RU222895U1 - Боковая опора кузова на тележку - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции сопряжения кузова железнодорожного экипажа с тележкой. Боковая опора кузова на тележку, содержащая верхнюю опорную плиту, цилиндрические ролики, хвостовики роликов входят в отверстия обойм, нижнюю опорную плиту и корпус, наполненный жидкой смазкой, при этом рабочие поверхности верхней опорной плиты и нижней опорной плиты представляют собой наклонные плоскости, кузов опирается на верхнюю опорную плиту через стакан, пакет плоских резинометаллических элементов и опорное кольцо. Отличительной особенностью боковой опоры кузова на тележку является то, что пакет плоских резинометаллических элементов изготовлен из магнитореологических эластомеров, боковая опора кузова на тележку содержит катушку электромагнита, источник тока, ключ и подчиненную систему регулирования. Боковая опора кузова на тележку позволяет повысить производительность локомотива вследствие повышения сцепных свойств локомотива без ухудшения плавности хода в результате увеличения жесткости боковой опоры кузова на тележку во время трогания с места и разгона локомотива. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции сопряжения кузова железнодорожного экипажа с тележкой.

Известна боковая опора кузова на тележку, содержащая стакан, в котором размещена пружина, на стакане сверху установлен башмак, по которому скользит кузов, в нижней части имеется натяжное устройство (См. В.В. Медель. Подвижной состав электрических железных дорог. Конструкция и динамика. М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1957. С. 104, рис. 134а).

Недостатком известной опоры является сложность и необходимость регулировки.

Известна боковая опора кузова подвижного состава на тележку, содержащая установленный на раме тележки корпус с масляной ванной, размещенные в нем нижнюю и верхнюю опорные плиты, поршень со штоком, размещенный в выполненной в верхней плите расточке, которая через один канал сообщена с масляной ванной, а через другой канал, имеющий обратный клапан, - с пространством между рабочими поверхностями указанных плит, боковая опора кузова снабжена упруго смонтированным на верхней опорной плите кольцом, установленным с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью нижней опорной плиты, дополнительным обратным клапаном, установленным в указанном одном канале, и упругим элементом, расположенным между кузовом и верхней опорной плитой, при этом расточка в верхней плите выполнена по вертикали, а шток соединен с кузовом (См. Лысак В.А. Боковая опора кузова подвижного состава на тележку. Авторское свидетельство СССР SU 1428641 А1, кл. B61F 5/14, опубл. 07.10.1988, бюл. №37).

Недостатком данной боковой опоры, как и описанной выше, является ее сложность.

Известна боковая опора кузова на тележку в виде роликового опорно-возвращающего устройства, содержащая верхнюю опорную плиту со сферическим гнездом, цилиндрические ролики, хвостовики роликов входят в отверстия обойм, нижнюю опорную плиту и корпус, наполненный жидкой смазкой, при этом рабочие поверхности верхней и нижней опорных плит представляют собой наклонные плоскости (См. Теория и конструкция локомотивов. Михальченко Г.С., Кашников В.И., Коссов B.C., Симонов В.А. - М.: Маршрут, 2006, С. 178-179, рис. 2.64).

Указанная боковая опора кузова на тележку является простой по конструкции и применяется на тепловозах ТЭЗ и 2ТЭ10Л отечественных железных дорог. Недостатком указанной боковой опоры кузова на тележку является то, что она допускает только поворот тележек в плане относительно кузова (См. Теория и конструкция локомотивов. Михальченко Г.С., Кашников В.И., Коссов B.C., Симонов В.А. - М.: Маршрут, 2006, С. 180). Известно, что упругая поперечная связь кузова и тележек улучшает плавность хода, о чем свидетельствует снижение ускорений кузова, и уменьшает рамные силы (См. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография. [Текст] / A.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. // М., Транспорт, 1984, С. 31).

Известна боковая опора кузова на тележку, содержащая сферическую пяту, резиновый амортизатор, сферическое гнездо, опорную плиту, текстолитовую прокладку и корпус, наполненный жидкой смазкой (См. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Камаев А.А., Апанович Н.Г. Камаев B.А. и др. Под ред. Камаева А.А. М.: Машиностроение, 1981, С. 98, рис. 63)

Недостаток известной боковой опоры кузова на тележку, применяемой промышленном на тепловозе ТГМ4 тот же, что и у описанного выше, поскольку она не обеспечивает движение кузова относительно тележки в поперечном направлении.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрана боковая опора кузова на тележку, содержащая верхнюю опорную плиту, цилиндрические ролики, хвостовики роликов входят в отверстия обойм, нижнюю опорную плиту и корпус, наполненный жидкой смазкой, при этом рабочие поверхности верхней опорной плиты и нижней опорной плиты представляют собой наклонные плоскости, кузов опирается на верхнюю опорную плиту через стакан, пакет плоских резинометаллических элементов и опорное кольцо. (См. Теория и конструкция локомотивов. Михальченко Г.С., Кашников В.И., Коссов B.C., Симонов В.А. - М.: Маршрут, 2006, С. 185-186, рис. 2.69).

