RU2193501C2

RU2193501C2 - Bolster suspension of diesel locomotive two-axle bogie

Info

Publication number: RU2193501C2
Application number: RU2000112226/28A
Authority: RU
Inventors: П.К. Цыкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод"
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2002-11-27

Abstract

FIELD: railway transport. SUBSTANCE: proposed bolster suspension of two-axle bogie has vertical side rods and coil springs, pivot with fitted-on cross bar arranged under bogie frame, and two side tie-rods. pivot is secured on bogie frame. Cross bar is suspended from side rods on bogie frame and is connected by inclined side tie-rods to body frame. Body frame rests on coil springs installed on end parts of cross bar. EFFECT: improved dynamic properties when negotiating curvatures of track, increased traction at developing of traction force of two-axle bogie. 3 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкции центрального подвешивания двухосной тележки тепловоза
Известно центральное подвешивание двухосной тележки (М.М. Авдеев и др. "Электропоезда переменного тока", "Транспорт", 1973, с.32-33), состоящее из четырех вертикальных стержней, в верхней части закрепленных на раме тележки, на которых подвешены с каждой стороны тележки поддоны с витыми пружинами, и поперечного бруса. Поперечный брус расположен под рамой тележки и насажен на шкворень, закрепленный на раме кузова, опирается с двух сторон на боковые витые пружины, соединен двумя горизонтальными боковыми тягами с рамой тележки и сверху имеет подпятник и боковые скользуны для установки на тележку рамы кузова. Вертикальные стержни с пружинами образуют люлечное устройство тележки. Оно обеспечивает возможность поперечного относа тележки при входе в кривые участки пути и появление возвращающих сил при относе за счет поперечного отклонения стержней от вертикального положения. При повороте тележки в кривых участках пути на боковых скользунах поперечного бруса возникают силы трения, препятствующие повороту тележки.The invention relates to railway transport, in particular to the design of the central suspension of a biaxial diesel locomotive
The central suspension of a biaxial trolley is known (M. M. Avdeev et al. "AC electric trains", "Transport", 1973, p. 32-33), consisting of four vertical rods, in the upper part mounted on the frame of the trolley, on which are suspended on each side of the trolley pallets with coil springs, and a transverse beam. The transverse beam is located under the trolley frame and is mounted on the kingpin mounted on the body frame, is supported on two sides by coil springs, connected by two horizontal lateral rods to the trolley frame and has a thrust bearing and side slides on top for mounting the body frame on the trolley. Vertical rods with springs form the cradle of the trolley. It provides the possibility of lateral relocation of the trolley at the entrance to the curved sections of the path and the appearance of restoring forces during relocation due to the lateral deviation of the rods from the vertical position. When the trolley rotates in curved sections of the track, friction forces appear on the lateral side beams of the transverse beam, which prevent the trolley from turning.

Недостатком известной конструкции является отсутствие возвращающего момента при повороте тележки в кривых участках пути, что ухудшает горизонтальную динамику двухосной тележки. A disadvantage of the known design is the lack of a returning moment when the trolley rotates in the curved sections of the path, which affects the horizontal dynamics of the biaxial trolley.

В процессе движения при развитии на каждой колесной паре силы тяги Fк возникает опрокидывающий момент тележки, равный
Мопр=2Fк • h,
где h - расстояние от уровня верха головок рельсов до центра шкворня.In the process of movement, with the development of traction force Fk on each wheel pair, a tipping moment of the trolley arises, equal to
Mopr = 2Fk • h,
where h is the distance from the level of the top of the rail heads to the center of the kingpin.

Опрокидывающий момент стремится повернуть тележку в продольной вертикальной плоскости относительно рельсов назад, что также является недостатком известной тележки, так как нарушается равенство осевых нагрузок тележки. При увеличении силы тяги достигается прежде всего ограничение по сцеплению у наиболее недогруженной колесной пары и она первой начинает буксование, что ухудшает тяговые свойства двухосной тележки. Опущенный почти до уровня осей шкворень не устраняет данный недостаток. The overturning moment tends to rotate the trolley in a longitudinal vertical plane relative to the rails back, which is also a disadvantage of the known trolley, since the axial loads of the trolley are violated. With an increase in traction force, first of all, a limitation on adhesion is achieved for the most underloaded wheelset and it starts slipping first, which worsens the traction properties of a biaxial trolley. A kingpin lowered almost to the level of the axles does not eliminate this drawback.

