RU2168429C2

RU2168429C2 - Railway vehicle bogie

Info

Publication number: RU2168429C2
Application number: RU99101182/28A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Никифоров; М.В. Загорский; Л.Н. Гулакова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод"
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2001-06-10

Abstract

FIELD: railway transport; diesel locomotives, electric locomotives, rail cars. SUBSTANCE: proposed railway vehicle bogie has frame, wheelset with axle boxes, springs of spring suspension through which bogie frame rests on axle boxes, and radius rods connecting wheelset axle boxes with frame. Springs of extreme wheelset suspension are displaced towards middle of bogie. Axes of radius rods connecting upper brackets of axle boxes with end brackets of frame are arranged above axles of wheelsets. Thrust axle box springs are installed between lower brackets of axle boxes or their outer sides and stops which are found on frame end brackets. EFFECT: provision of automatic setting of axles of bogie wheelsets to provided stability of vehicle negotiating curved section of track. 3 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тепловозам, электровозам и вагонам, и касается конструкции устройств, предназначенных для обеспечения радиальной установки осей колесных пар тележек железнодорожных транспортных средств при их движении в кривых. The invention relates to railway transport, in particular to diesel locomotives, electric locomotives and wagons, and relates to the design of devices designed to provide radial installation of the axles of the wheelsets of the bogies of railway vehicles when they are moving in curves.

Известно рельсовое транспортное средство, содержащее раму, через упругий элемент опирающуюся на буксы по крайней мере одной колесной пары, которые с одной стороны посредством продольных кронштейнов упругой связью соединены с кронштейнами рамы, и снабжено механизмом поворота колесной пары в горизонтальной плоскости, включающим в себя тягу, шарнирно соединенную с серьгой и с поводком, которые соответственно шарнирно связаны с рамой, и с другой стороны - одной из букс, при этом упругая связь буксы и рамы выполнена в виде вертикально расположенного стержня, концами упруго закрепленного на соответствующих кронштейнах (авт. св. N 1569271, кл. B 61 F 5/46, 5/26). Known rail vehicle containing a frame through an elastic element resting on the axleboxes of at least one wheel pair, which on the one hand are connected by elastic brackets with longitudinal brackets to the frame brackets, and is equipped with a mechanism for turning the wheel pair in a horizontal plane, including traction, pivotally connected to the earring and to the leash, which are respectively pivotally connected to the frame, and on the other hand, to one of the axle boxes, while the elastic connection of the axle box and frame is made in the form of vertically arranged wife rod, the ends of elastically fixed on the respective brackets (ed. St. N 1569271, CL B 61 F 5/46, 5/26).

Недостатком такой конструкции являются сложность конструкции, наличие специальных механизмов, управляющих тягой продольного перемещения букс, непригодность для применения в тележечных экипажах из-за большого поперечного перемещения рамы тележки относительно буксы, которое будет приводить к поломкам механизма, соединяющего буксу с рамой, и в связи с этим низкие надежность и долговечность конструкции. The disadvantage of this design is the complexity of the design, the presence of special mechanisms that control the thrust of the longitudinal movement of the axle boxes, unsuitability for use in cart crews due to the large lateral movement of the frame of the trolley relative to the axle box, which will lead to breakdowns of the mechanism connecting the axle box to the frame, and in connection with this low reliability and durability of the design.

Известна также трехосная тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, связанную с буксами колесных пар продольными поводками, причем поводки крайних колесных пар установлены наклонно в вертикальной плоскости, в плане под углом к продольной оси, а их продольные оси симметрии пересекаются в точке проекции центра масс тележки на горизонтальную плоскость, проходящую через головки рельсов (авт. св. N 1438999, кл. B 61 F 5/02, 5/38). Also known is a three-axle bogie of a railway vehicle, containing a frame connected with axle boxes of axle pairs with longitudinal leashes, the leashes of the extreme wheel pairs being mounted obliquely in a vertical plane, in plan at an angle to the longitudinal axis, and their longitudinal axis of symmetry intersect at the projection point of the center of mass of the truck on a horizontal plane passing through the rail heads (ed. St. N 1438999, class B 61 F 5/02, 5/38).