Указанная опора кузова, применяемая на отечественном тепловозе 2ТЭ116, обеспечивает движение кузова относительно тележки в поперечном направлении за счет деформации сдвига резинометаллических элементов.

Недостатком прототипа является податливость пакета резинометаллических элементов в вертикальном направлении, что приводит к неравномерному распределению нагрузок по осям локомотива при реализации тягового усилия и ухудшению тягово-сцепных свойств локомотива из-за срыва в буксование наименее нагруженной оси. Так, для тележки тепловоза 2ТЭ116 коэффициент использования сцепного веса при силе тяги, соответствующей величине коэффициента сцепления 0,33, при замене прототипа на жесткую боковую опору коэффициент использования сцепного веса увеличивается с 0,832 до 0,869, т.е. на 4,4% (См. Евстратов А.С. Экипажные части тепловозов. М.: Машиностроение, 1987. С. 129-130, Таблица 29). Однако при замене прототипа на жесткую боковую опору теряется возможность поперечного смещения тележки относительно кузова, что ухудшает воздействие экипажа на путь в прямых.

Известно, что ухудшение коэффициента использования сцепного веса происходит, когда локомотив развивает силу тяги, близкую к предельной. Так, для тележки тепловоза 2ТЭ116 в штатном исполнении при силе тяги, соответствующей величине коэффициента сцепления 0,15, коэффициент использования сцепного веса равен 0,924, а при силе тяги, соответствующей величине коэффициента сцепления 0,33, снижается до 0,832 (См. Евстратов А.С. Экипажные части тепловозов. М.: Машиностроение, 1987. С. 129).

Известно, что ускорения, от которых зависят инерционные силы, воздействующие на путь при извилистом движении тележки локомотива в прямых, прямо пропорциональны квадрату скорости движения (См. В.Б. Медель. Подвижной состав электрических железных дорог. Т. 1. Конструкция и динамика. М: Транспорт, 1965, С. 250). Это означает, что упругая поперечная связь между тележкой и кузовом локомотива требуется прежде всего при высоких скоростях движения, в то время как наибольшие тяговые усилия грузовые локомотивы развивают при скоростях, составляющих примерно 0,2…0,4 максимальной скорости движения.

Известно, что величина модуля сдвига магнитореологических эластомеров может быть значительно повышена под воздействием магнитного поля. По данным, приведенным в (X.L. Gong, L. Chen и J.F. Li, Study of utilizable magnetorheological elastomers, International Journal of Modern Physics B, т. 21, No 28n29, pp. 4875-4882, 2007), воздействие магнитного поля величиной 10 кЭ привело к увеличению модуля сдвига для магнитореологического эластомера на основе натуральной резины на 130%, а на основе силиконовой резины - на 878%. Известно, что для резинометаллических изделий при сжатии модули упругости при сжатии и при сдвиге находятся между собой в прямой пропорциональной зависимости (См. В.Н. Потураев. Резиновые и резинометаллические детали машин. М.: Машиностроение, 1966. С. 139-140).

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении производительности локомотива за счет улучшения тягово-сцепных свойств локомотива вследствие повышения коэффициента использования сцепного веса.

Это достигается тем, что в боковой опоре кузова на тележку, содержащей верхнюю опорную плиту, цилиндрические ролики, хвостовики роликов входят в отверстия обойм, нижнюю опорную плиту и корпус, наполненный жидкой смазкой, при этом рабочие поверхности верхней опорной плиты и нижней опорной плиты представляют собой наклонные плоскости, кузов опирается на верхнюю опорную плиту через стакан, пакет плоских резинометаллических элементов и опорное кольцо, пакет плоских резинометаллических элементов изготовлен из магнитореологических эластомеров, боковая опора кузова на тележку содержит катушку электромагнита, источник тока, ключ и подчиненную систему регулирования, содержащую логический элемент И, логический элемент НЕ, датчик силы тяги локомотива, датчик скорости движения локомотива, блок установки силы тяги локомотива, блок установки скорости движения локомотива и два блока сравнения, при этом входы первого блока сравнения соединены с выходом датчика силы тяги локомотива и выходом блока установки силы тяги локомотива, а выход первого блока сравнения - со входом логического элемента И, входы второго блока сравнения соединены с выходом датчика скорости движения локомотива и выходом блока установки скорости движения локомотива, выход второго блока сравнения соединен со входом логического элемента НЕ, выход логического элемента НЕ соединен со входом логического элемента И, выход логического элемента И соединен со входом ключа.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где

на фиг. 1. изображен общий вид боковой опоры кузова на тележку.