В изобретении решается задача улучшения динамических качеств при вписывании в кривые участки пути и повышения тяговых свойств при развитии силы тяги двухосной тележки, имеющей центральное подвешивание. The invention solves the problem of improving the dynamic qualities when fitting into the curved sections of the track and increasing traction properties when developing the traction force of a biaxial trolley having central suspension.

Для решения указанной задачи в центральном подвешивании двухосной тележки тепловоза, содержащем боковые вертикальные стержни с витыми пружинами, шкворень с поперечным брусом и две боковые тяги, шкворень неподвижно закреплен на раме тележки, а поперечный брус с двух сторон подвешен к раме тележки на боковых стержнях и соединен наклонными боковыми тягами с рамой кузова на внутренней стороне тележки, при этом рама кузова опирается на витые пружины, установленные на концевых частях поперечного бруса. To solve this problem, in the central suspension of a biaxial diesel locomotive containing vertical side rods with coil springs, a king pin with a transverse beam and two side rods, the king pin is fixedly mounted on the cart frame, and the transverse beam is suspended from the two sides of the cart on the side rods and connected inclined lateral rods with a body frame on the inside of the trolley, while the body frame is supported by coil springs mounted on the end parts of the transverse beam.

Такая конструкция заявляемого центрального подвешивания двухосной тележки тепловоза, в которой шкворень неподвижно закреплен на раме тележки, а поперечный брус с двух сторон подвешен к раме тележки на боковых стержнях и соединен наклонными боковыми тягами с рамой кузова на внутренней стороне тележки и при этом рама кузова опирается на витые пружины, установленные на концевых частях поперечного бруса, позволяет улучшить динамические качества при вписывании в кривые участки пути и повысить тяговые свойства двухосной тележки. This design of the inventive central suspension of a biaxial diesel locomotive, in which the kingpin is fixedly mounted on the frame of the cart, and the cross beam is suspended on both sides of the cart on the side rods and connected by inclined side rods to the body frame on the inside of the cart and the body frame rests on coil springs installed on the end parts of the transverse beam can improve dynamic performance when fitting into curved sections of the track and increase the traction properties of a biaxial trolley.

Заявляемое центральное подвешивание двухосной тележки может быть применено на маневровых и грузовых тепловозах, а также на тепловозах, выполняющих вывозную работу. The inventive central suspension of a biaxial trolley can be applied on shunting and freight diesel locomotives, as well as on locomotives performing export work.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено центральное подвешивание двухосной тележки, вид на тележку сбоку;
на фиг. 2 - центральное подвешивание двухосной тележки, вид на тележку в продольной вертикальной плоскости;
на фиг. 3 - центральное подвешивание двухосной тележки, вид на тележку в поперечной вертикальной плоскости.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the central suspension of a biaxial trolley, side view of the trolley;
in FIG. 2 - central suspension of a biaxial trolley, view of the trolley in a longitudinal vertical plane;
in FIG. 3 - central suspension of a biaxial trolley, view of the trolley in a transverse vertical plane.

На фигурах 1, 2, 3 буксовое рессорное подвешивание условно не показано. Изображена первая по ходу движения тележка. In figures 1, 2, 3, axle box suspension is not conventionally shown. The first trolley is shown in the direction of travel.