Недостатками такой конструкции являются низкая эффективность при движении в кривой малого радиуса, сложность конструкции, вызванная установкой каждого поводка под индивидуальными углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях. The disadvantages of this design are low efficiency when moving in a curve of small radius, the complexity of the design caused by the installation of each leash at individual angles in horizontal and vertical planes.

Технический результат достигается тем, что в тележке железнодорожного транспортного средства, содержащей раму, колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, через которые рама тележки опирается на буксы, поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамой, у крайних колесных пар пружины рессорного подвешивания смещены в сторону середины тележки, оси поводков, соединяющие верхние кронштейны букс с концевыми кронштейнами рамы, расположены над их осями, а между нижними кронштейнами букс или их наружными боковинами и упорами, которыми снабжены концевые кронштейны рамы, установлены упорные буксовые пружины. The technical result is achieved by the fact that in a trolley of a railway vehicle containing a frame, wheel pairs with axle boxes, spring springs, through which the frame of the trolley is supported by axle boxes, leashes connecting the axle boxes of the wheel pairs with the frame, at the extreme wheel pairs, the spring suspension springs are displaced in the side of the middle of the trolley, the axis of the leashes connecting the upper brackets of the axle boxes with the end brackets of the frame, are located above their axes, and between the lower brackets of the axle boxes or their outer sides and stops, which E provided with end brackets frame mounted pedestal thrust spring.

Такое выполнение тележки железнодорожного транспортного средства и, в частности, смещение у крайних колесных пар пружин рессорного подвешивания в сторону середины тележки, расположение оси поводков, соединяющих верхние кронштейны букс с концевыми кронштейнами рамы, над их осями и установка между нижними кронштейнами букс или их наружными боковинами и упорами, которыми снабжены концевые кронштейны рамы, упорных буксовых пружин, приводит к автоматической установке осей колесных пар тележки при ее движении в кривой по направлению радиусов этой кривой, что приводит к установке гребней колес по касательным к кривой с нулевым углом набегания колес на рельс, что в свою очередь приводит к снижению бокового давления гребней колес на рельс, к снижению сопротивления движения транспортного средства в кривой, к снижению износа гребней колес, и увеличению сроков между переточками гребней, сроков службы колесных пар и межремонтных пробегов транспортных средств, к снижению расхода топлива. This embodiment of a railway vehicle truck and, in particular, the displacement of the spring suspension springs at the extreme wheel pairs towards the middle of the truck, the location of the axis of the leashes connecting the upper brackets of the axleboxes with the end brackets of the frame, above their axles and the installation between the lower brackets of the axleboxes or their outer sides and stops, which are provided with end brackets of the frame, persistent axle box springs, leads to the automatic installation of the axles of the wheel pairs of the trolley when it moves in a curve in the direction of radius s of this curve, which leads to the installation of the wheel flanges tangential to the curve with a zero angle of the wheels running on the rail, which in turn leads to a decrease in the lateral pressure of the wheel flanges on the rail, to a decrease in the vehicle driving resistance in the curve, to a decrease in the wear of the wheel flanges , and increase the time between regrinding of ridges, the service life of wheelsets and overhaul runs of vehicles, to reduce fuel consumption.

Предлагаемая тележка железнодорожного транспортного средства представлена на чертежах, где:
На фиг. 1 изображена тележка железнодорожного транспортного средства, общий вид;
На фиг. 2 изображена схема тележки железнодорожного транспортного средства в кривой;
На фиг. 3 изображена двухосная тележка железнодорожного транспортного средства, общий вид.The proposed trolley of a railway vehicle is shown in the drawings, where:
In FIG. 1 shows a cart of a railway vehicle, general view;
In FIG. 2 shows a diagram of a rail vehicle trolley in a curve;
In FIG. 3 shows a biaxial trolley of a railway vehicle, general view.

