тележкой 3, может быть установлена в подшипниках 7 и 8 и связана с двумя упругими частями вала 5 разборными муфтами 25 и 26. Очевидно, что аналогичное исполнение (только с одной муфтой) могут иметь и концевые подшипниковые узлы торсионного вала 5. In order to simplify installation, the torsion shaft 5 can be made composite (Fig. 3), for example, consisting of three parts. In this case, the middle part 24 of the shaft 5, bearing a fixed lever 11 for connecting the torsion shaft 5 with the middle bogie 3, can be installed in bearings 7 and 8 and connected with two elastic parts of the shaft 5 with collapsible couplings 25 and 26. Obviously, similar execution (with only one coupling) may have end bearing units of the torsion shaft 5.

Плечи рычагов 10-12, закрепленных на валу 5, ограничены только конструктивно и могут, в частности, иметь соотношение, обеспечивающее заданное распределение поперечной горизонтальной силы, передаваемой от кузова 1 на тележки 2-4. The shoulders of the levers 10-12, mounted on the shaft 5, are only structurally limited and can, in particular, have a ratio that ensures a predetermined distribution of the lateral horizontal force transmitted from the body 1 to the carts 2-4.

Вертикальное номинальное положение рычагов 10-12 обусловливает размещение штанг 16-18 в разных горизонтальных плоскостях. Это позволяет при оптимальной по конструктивным соображениям длине указанных рычагов иметь различные по размещению на транспортном средстве исполнения предлагаемого устройства балансирной поперечной горизонтальной связи кузова 1 с тележками 2-4: a) размещение этого узла целиком над тележками (фиг.4); б) размещение его в охват рам тележек, при котором, например, штанги 16 и 18 поперечной горизонтальной связи кузова 1 с тележками 2 и 4 расположены под рамами этих тележек, а штанга 17 средней тележки 3 над ней (фиг.5). Возможна также и обратная комбинация, при которой штанги 16 и 18 поперечной горизонтальной связи кузова 1 с крайними тележками 2 и 4 расположены над этими тележками, а аналогичная штанга 17 средней тележки 3 под ней; такое исполнение может оказаться необходимым, например, для электровозов переменного тока с главным трансформатором, расположенным в центре кузова 1 над средней тележкой 3. The vertical nominal position of the levers 10-12 determines the placement of the rods 16-18 in different horizontal planes. This allows for optimal design considerations for the length of these levers to have different versions of the proposed device for balancing lateral horizontal connection of the body 1 with bogies 2-4 different on the vehicle: a) placing this assembly entirely above the bogies (figure 4); b) placing it in the scope of the frames of the trolleys, in which, for example, the rods 16 and 18 of the transverse horizontal connection of the body 1 with the trolleys 2 and 4 are located under the frames of these trolleys, and the rod 17 of the middle trolley 3 above it (Fig. 5). A reverse combination is also possible in which the rods 16 and 18 of lateral horizontal connection of the body 1 with the extreme trolleys 2 and 4 are located above these trolleys, and a similar rod 17 of the middle trolley 3 is below it; such a design may be necessary, for example, for AC electric locomotives with a main transformer located in the center of the body 1 above the middle trolley 3.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

При положении транспортного средства на прямом участке пути центры всех его тележек и соответственно шарниры 19-21 связанных с тележками 2-4 поперечных горизонтальных штанг 16-18 расположены в продольной плоскости симметрии кузова 1. Рычаги 10-12 стоят вертикально. When the vehicle is in a straight section of the track, the centers of all its bogies and, accordingly, the hinges 19-21 of the transverse horizontal rods 16-18 connected to the bogies 2–18 are located in the longitudinal plane of symmetry of the body 1. The levers 10–12 are upright.

Движение в кривых требует поперечного горизонтального смещения в_о тележек относительно друг друга и, в частности, одинаковое смещение в_к относительно кузова 1 обеих крайних тележек 2 и 4 в сторону, противоположную аналогичному смещению в_c средней тележки 3 (фиг.7):
в_о= в_к+ в_с= R-

(1) где R радиус кривой,
L продольная полубаза кузова транспортного средства.The movement in the curves requires a lateral horizontal displacement in _{about of the} trolleys relative to each other and, in particular, the same offset in _k relative to the body 1 of both

extreme trolleys

2 and 4 in the direction opposite to the similar offset in _{c of the} middle trolley 3 (Fig.7):
in _o = in _k + in _c = R-

(1) where R is the radius of the curve,
L A longitudinal semi-base of the vehicle body.