Центральное подвешивание двухосной тележки состоит из четырех боковых вертикальных стержней 1, в верхней части шарнирно закрепленных на раме тележки 2, на которых с двух сторон подвешен поперечный брус 3, витых пружин 4, установленных на концевых частях поперечного бруса 3, по две с каждой стороны, на которые опирается рама кузова 5 (см. фиг.1), вертикального шкворня 6, неподвижно закрепленного на балке 7, являющейся поперечной связью рамы тележки (см. фиг. 2, 3). Поперечный брус 3 насажен под рамой тележки на шкворень 6 и соединен двумя наклонными боковыми тягами 8 с рамой кузова 5 на внутренней, по отношению к кузову, стороне тележки. Линии наклонных боковых тяг 8 пересекаются с поперечной вертикальной плоскостью, проходящей через центр шкворня 6 на уровне верха головок рельсов (в точке "O") (см. фиг. 1, 2). Витые боковые пружины 4 совместно с поперечным брусом 3 и вертикальными стержнями 1 образуют вторичную (кузовную) ступень рессорного подвешивания. Для получения силы тяги и привода тележки в движение применяются два тяговых электродвигателя 9 с осевым расположением (см. фиг. 2). Тяговые электродвигатели 9 опираются на раму тележки 2 через пружины 10, установленные на поперечной балке 7. Для передачи крутящих моментов от тяговых электродвигателей 9 к колесным парам 11 служат осевые редукторы 12. The central suspension of the biaxial trolley consists of four lateral vertical rods 1, in the upper part pivotally mounted on the frame of the trolley 2, on which the transverse beam 3 is hung from two sides, coil springs 4 mounted on the end parts of the transverse beam 3, two on each side, on which the body frame 5 rests (see Fig. 1), a vertical king pin 6, which is fixedly mounted on a beam 7, which is a transverse connection of the trolley frame (see Fig. 2, 3). The transverse beam 3 is mounted under the frame of the trolley onto the pin 6 and is connected by two inclined side rods 8 with the frame of the body 5 on the inner side of the trolley with respect to the body. The lines of the inclined side rods 8 intersect with a transverse vertical plane passing through the center of the pin 6 at the level of the top of the rail heads (at point “O”) (see Fig. 1, 2). The coiled side springs 4 together with the transverse beam 3 and the vertical rods 1 form a secondary (body) stage of spring suspension. To obtain traction and drive the trolley in motion, two traction motors 9 with an axial arrangement are used (see Fig. 2). Traction motors 9 are based on the frame of the trolley 2 through springs 10 mounted on the transverse beam 7. Axial gearboxes 12 are used to transmit torques from the traction motors 9 to the wheel pairs 11.

Центральное рессорное подвешивание двухосной тележки работает следующим образом. Вес кузова передается на раму тележки 2 через боковые витые пружины 4, концевые части поперечного бруса 3 и вертикальные стержни 1. Поперечный брус 3 всегда занимает фиксированное поперечное положение относительно рамы кузова 5 при помощи наклонных боковых тяг 8. При повороте тележки относительно кузова в кривых участках пути происходит вращение шкворня 6 в поперечном брусе 3. При этом, стержни 1 отклоняются от вертикального положения по касательной к радиусу г поворота, проведенному по горизонтали от вертикальной линии шкворня 6 к стержню. От каждого стержня 1 на раму тележки 2 при повороте тележки относительно кузова на угол φ действует возвращающий момент

где р - вертикальная сила кузова, приходящаяся на один стержень;
l - длина стержня.Central spring suspension of a biaxial trolley operates as follows. The body weight is transferred to the frame of the trolley 2 through lateral coil springs 4, the end parts of the transverse beam 3 and the vertical rods 1. The transverse beam 3 always occupies a fixed transverse position relative to the frame of the body 5 with the help of inclined side rods 8. When the trolley is rotated relative to the body in curved sections the way, the pin 6 rotates in the transverse beam 3. At the same time, the rods 1 deviate from the vertical position tangentially to the turning radius r drawn horizontally from the vertical line of the pin 6 to the rod. From each rod 1 on the frame of the carriage 2, when the carriage is rotated relative to the body at an angle φ, a returning moment

where p is the vertical force of the body per one rod;
l is the length of the rod.

При этом стержни 1 не отклоняются в поперечном направлении и не создают возвращающей силы при поперечном перемещении тележки относительно кузова. Возвращающаяся сила Fв при поперечном перемещении тележки относительно кузова создается поперечной жесткостью Жп витых пружин 4
Fв = Жп•Δ
где Δ - поперечное перемещение тележки относительно кузова при относе.In this case, the rods 1 do not deviate in the transverse direction and do not create a restoring force when the trolley is laterally moved relative to the body. The returning force F in the transverse movement of the trolley relative to the body is created by the transverse stiffness of the coil springs 4
Fв = Жп • Δ
where Δ is the transverse movement of the trolley relative to the body when rel.