Тележка железнодорожного транспортного средства (фиг. 1, фиг. 3) состоит из рамы 1 с концевыми кронштейнами 2, снабженными упорами 3 и кронштейном 4, колесных пар 5, 6 и 7, букс 8 и букс 9 с боковыми кронштейнами 10, верхними кронштейнами 11 и нижними кронштейнами 12, поводков 13 с осями 14, пружин рессорного подвешивания 15 и 16, упорных буксовых пружин 17, пружин второй ступени рессорного подвешивания 18 или опор 19. The truck of a railway vehicle (Fig. 1, Fig. 3) consists of a frame 1 with end brackets 2, equipped with stops 3 and an arm 4, wheelsets 5, 6 and 7, axle boxes 8 and axle boxes 9 with side brackets 10, upper brackets 11 and lower brackets 12, leashes 13 with axles 14, spring suspension springs 15 and 16, persistent axle box springs 17, springs of the second stage of spring suspension 18 or supports 19.

Тележка железнодорожного транспортного средства работает следующим образом: вес транспортного средства через пружины второй ступени рессорного подвешивания 18 или опоры 19 передается на рамы тележек 1, с которыми через пружины рессорного подвешивания 15 и 16 передается на буксы 8 и 9, причем на буксы 9 крайних колесных пар 5 и 6 он передается через пружины рессорного подвешивания 15, смещенные в сторону середины тележки на величину L, на боковые кронштейны 10 букс 9, и создает моменты относительно осей колесных пар
M = Pδ • L,
где Pδ - нагрузка на пружину рессорного подвешивания;
L - ее смещение в сторону середины тележки,
под действием которых буксы с колесными парами поворачиваются относительно осей 13 поводков 12, закрепленных в верхних кронштейнах 11 букс 9 и расположенных выше горизонтальной плоскости, проходящей через центры колес, на величину h, и сжимает упорные буксовые пружины 17, причем в них создаются усилия сжатия, равные
P_у = Pδ • L • Ж_у/(h • Ж_у + h₁ • Жδ_п),
где Ж_у - продольная жесткость упорной буксовой пружины;
Ж δ_п - поперечная жесткость пружины рессорного подвешивания;
h₁ - высота поводков над уровнем осей колесных пар,
а колесные пары 5 и 6 при этом устанавливаются в положение динамического равновесия. При движении транспортного средства в кривой на его кузов и тележки действуют центробежные силы, зависящие от радиуса кривой, которые через пружины второй ступени рессорного подвешивания 18 или опоры 19 и раму тележки на пружинах рессорного подвешивания 15 и 16 создают пару дополнительных вертикальных сил, одна из которых донагружает буксу, находящуюся с наружной стороны, а другая частично разгружает буксу, находящуюся с внутренней стороны кривой. По схеме, описанной выше, при передаче на колесные пары веса транспортного средства дополнительные вертикальные силы, равные
P_д = (P_цк • H_к + P_цт • H_т)/S/n,
где P_цк - центробежная сила, действующая на кузов;
H_к - высота центра масс кузова над уровнем боковых кронштейнов букс;
P_цт - центробежная сила, действующая на обрессоренную массу тележек;
H_т - высота центра обрессоренной массы тележки над уровнем опорных кронштейнов букс;
S - расстояние между серединами пружин рессорного подвешивания;
n - число колесных пар транспортного средства,
создают дополнительные усилия, равные
P_уд = P_д • L • Ж_у / (h • Ж_у + h₁ • Жδ_п),
сжимающие упорные буксовые пружины с наружной стороны кривой и растягивающие эти пружины с внутренней стороны кривой. Под действием этих дополнительных усилий буксы крайних колесных пар с наружной стороны кривой переносятся наружу от середины тележки каждая на величину, равную
Б = P_уд / Ж_у
а с внутренней стороны кривой переместятся внутрь к середине тележки на ту же самую величину, в результате чего оси колесных пар устанавливаются по направлению радиусов этой кривой, что приводит к установке гребней колес по касательным к кривой с нулевым углом набегания колес на рельс, что в свою очередь приводит к снижению бокового давления гребней колес на рельс, к снижению сопротивления движению транспортного средства в кривой, к снижению износа гребней колес, к увеличению сроков между переточками гребней, сроков службы колесных пар и межремонтных пробегов транспортных средств, к снижению расхода топлива. При выходе тележки железнодорожного транспортного средства на кривой дополнительные вертикальные силы на буксовые пружины исчезают и оси колесных пар автоматически возвращаются в прежнее состояние динамического равновесия.The railway vehicle trolley operates as follows: the weight of the vehicle through the springs of the second stage of spring suspension 18 or supports 19 is transferred to the frames of the bogies 1, with which through the spring springs of suspension 15 and 16 it is transmitted to the axle boxes 8 and 9, and to the axle boxes 9 of the extreme wheelsets 5 and 6, it is transmitted through the spring suspension springs 15, shifted toward the middle of the trolley by the amount L, to the side brackets 10 of the axle boxes 9, and creates moments relative to the axles of the wheelsets
