RU2228869C1

RU2228869C1 - Two-axle bogie of freight vehicle

Info

Publication number: RU2228869C1
Application number: RU2002130481/11A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Сливинский (RU); Е.В. Сливинский; М.А. Игнатьев (RU); М.А. Игнатьев
Original assignee: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: railway transport; rail vehicles. SUBSTANCE: invention relates to design of brakes. Proposed two-axle freight vehicle contains two side frames, overspring beam intercoupled with body, two wheelsets with axle boxes and brake equipment with brake cylinder, vertical levers and horizontal tie-rods. Radial splines made on inner end face surfaces of wheel rims engage through air gap with mating ones made of magnetic materials. The latter are located on compression spring-loaded movable disks. Disks are installed on pins secured on brackets located on side frames of bogie and they interact through forks with retainers rigidly coupled with vertical levers of brake leverage. Retainers have conical surfaces and plane-parallel mating surfaces. EFFECT: improved efficiency of braking of freight train cars. 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкции железнодорожных вагонов, предназначенных для перевозки генеральных, сыпучих, жидких и других грузов.The present invention relates to the field of rail vehicles and can be used in the construction of railway cars designed for the transportation of general, bulk, liquid and other goods.

Известна двухосная тележка грузового вагона, подкатываемая под платформы, крытые вагоны, полувагоны, цистерны, хопперы, думпкары и т.д. и являющаяся универсальным агрегатом (см. Технический справочник железнодорожника. - М.: Государственное транспортное железнодорожное изд-во. - 1952 г., стр. 612, фиг. 73). Такая двухосная тележка состоит из двух литых боковых рам, в проемах которых расположена надрессорная балка, опертая на рессорные комплекты. По концам боковых рам, в их проемах, размещены буксы, являющиеся опорами колесных пар. На надрессорной балке с помощью пятника расположен кузов вагона и на нем смонтировано тормозное оборудование с рычажной передачей тормоза, которое с помощью горизонтальных тяг, вертикальных рычагов и других элементов осуществляют силовое воздействие на колеса колесных пар через тормозные колодки. Существенным недостатком такой тележки является повышенный износ тормозных колодок и кругов катания колес колесных пар, значительные нагрузки на колесные пары в процессе торможения, а при больших скоростях движения большие по величине тормозные пути и возможный юз колесных пар. Перечисленные недостатки снижают надежность тележек и существенно ограничивают скорость движения грузовых поездов.Known biaxial truck wagon, rolled up under the platform, covered wagons, gondola cars, tanks, hoppers, dump cars, etc. and which is a universal unit (see. Technical reference book of a railwayman. - M .: State Transport Railway Publishing House. - 1952, p. 612, Fig. 73). Such a biaxial trolley consists of two cast side frames, in the openings of which there is a nadressornoj beam, supported on spring sets. At the ends of the side frames, in their openings, axle boxes are placed, which are the supports of the wheelsets. The car body is located on the nadressornoj beam with the help of a Friday and brake equipment is mounted on it with a lever brake transmission, which, using horizontal rods, vertical levers and other elements, exert force on the wheels of the wheelsets through the brake pads. A significant drawback of such a trolley is the increased wear of the brake pads and wheel circles of the wheelsets, significant loads on the wheelsets during the braking process, and at high speeds, the braking distances and the possible use of the wheelsets are large. These shortcomings reduce the reliability of the carts and significantly limit the speed of freight trains.

Известна также конструкция двухосной тележки для грузовых вагонов, описанная в книге Логинов А.Ю. Афанаскин Н.Е. Вагоны самосвалы. - М.: Машиностроение. - 1975 г., стр.126, рис.82 и стр.152, рис.104. Конструкция такой тележки аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.Also known is the design of a biaxial trolley for freight cars, described in the book Loginov A.Yu. Afanaskin N.E. Wagons dump trucks. - M.: Mechanical Engineering. - 1975, p. 126, Fig. 82 and p. 152, Fig. 104. The design of such a trolley is similar to that described above and therefore their disadvantages are similar.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности системы торможения вагонов и тем самым возможность увеличения скоростных режимов движения грузовых поездов.Therefore, the aim of the invention is to increase the efficiency of the braking system of cars and thereby the possibility of increasing speed modes of movement of freight trains.