В сочленениях кузова с поперечным брусом 3 силы трения не возникают. Происходит сжатие-растяжение витых пружин 4 при вертикальных колебаниях и их горизонтальное поперечное смещение при относе. Горизонтальное продольное смещение витых пружин 4 вследствие изменения углового положения боковых тяг 8 при вертикальных колебаниях практически не возникает из-за малого угла наклона боковых тяг. Наклонные боковые тяги 8 передней по ходу движения тележки являются тянущими, работают на растяжение, задней тележки являются толкающими, работают на сжатие. Обеспечивается устойчивое положение тяг задней тележки, т. к. они отклоняются в поперечном горизонтальном направлении при относе незначительно (Δ≤40 мм), а при повороте тележки совсем не отклоняются. В процессе движения при развитии на каждой колесной паре 11 силы тяги FK опрокидывающего момента тележки не возникает, т.к. момент сил тележки передаваемых боковыми тягами 8 на уровне верха головок рельсов (относительно точки "O") равен нулю. Вертикальные осевые нагрузки колесных пар для каждой в отдельности тележки равны. Только оси передней тележки будут незначительно недогружены, а задней тележки дополнительно нагружены за счет действия сил тяги на автосцепке кузова. При этом на передней тележке силы тяги по сцеплению колес с рельсами будут принимать максимально возможное значение. In the joints of the body with the transverse beam 3, friction forces do not occur. There is compression-tension of the coil springs 4 during vertical vibrations and their horizontal lateral displacement when relative. The horizontal longitudinal displacement of the coil springs 4 due to changes in the angular position of the side rods 8 during vertical vibrations practically does not occur due to the small angle of inclination of the side rods. The inclined lateral rods 8 of the front trolley in the direction of travel are pulling, working in tension, the rear trolley are pushing, working in compression. A stable position of the rods of the rear carriage is ensured, since they deviate in the transverse horizontal direction with a relatively small ratio (Δ≤40 mm), and when the carriage is turned, they do not deviate at all. In the process of movement during the development of the tractive force FK of the tipping moment of the trolley on each wheel pair 11, trolley does not occur, the moment of forces of the truck transmitted by the lateral rods 8 at the level of the top of the rail heads (relative to the point "O") is zero. The vertical axial loads of the wheelsets for each individual trolley are equal. Only the axles of the front carriage will be slightly underloaded, and the rear carriage will be additionally loaded due to the action of traction forces on the body automatic coupler. At the same time, on the front trolley, the traction forces on the adhesion of the wheels to the rails will take the maximum possible value.

В предлагаемой двухосной тележке с центральным подвешиванием возникает при вписывании в кривые участки пути возвращающий момент, улучшающий горизонтальную динамику тепловоза, и происходит выравнивание осевых нагрузок, что повышает тяговые свойства тепловоза. Целесообразно применение данной тележки для четырехосных тепловозов, имеющих увеличенные осевые нагрузки на рельсы Р₀>21 тс и предназначенных для работы в кривых участках пути малых радиусов R<120 м.In the proposed biaxial trolley with central suspension, a returning moment arises when inscribing into the curved sections of the track, improving the horizontal dynamics of the locomotive, and the axial loads are balanced, which increases the traction properties of the locomotive. It is advisable to use this trolley for four-axle diesel locomotives with increased axial loads on rails P ₀ > 21 tf and designed to work in curved sections of the track with small radii R <120 m.

Claims

Central suspension of a biaxial diesel locomotive trolley containing vertical side rods with coil springs, a king pin with a transverse beam and two lateral rods, characterized in that the king pin is fixedly mounted on the trolley frame, and the transverse beam is suspended from the trolley frame on both sides and connected by inclined side rods with body frame, while the body frame is supported by coil springs mounted on the end parts of the transverse beam.