M = Pδ • L,
where Pδ is the spring load of the spring suspension;
L is its offset towards the middle of the trolley,
under the action of which axleboxes with wheel pairs are rotated relative to the axles 13 of the axleboxes 12 fixed in the upper brackets 11 of axleboxes 9 and located above the horizontal plane passing through the centers of the wheels by an amount h, and compresses the axle axle box springs 17, and compressive forces are created in them, equal
P _у = Pδ • L • Ж _у / (h • Ж _у + h ₁ • Жδ _п ),
where W _y - longitudinal stiffness of a persistent axle box spring;
W δ _p - the transverse stiffness of the spring spring suspension;
h ₁ - the height of the leashes above the level of the axles of the wheelsets,
and wheelsets 5 and 6 are set in the position of dynamic equilibrium. When the vehicle is moving in a curve, centrifugal forces act on its body and bogies, depending on the radius of the curve, which create a couple of additional vertical forces through the springs of the second stage of spring suspension 18 or bearings 19 and the frame of the truck on spring springs 15 and 16, one of which it loads the axle box located on the outside, and the other partially unloads the axle box located on the inside of the curve. According to the scheme described above, when transferring the weight of the vehicle to the wheelsets, additional vertical forces equal to
P _d = (P _ck • H _k + P _ct • H _t ) / S / n,
where P _CC - centrifugal force acting on the body;
H _to - the height of the center of mass of the body above the level of the side brackets axle boxes;
P _ct is the centrifugal force acting on the compressed mass of bogies;
H _t - the height of the center of the offended mass of the trolley above the level of the supporting brackets of the axle boxes;
S is the distance between the midpoints of the spring suspension springs;
n is the number of wheelsets of the vehicle,
create additional efforts equal to
P _beats = P _d • L • Ж _у / (h • Ж _у + h ₁ • Жδ _п ),
compressive thrust box springs on the outside of the curve and tensile springs on the inside of the curve. Under the influence of these additional forces, the axleboxes of the extreme wheelsets from the outside of the curve are transferred outward from the middle of the trolley each by an amount equal to
B = P _sp / F _in
and from the inside of the curve they will move inward to the middle of the truck by the same amount, as a result of which the axles of the wheelsets are set in the direction of the radii of this curve, which leads to the installation of the wheel flanges tangent to the curve with a zero angle of the wheels on the rail, which in its the turn leads to a decrease in the lateral pressure of the wheel flanges on the rail, to a decrease in the resistance to vehicle movement in the curve, to a decrease in the wear of the wheel flanges, to an increase in the time between regrinding of the flanges, the service life of the wheel pairs and overhaul of vehicles, to reduce fuel consumption. When the railway vehicle bogies exit on the curve, the additional vertical forces on the axlebox springs disappear and the axles of the wheelsets automatically return to the previous state of dynamic equilibrium.

Claims

A railway vehicle trolley comprising a frame, wheel pairs with axle boxes, spring suspension springs, through which the trolley frame is supported by axle boxes, leashes connecting wheel axle boxes with a frame, characterized in that at the extreme wheelsets the spring suspension springs are biased towards the middle of the truck , the axis of the leashes connecting the upper brackets of the axle boxes with the end brackets of the frame are located above the axles of the wheelsets, and between the lower brackets of the axle boxes or their outer sidewalls and stops, which are equipped with ontsevye brackets frame, axle-box spring mounted bearings.