Поставленная цель достигается тем, что на внутренних торцевых поверхностях ободьев колес колесных пар с одинаковым шагом выполнены радиально расположенные шлицы, взаимодействующие через воздушный зазор с ответными, изготовленными из магнитного материала и находящимися на подпружиненных пружинами сжатия подвижных дисках относительно несущих их пальцев, жестко установленных на кронштейнах, закрепленных на боковых рамах тележки, причем с другой стороны диски контактируют через вилки с сухарями, жестко взаимосвязанными с вертикальными рычагами рычажной передачи тормоза, а упомянутые сухари снабжены конусными и сопряженными с ними плоскими параллельными поверхностями в зоне контакта их с вилками управления дисков.This goal is achieved by the fact that on the inner end surfaces of the rims of the wheelsets of the wheelsets with the same pitch, radially arranged slots are made, interacting through the air gap with the counterparts made of magnetic material and located on the spring-loaded compression springs of the movable disks relative to their fingers, rigidly mounted on brackets mounted on the side frames of the trolley, and on the other hand, the disks are in contact through forks with crackers that are rigidly interconnected with the vertical Brake linkage levers and the said crumbs and provided with conical mating with them flat parallel surfaces in the zone of their contact with the drive control forks.

На фиг.1 показана двухосная тележка грузового вагона, вид с торца; на фиг.2 - ее часть при виде сверху в сечениях А-А фиг.1 и на фиг.3 - кинематическая схема управления колодочными тормозами и подвижными дисками магнитного тормоза.Figure 1 shows a biaxial trolley of a freight car, an end view; figure 2 is a part of it when viewed from above in sections aa of figure 1 and figure 3 is a kinematic diagram of the management of block brakes and moving discs of a magnetic brake.

Двухосная тележка грузового рельсового транспортного средства состоит из боковых рам 1 с буксами 2, в которых расположены оси 3 с напрессованными на них колесами 4. На внутренних торцевых поверхностях ободьев колес 4 выполнены радиально расположенные шлицы 5. Боковые рамы 1 связаны между собой надрессорной балкой 6, на которой подвижно размещен кузов 7 грузового рельсового транспортного средства. На боковых рамах 1 жестко закреплены кронштейны 8 и на них также жестко установлены несущие пальцы 9, на которых установлены пружины сжатия 10 и подвижные диски 11, снабженные шлицами 12 из постоянных магнитов, выполненными по размерам, подобным шлицам 5. На подвижных дисках 11 жестко закреплены вилки 13, снабженные направляющими планками 14, которые взаимосвязаны с сухарями 15, установленными на вертикальных рычагах 16 и имеют конусную 17 и плоскопараллельные поверхности 18. Вертикальные рычаги 16 с помощью тяг 19 связаны с тормозными колодками 20, а также с горизонтальной тягой 21, которая крепится к тормозному цилиндру (не показан).The biaxial truck of a freight rail vehicle consists of side frames 1 with axle boxes 2, in which axles 3 are located with wheels 4 pressed onto them. Radially arranged splines 5 are made on the inner end surfaces of the wheel rims 4. The side frames 1 are interconnected by a spring bar 6, on which the body 7 of a freight rail vehicle is movably placed. Brackets 8 are rigidly fixed on the side frames 1 and carrier fingers 9 are also rigidly mounted on them, on which compression springs 10 and movable disks 11 are installed, provided with permanent magnet slots 12 made in sizes similar to splines 5. On the movable disks 11 are fixed forks 13, equipped with guide rails 14, which are interconnected with rusks 15 mounted on vertical levers 16 and have a taper 17 and plane-parallel surfaces 18. The vertical levers 16 are connected to the brake pads 20 by means of rods 19, and with a horizontal rod 21, which is attached to the brake cylinder (not shown).