Эти условия в предлагаемом устройстве выполняются за счет того, что рычаги 10 и 12, неподвижно закрепленные на концах торсионного вала 5 и предназначенные для связи кузова 1 с крайними тележками 2 и 4, и рычаг 11, закрепленный в средней части вала 5 и предназначенный для связи кузова 1 со средней тележкой 3, направлены в противоположные стороны (например, на крайних тележках вниз, на средней вверх). Благодаря этому при повороте вала 5 в подшипниках 6-9 шарниры 13 и 15 на рычагах 10 и 12 сместятся в поперечном горизонтальном направлении относительно кузова 1 в сторону, противоположную аналогичному смещению шарнира 14 рычага 11. Соответственно получают поперечные горизонтальные смещения относительно кузова 1 крайние 2 и 4 и средняя 3 тележки транспортного средства. При этом указанные смещения пропорциональны длинам а_к и а_с соответствующих рычагов 10 и 12 для крайних тележек 2 и 4, рычага 11 для средней тележки 3 (фиг.8).These conditions in the proposed device are satisfied due to the fact that the levers 10 and 12 are fixedly mounted on the ends of the torsion shaft 5 and are designed to connect the body 1 with the extreme bogies 2 and 4, and the lever 11 is fixed in the middle of the shaft 5 and is intended for communication bodies 1 with the middle trolley 3, are directed in opposite directions (for example, on the extreme trolleys down, on the middle up). Due to this, when the shaft 5 is rotated in bearings 6-9, the hinges 13 and 15 on the levers 10 and 12 are displaced in the horizontal horizontal direction relative to the body 1 to the side opposite to the similar displacement of the hinge 14 of the lever 11. Correspondingly, lateral horizontal displacements with respect to the body 1 are obtained, 2 and 4 and middle 3 trolleys of the vehicle. Moreover, these offsets are proportional to the lengths a _to and a _{from the} corresponding levers 10 and 12 for the extreme trolleys 2 and 4, the lever 11 for the middle trolley 3 (Fig. 8).

Силовое взаимодействие кузова и системы трех тележек транспортного средства в поперечном горизонтальном направлении при применении предложенного устройства узла балансирной связи рассмотрим для двух основных случаев:
а) при передаче поперечных горизонтальных сил;
б) при передаче момента в плане, возникающего, в частности, при горизонтальных колебаниях наиболее опасного вида влиянии кузова на тележках; при этом в обоих случаях, как и прежде, будем рассматривать симметричные схемы.The force interaction of the body and the system of three trolleys of the vehicle in the transverse horizontal direction when using the proposed device of the balancing link assembly will be considered for two main cases:
a) in the transmission of transverse horizontal forces;
b) when transmitting the moment in the plan arising, in particular, with horizontal vibrations of the most dangerous type of influence of the body on the carts; in both cases, as before, we will consider symmetric schemes.

Главный элемент узла балансирной связи в предлагаемом устройстве продольный торсионный вал 5 в соответствии с особенностями кинематической схемы устройства может быть нагружен двумя системами внешних сил: а) поперечными горизонтальными силами Т_к, действующими на шарниры 13 и 15 рычагов 10 и 12 со стороны крайних тележек 2 и 4, и силой Т_с, действующей на шарнир 14 рычага 11 со стороны средней тележки 3; б) соответствующими реакциями Р_к в подшипниках 6 и 9, установленных на концах торсионного вала 5, и лежащей в поперечной плоскости действия силы Т_с реакцией Р_с в среднем подшипниковом узле (пара симметрично относительно рычага 11 установленных подшипников 7 и 8, поддерживающих вал 5 в месте крепления к нему среднего рычага 11).The main element of the balance link in the proposed device, the longitudinal torsion shaft 5 in accordance with the features of the kinematic diagram of the device can be loaded with two systems of external forces: a) transverse horizontal forces T _to acting on the hinges 13 and 15 of the levers 10 and 12 from the side of the carts 2 and 4, and with a force T _c acting on the hinge 14 of the lever 11 from the side of the middle trolley 3; b) the corresponding reactions P _to in bearings 6 and 9 mounted on the ends of the torsion shaft 5 and lying in the transverse plane of the force T _{with the} reaction P _with the average bearing assembly (the pair is symmetrical about the lever 11 of the mounted bearings 7 and 8 supporting the shaft 5 in the place of attachment to it of the middle lever 11).