Предлагаемая боковая опора кузова на тележку содержит верхнюю опорную плиту 1, цилиндрические ролики 2, хвостовики 3 роликов 2 входят в отверстия 4 обойм 5, нижнюю опорную плиту 6 и корпус 7, наполненный жидкой смазкой (на фиг. 1 не показана), при этом рабочие поверхности верхней опорной плиты 1 и нижней опорной плиты 6 представляют собой наклонные плоскости, кузов 8 опирается на верхнюю опорную плиту 1 через стакан 9, пакет плоских резинометаллических элементов 10 и опорное кольцо 11.

Пакет плоских резинометаллических элементов 10 изготовлен из магнитореологических эластомеров, боковая опора кузова на тележку содержит катушку электромагнита 12, источник тока 13, ключ 14 и подчиненную систему регулирования, содержащую логический элемент И 15, логический элемент НЕ 16, датчик силы тяги локомотива 17, датчик скорости движения локомотива 18, блок установки силы тяги локомотива 19, блок установки скорости движения локомотива 20 и два блока сравнения, 21 и 22, при этом входы блока сравнения 21 соединены с выходом датчика силы тяги локомотива 17 и выходом блока установки силы тяги локомотива 19, а выход блока сравнения 21 - со входом логического элемента И 15, входы блока сравнения 22 соединены с выходом датчика скорости движения локомотива 18 и выходом блока установки скорости движения локомотива 20, выход блока сравнения 22 соединен со входом логического элемента НЕ 16, выход логического элемента НЕ 16 соединен со входом логического элемента И 15, выход логического элемента И 15 соединен со входом ключа 14.

Предлагаемая боковая опора кузова на тележку работает следующим образом. При повороте тележки локомотива вокруг оси шкворня (на фиг. 1 не показан) верхняя опорная плита 1 смещается относительно нижней опорной плиты 6, вследствие чего цилиндрические ролики 2 начинают катиться по наклонным плоскостям верхней опорной плиты 1 и нижней опорной плиты 2, создавая усилие, направленное на возврат тележки в исходное положение. Поперечное смещение тележки относительно кузова 8 обеспечивается за счет деформации сдвига пакета резинометаллических элементов 10.

При неподвижном локомотиве, не развивающем силу тяги, сигналы на выходах датчика силы тяги локомотива 17 и датчика скорости движения локомотива 18 отсутствуют. На выходах блока установки силы тяги локомотива 19 и блока установки скорости движения локомотива 20 имеются сигналы постоянного уровня, уровень которых определяется по результатам испытаний. На выходах блоков сравнения 21 и 22 сигналы отсутствуют, на входе логического элемента НЕ 16 сигнал отсутствует, вследствие чего на выходе логического элемента НЕ 16 появляется сигнал, который поступает на один из входов логического элемента И 15. При этом на другом входе логического элемента И 15, соединенном с выходом блока сравнения 21, сигнал отсутствует, поскольку сигнала нет на выходе блока сравнения 21. Вследствие этого на выходе логического элемента И 15 и входе ключа 14 сигнал отсутствует, ключ 14 замкнут, и ток от источника тока 13 на катушку электромагнита 12 не поступает.

При трогании с места локомотив начинает развивать силу тяги, и на выходе датчика силы тяги локомотива 17 появляется сигнал, который поступает на вход блока сравнения 21, и величина которого пропорциональна силе тяги. Когда уровень сигнала с выхода датчика силы тяги локомотива 17 превышает уровень сигнала, поступающего на вход блока сравнения 21 с выхода блока установки силы тяги локомотива 19, на выходе блока сравнения 21 появляется сигнал, который поступает на вход логического элемента И 15, при этом на другой вход логического элемента И 15 поступает сигнал с выхода логического элемента НЕ 16, поскольку локомотив еще не пришел в движение, и на входе логического элемента НЕ 16 сигнал отсутствует. На выходе логического элемента И 15 появляется сигнал, который поступает на вход ключа 14, ключ 14 открывается, ток от источника тока 13 протекает через катушку электромагнита 12, катушка электромагнита 12 создает магнитный поток, который проходит через пакет резинометаллических элементов 10, изготовленных из магнитореологического материала. Модуль сдвига пакета резинометаллических элементов 10 возрастает, увеличивается жесткость пакета резинометаллических элементов 10 в вертикальном направлении, возрастает, что приводит к повышению коэффициента использования сцепного веса тележки и увеличению предела силы тяги по сцеплению благодаря более равномерному распределению нагрузки по осям тележки. Поскольку в режиме трогания с места скорость локомотива невелика, отсутствие поперечной подвижности тележки относительно кузова 8 не сказывается на динамических свойствах тележки.