Работает двухосная тележка грузового рельсового транспортного средства следующим образом. При торможении состава, состоящего из грузовых вагонов, известными в технике способами подают давление воздуха в тормозные цилиндры, которые обеспечивают, например, движение горизонтальной тяги 21 по стрелке В такое движение создает (см. фиг.3) угловой поворот вертикальных рычагов 16 по стрелкам С. В первый момент времени и тормозные колодки 20 и сухари 15 совместно перемещаются по стрелкам Е, но за счет наличия значительного зазора между тормозными колодками 20 и колесами 4, раньше начнут перемещаться подвижные диски 11 по стрелкам D, за счет чего тормозные колодки войдут в контакт с колесами 4. Движение подвижных дисков 11 происходит за счет входа сухарей 15 своими конусными поверхностями 17 в пространство между направляющими планками 14, а так как последние жестко закреплены на вилках 13, то они перемещают подвижные диски 11 по стрелкам D, сжимая пружины сжатия 10. Установленный зазор между шлицами 12 и шлицами 5 выбран таковым, что торцевое расстояние между ними позволяет уже на первых стадиях перемещения подвижных дисков 11 воздействовать магнитному полю магнитных шлицов 12 на шлицы 5, создавая тем самым возникновение сил, препятствующих угловому повороту колес 4. По мере приближения шлицов 12 к шлицам 5 тормозной момент на колесах 4 возрастает, осуществляя плавное торможение поезда. В дальнейшем, выбрав зазор, тормозные колодки 20 входят в контакт с поверхностями колес 4, что создает фрикционное торможение тележки. Наконец наступает момент, когда шлицы 12 подойдут к шлицам 5 на предельно малое расстояние, например, 0,5 мм, при этом подвижные диски 11 окончательно деформируют пружины сжатия 10 и дальнейшее их движение по стрелкам D может привести к поломке устройства, однако такое движение прекращается за счет того, что сухари 15 больше не могут воздействовать на вилки 13, так как планки 14 будут контактировать с плоскопараллельными поверхностями 18, и перемещение вилок исключено. Такое положение подвижных дисков 11 позволяет реализовать максимальный магнитный тормозной момент на колесах 4, причем такой момент может быть весьма значителен. Так, например если в качестве шлицов 12 использовать постоянные магниты, позволяющие реализовать силу сопротивления 4 кг с 1 см² площади магнита, то можно получить значение тормозного момента на колесе 4 диаметром 950 мм величиной в 2,12 т.м. (следует отметить, что тормозная колодка, например, на грузовом вагоне грузоподъемностью 60 тонн при таре 24 тонны создает тормозной момент 2,24 т.м.). Это подтверждается рядом источников по магнетизму, а, например, в настоящее время в Японии созданы постоянные магниты, обеспечивающие силу притяжения на площадке 1,5 см²численностью в 900 кг (см. Комсомольская правда от 19.07.2002 года, стр.3, статья “В японцах есть что-то притягательное”). Следовательно, в настоящее время практически возможно создать такие по конструкции подвижные диски 11, которые могут в основном осуществлять торможение вагонов за счет сил магнитного сопротивления, а только уже почти при останове поезда, например, при скоростях менее 20 км/ч вводить в действие фрикционный тормоз. Как только состав остановится, производится так же широко известными способами отпуск тормозов, что обеспечивается движением горизонтальной тяги 21 в направлении, противоположном стрелке В и вся система принимает такой вид, как это показано на фиг.3. При этом подвижные диски 11 под действием пружин сжатия 10 возвращаются в исходное положение за счет перемещения сухарей 15 в направлении, противоположном стрелкам Е, и магнитная связь между шлицами 5 и 12 прекращается. В дальнейшем процесс повторяется в том случае, когда необходимо осуществить останов колесных пар тележек вагонов.Works two-axle truck freight rail vehicle as follows. When braking a train consisting of freight cars, using methods known in the art, air pressure is applied to the brake cylinders, which provide, for example, the movement of the horizontal link 21 in the direction of arrow B, this movement (see FIG. 3) creates an angular rotation of the vertical arms 16 in direction of arrows C At the first moment of time, both the brake pads 20 and the crackers 15 move together along the arrows E, but due to the presence of a significant gap between the brake pads 20 and the wheels 4, the movable disks 11 will begin to move along the arrows D, due to which the brake pads will come into contact with the wheels 4. The movement of the movable discs 11 occurs due to the entry of the crackers 15 with their taper surfaces 17 into the space between the guide rails 14, and since the latter are rigidly fixed to the forks 13, they move the movable discs 11 in the direction of the arrows D, compressing the compression springs 10. The established gap between the slots 12 and the slots 5 is chosen such that the end distance between them allows already at the first stages of moving the movable disks 11 to influence the magnetic field of the magnetic slots 12 on the slots 5 HaVaYaH thereby occurrence forces preventing angular rotation wheel 4. As the splines 12, the splines 5 to a braking torque on wheels 4 increases, realizing smooth braking of the train. Subsequently, choosing a clearance, the brake pads 20 come into contact with the surfaces of the wheels 4, which creates frictional braking of the truck. Finally, there comes a time when the slots 12 approach the slots 5 to an extremely small distance, for example, 0.5 mm, while the movable disks 11 finally deform the compression springs 10 and their further movement along the arrows D can damage the device, however, this movement stops due to the fact that the crackers 15 can no longer act on the forks 13, since the strips 14 will be in contact with plane-parallel surfaces 18, and the movement of the forks is excluded. This position of the movable discs 11 allows you to realize the maximum magnetic braking torque on the wheels 4, and this moment can be very significant. So, for example, if permanent magnets are used as slots 12, which make it possible to realize a resistance force of 4 kg per 1 cm ² of magnet area, then one can obtain the braking torque on wheel 4 with a diameter of 950 mm and a value of 2.12 tm. (it should be noted that the brake shoe, for example, on a freight car with a carrying capacity of 60 tons with a container of 24 tons creates a braking torque of 2.24 t.m.). This is confirmed by a number of sources on magnetism, and, for example, at present Japan has created permanent magnets that provide an attractive force on a 1.5 cm ² site of 900 kg (see Komsomolskaya Pravda, July 19, 2002, p. 3, article “The Japanese have something attractive.”) Therefore, at the present time it is practically possible to create movable disks 11 of such a design that can basically decelerate cars due to magnetic resistance, but only when the train stops, for example, at speeds less than 20 km / h, the friction brake can be applied . As soon as the train stops, brake release is also carried out by well-known methods, which is ensured by the movement of the horizontal link 21 in the direction opposite to arrow B and the whole system takes the form as shown in Fig. 3. In this case, the movable disks 11 under the action of compression springs 10 are returned to their original position by moving the crackers 15 in the opposite direction of the arrows E, and the magnetic coupling between the slots 5 and 12 is terminated. In the future, the process is repeated when it is necessary to stop the wheelsets of the wagon trolleys.