При передаче между кузовом 1 и системой тележек 2-4 поперечных горизонтальных сил (см. первый основной случай) действующие на концы рычагов 10 и 12 в шарнирах 13 и 15 силы Т_к стремятся вращать торсионный вал 5 в сторону, противоположную той, в которую стремится его вращать сила Т, действующая на конец рычага 11 в шарнире 14 (фиг.8). Равновесие вала 5 с учетом реакций Р_к и Р_с определяется уравнением моментов
2 Т_к а_к Т_с а_с (2) и уравнением проекций
2 Т_к + Т_с 2Р_к + Р_с, (3) т.е. поперечные горизонтальные силы Т_к и Т_с, приложенные к тележкам 2-4, в сумме составляют общую силу, передаваемую от тележек на кузов 1 в виде суммы сил Р_к и Р_с в подшипниках 6-9 торсионного вала 5. Тем самым осуществляется поперечная горизонтальная силовая связь между кузовом 1 и системой тележек 2-4 трехтележечного транспортного средства независимо от относительного поперечного горизонтального сдвига тележек. При этом, как следует из уравнения (2), указанные силы распределяются по тележкам в соответствии с соотношением плеч рычагов 10 (12) и 11. В частности, такие силы будут одинаковыми, если плечо рычага 11 будет вдвое больше плеч рычагов 10 и 12, т.е. Т_к Т_с при а_к0,5 а_с.When transferring between the body 1 and the bogie system 2-4 transverse horizontal forces (see. The first base case) acting on the ends of the levers 10 and 12 in the joints 13 and 15 tend _to force the T to rotate the rotating shaft 5 in the direction opposite to that to which strives rotate it by the force T acting on the end of the lever 11 in the hinge 14 (Fig. 8). The equilibrium of the shaft 5, taking into account the reactions P _to and P _with determined by the equation of moments
2 T _to and _to T _with and _with (2) and the equation of projections
2 T _k + T _s 2P _k + P _s , (3) i.e. the transverse horizontal forces T _to and T _c applied to the bogies 2-4, in total, make up the total force transmitted from the bogies to the body 1 in the form of the sum of the forces P _k and P _c in the bearings 6-9 of the torsion shaft 5. The transverse horizontal power connection between the body 1 and the trolley system 2-4 of a three-body vehicle, regardless of the relative lateral horizontal shift of the trolleys. Moreover, as follows from equation (2), these forces are distributed across the bogies in accordance with the ratio of the shoulders of the levers 10 (12) and 11. In particular, such forces will be the same if the shoulder of the lever 11 is twice as large as the shoulders of the levers 10 and 12, those. T _to T _s at a _to 0.5 a _s .

При передаче между кузовом 1 и системой тележек 2-4 момента в плане (второй основной случай) пара сил, необходимая для стабилизации кузова на тележках, возникает только в виде пары противоположно направленных поперечных горизонтальных сил Т_кв, действующих на крайние тележки 2 и 4, что порождает соответствующую пару сил Р_кв реакций в подшипниках 6 и 9 торсионного вала 5 (фиг.9). Эта пара сил создает момент
М_в 2 Р_кв L, (4) стабилизирующий кузов 1 на системе тележек 2-4 транспортного средства при возникновении влияния кузова.When transmitting between the body 1 and the system of bogies 2-4 moments in plan (the second main case), the pair of forces necessary to stabilize the body on the bogies arises only in the form of a pair of oppositely directed transverse horizontal forces T _kv acting on the extreme bogies 2 and 4, which gives rise to the corresponding pair of forces R _k reactions in the bearings 6 and 9 of the torsion shaft 5 (Fig.9). This pair of forces creates a moment
M _in 2 P _kv L, (4) stabilizing body 1 on the system of trolleys 2-4 of the vehicle when the influence of the body.

Торсионный вал 5 в этом случае нагружен по всей длине 2L постоянным моментом Р_кв а_к, а вся система связи вала со средней тележкой 3 не нагружена, т. е. момент М_в, стабилизирующий кузов 1 при его колебаниях виляния на тележках, создается на наибольшем из возможных плече 2L, чем и определяется наименьшее значение нагружающих экипаж динамических сил Р_кв либо, при их ограниченном значении наибольший стабилизирующий момент М_в.Torsion shaft 5 in this case is loaded over the entire length 2L constant torque P _q and _k, and the entire system connection shaft with the average carriage 3 is not loaded, ie. F. Point M _in stabilizing the body 1 during its oscillations yaw carts, is created on the the largest possible shoulder 2L, which determines the smallest value of the dynamic forces loading the crew P _k or, if their value is limited, the greatest stabilizing moment M _c .

Claims

1. DEVICE FOR TRANSMISSION OF LATERAL HORIZONTAL FORCES FROM BODY TO TRUCK CARS OF A RAIL VEHICLE with three carts and a rigid body, comprising a unit for balanced communication of carts with the body in a horizontal plane, characterized in that the balancer unit includes a mounted body bearing bearings a shaft bearing at the ends and in the middle part vertical levers turned in opposite directions, by means of transverse horizontal rods pivotally connected to the bogies.

2. The device according to claim 1, characterized in that the transverse horizontal rods of the extreme bogies are made elastic
3. The device according to claim 1, characterized in that the transverse rods are made rigid, and the torsion shaft is elastic to torsion.

4. The device according to claims 1 and 3, characterized in that the torsion shaft is made integral.

5. The device according to claims 1 to 4, characterized in that the length of the arm of the lever connecting the torsion shaft to the middle trolley is twice as long as the length of the arms of the levers connecting the torsion shaft to the extreme trolleys.

6. The device according to PP.1 to 5, characterized in that the rod transverse horizontal ties of the extreme carts with the body are located under the carts, and the middle cart above it.

7. The device according to PP.1 to 5, characterized in that the rods of lateral horizontal connections of the extreme trolleys with the body are located above the trolleys, and the middle trolley is underneath.