По мере разгона состава локомотивом сила тяги локомотива снижается согласно тяговой характеристике, что приводит к снижению сигнала на выходе датчика силы тяги локомотива 17. Когда сигнал на выходе датчика силы тяги локомотива 17 становится меньше сигнала на выходе блока установки силы тяги силы тяги локомотива 19, сигнал на выходе блока сравнения 21 исчезает, что ведет к отсутствию сигнала на соответствующем входе логического элемента И 15 и на выходе логического элемента И 15. Ключ 14 размыкается, ток от источника тока 13 перестает протекать через катушку электромагнита 12, через пакет резинометаллических элементов 10 перестает протекать магнитный поток, что приводит к снижению жесткости пакета резинометаллических элементов 10 в вертикальном направлении. Поскольку вследствие снижения силы тяги восстанавливается равномерность распределения нагрузки на оси локомотива (повышается коэффициент использования сцепного веса), снижение жесткости пакета резинометаллических элементов 10 в вертикальном направлении в данном режиме движения не приводит к ухудшению производительности локомотива.

При движении локомотива возникает сигнал на выходе датчика скорости локомотива 18. По мере увеличения скорости движения локомотива сигнал на выходе датчика скорости локомотива 18 возрастает и становится больше сигнала на выходе блока установки скорости движения локомотива 20. На выходе блока сравнения 22 появляется сигнал, который поступает на вход логического элемента НЕ 16, на выходе логического элемента НЕ 16 пропадает сигнал, в результате чего на связанном с выходом логического элемента НЕ 16 входе логического элемента И 15 отсутствует сигнал, и на выходе логического элемента И 15 сигнал отсутствует независимо от наличия сигнала на входе логического элемента И 15, соединенного с выходом блока сравнения 21. Ключ 14 разомкнут, ток от источника тока 13 не протекает через катушку электромагнита 12, через пакет резинометаллических элементов 10 магнитный поток не протекает, что предотвращает увеличение жесткости пакета резинометаллических элементов 10 в диапазоне скоростей движения локомотива, когда необходимо обеспечить подвижность тележки относительно кузова 8 в поперечном направлении независимо от величины силы тяги локомотива, для повышения плавности хода.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что благодаря выполнению пакета плоских резинометаллических элементов из магнитореологических эластомеров, наличию катушки электромагнита, источника питания, ключа и подчиненной системы регулирования, обеспечивающей подачу тока в катушку электромагнита и увеличение жесткости боковой опоры кузова на тележку во время трогания с места и разгона локомотива, обеспечивается повышение сцепных свойств локомотива без ухудшения плавности хода и увеличивается производительность локомотива.

Claims (1)

1. Боковая опора кузова на тележку, содержащая верхнюю опорную плиту, цилиндрические ролики, хвостовики роликов входят в отверстия обойм, нижнюю опорную плиту и корпус, наполненный жидкой смазкой, при этом рабочие поверхности верхней опорной плиты и нижней опорной плиты представляют собой наклонные плоскости, кузов опирается на верхнюю опорную плиту через стакан, пакет плоских резинометаллических элементов и опорное кольцо, отличающаяся тем, что пакет плоских резинометаллических элементов изготовлен из магнитореологических эластомеров, боковая опора кузова на тележку содержит катушку электромагнита, источник тока, ключ и подчиненную систему регулирования, содержащую логический элемент И, логический элемент НЕ, датчик силы тяги локомотива, датчик скорости движения локомотива, блок установки силы тяги локомотива, блок установки скорости движения локомотива и два блока сравнения, при этом входы первого блока сравнения соединены с выходом датчика силы тяги локомотива и выходом блока установки силы тяги локомотива, а выход первого блока сравнения - со входом логического элемента И, входы второго блока сравнения соединены с выходом датчика скорости движения локомотива и выходом блока установки скорости движения локомотива, выход второго блока сравнения соединен со входом логического элемента НЕ, выход логического элемента НЕ соединен со входом логического элемента И, выход логического элемента И соединен со входом ключа.