Технико-экономические преимущества предложенного технического решения в сравнении с серийными конструкциями тележек железнодорожных вагонов очевидно, так как оно, во-первых, значительно снижает тормозной путь грузового поезда за счет действия одновременно двух тормозных систем - фрикционного и магнитного торможения; во-вторых, позволит значительно уменьшить потребление чугунных и композиционных тормозных колодок, которые массово выпускаются заводами ЦТВР; в-третьих, исключить юз колес при срабатывании тормозов, так как магнитный тормоз обеспечивает пробуксовку колес относительно подвижных дисков; в-четвертых, долговечность магнитного тормоза не имеет границ во времени, он не требует внешнего потребления энергии и главное в нем отсутствуют поверхности, работающие на трение.The technical and economic advantages of the proposed technical solution in comparison with the serial designs of railway carriage bogies is obvious, since, firstly, it significantly reduces the stopping distance of a freight train due to the action of two braking systems simultaneously - frictional and magnetic braking; secondly, it will significantly reduce the consumption of cast iron and composite brake pads, which are mass-produced by the DTVR factories; thirdly, to exclude the use of wheels when brakes are applied, since the magnetic brake provides slipping of wheels relative to moving disks; fourthly, the durability of the magnetic brake has no time limits, it does not require external energy consumption and, most importantly, it does not have friction surfaces.

Claims

A two-axle truck of a freight rail vehicle, comprising two side frames, a sprung beam interconnected with the body, two wheel pairs with axle boxes and brake equipment with a brake lever transmission, including a brake cylinder, vertical levers and horizontal rods, characterized in that on the inner end surfaces wheel rims of wheelsets with the same pitch are made radially spaced, interacting through the air gap with mates made of magnetic material and moving on the spring-loaded compression springs of the movable disks relative to their fingers, rigidly mounted on brackets mounted on the side frames of the trolley, on the other hand, the disks contact through forks with crackers rigidly interconnected with vertical levers of the brake lever transmission, and said crackers are equipped with conical and conjugate with them plane-parallel surfaces in the zone of their contact with the drive control forks.