RU226804U1

RU226804U1 - FREIGHT CAR TROLLEY FOR DIFFERENT OPERATING CONDITIONS

Info

Publication number: RU226804U1
Application number: RU2023133205U
Authority: RU
Inventors: Екатерина Александровна Рудакова; Артем Владимирович Гусев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Рейл1520 Ай Пи" (Ооо "Рейл1520 Ай Пи")
Filing date: 2023-12-14
Publication date: 2024-06-24

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и касается конструкции тележки грузового вагона для различных условий эксплуатации. Тележка содержит две боковые рамы, надрессорную балку с подпятником и двумя упругими боковыми скользунами постоянного контакта, две колесные пары с буксовыми узлами, а также центральное рессорное подвешивание, включающее в себя фрикционные клиновые гасители колебаний, наружные пружины, установленные под надрессорной балкой и фрикционными клиньями, внутренние пружины, установленные под фрикционными клиньями и выполненные одинаковой высотой в свободном состоянии с наружными пружинами, значение которой составляет от 280 до 315 мм, а также внутренние пружины, установленные под надрессорной балкой и выполненные меньшими по высоте в свободном состоянии относительно пружин другого типа на величину от 15 до 30 мм. Отношение суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания при максимальной грузоподъемности вагона к суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания для вагона в порожнем состоянии составляет от 1,0 до 2,1. Индекс применяемых в рессорном подвешивании пружин выполнен в диапазоне от 4 до 6. Таким образом, подобранные рациональные геометрические параметры пружин и предложенная компоновка пружин в составе пружинного комплекта обеспечивают коэффициент конструктивного запаса прогиба рессорного подвешивания при максимальной грузоподъемности не менее 1,5, а коэффициент запаса статической прочности пружин при смыкании рабочих витков диапазон от 1,01 до 1,20. Техническим результатом является повышение эксплуатационной эффективности грузового вагона на тележках при различных условиях эксплуатации, в том числе с различной максимальной статической осевой нагрузкой. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. The utility model relates to the field of railway transport and concerns the design of a freight car bogie for various operating conditions. The bogie contains two side frames, a bolster with a thrust bearing and two elastic side sliders of constant contact, two wheelsets with axlebox units, as well as a central spring suspension, which includes friction wedge vibration dampers, external springs installed under the bolster and friction wedges, internal springs installed under the friction wedges and made of the same height in the free state with external springs, the value of which ranges from 280 to 315 mm, as well as internal springs installed under the bolster and made smaller in height in the free state relative to springs of another type by an amount from 15 to 30 mm. The ratio of the total vertical stiffness of the spring suspension at the maximum load capacity of the car to the total vertical stiffness of the spring suspension for the car when empty is from 1.0 to 2.1. The index of springs used in spring suspension is made in the range from 4 to 6. Thus, the selected rational geometric parameters of the springs and the proposed arrangement of springs as part of the spring set provide a design safety factor for the spring suspension deflection at a maximum load capacity of at least 1.5, and a static safety factor the strength of the springs when closing the working coils ranges from 1.01 to 1.20. The technical result is to increase the operational efficiency of a freight car on bogies under various operating conditions, including with different maximum static axle loads. 4 salary f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и касается конструкции тележек с центральным рессорным подвешиванием, применяемых в составе грузовых вагонов для различных условий эксплуатации.The utility model relates to the field of railway transport and concerns the design of bogies with central spring suspension, used as part of freight cars for various operating conditions.

На существующей сети железных дорог пространства колеи 1520 мм допускаемая статическая осевая нагрузка составляет не более 25 тс из условия обеспечения прочности верхнего строения пути и искусственных сооружений, а также безопасности движения на всех маршрутах движения. При этом на пространстве колеи 1520 мм существуют пути промышленного назначения, на которых осуществляется перевозка грузов от рудных месторождений до горно-обогатительных комбинатов. Эффективным способом увеличения объемов перевозки грузов на данных направлениях является повышение осевой нагрузки без увеличения длины состава.On the existing network of 1520 mm gauge railways, the permissible static axle load is no more than 25 tf in order to ensure the strength of the superstructure of the track and artificial structures, as well as traffic safety on all routes. At the same time, on the 1520 mm gauge space there are industrial tracks on which cargo is transported from ore deposits to mining and processing plants. An effective way to increase the volume of cargo transportation on these routes is to increase the axle load without increasing the length of the train.

Известна тележка грузового вагона, содержащая боковые рамы, надрессорную балку, рессорное подвешивание, состоящее из двух рессорных комплектов, каждый из которых включает два фрикционных клина, однорядную и двухрядные витые цилиндрические пружины, при этом фрикционные клинья содержат ограничители наружных пружин и опираются на две двухрядные пружины комплекта, под надрессорной балкой расположены шесть двухрядных пружин и одна однорядная пружина каждого рессорного комплекта, однорядная пружина расположена в центре рессорного комплекта, отличающаяся тем, что наружные и внутренние пружины рессорного подвешивания под фрикционными клиньями имеют разную высоту, при этом высота наружных пружин под фрикционными клиньями в свободном состоянии больше высоты внутренних пружин под фрикционными клиньями в свободном состоянии на величину, составляющую не более чем 2%, высота в свободном состоянии наружных пружин рессорного подвешивания под надрессорной балкой меньше высоты в свободном состоянии наружных пружин под фрикционными клиньями на 3-11%, высота в свободном состоянии внутренних пружин под надрессорной балкой меньше высоты в свободном состоянии наружных пружин под надрессорной балкой на 4-11%, см. RU 210936 U1, B61F 5/06, B61F 5/12, опубл. 13.05.2022.A known bogie of a freight car contains side frames, a bolster, a spring suspension consisting of two spring sets, each of which includes two friction wedges, single-row and double-row coil springs, wherein the friction wedges contain outer spring limiters and are supported by two double-row springs set, under the bolster there are six double-row springs and one single-row spring of each spring set, the single-row spring is located in the center of the spring set, characterized in that the outer and inner springs of the spring suspension under the friction wedges have different heights, while the height of the outer springs under the friction wedges in the free state is greater than the height of the internal springs under the friction wedges in the free state by an amount of no more than 2%, the free height of the outer springs of the spring suspension under the bolster is less than the free height of the outer springs under the friction wedges by 3-11%, the free height of the internal springs under the bolster is 4-11% less than the free height of the outer springs under the bolster, see RU 210936 U1, B61F 5/06, B61F 5/12, publ. 05/13/2022.

Недостатком известного технического решения является применение в составе рессорного подвешивания четырех типов пружин, что усложняет обслуживание вагона в эксплуатации, связанное с подбором пружин по высоте в свободном состоянии и формированием пружинной группы. Применение в рессорном подвешивании пружин четырех типов, каждая из которых отличается высотой в свободном состоянии, ограничивает использование рессорного подвешивания для конкретного диапазона загрузки вагона и в случае применения с повышенными осевыми нагрузками более 25 тс может привести к снижению статической прочности пружин и смыканию рабочих витков пружин в эксплуатации.The disadvantage of the known technical solution is the use of four types of springs as part of the spring suspension, which complicates the maintenance of the car in operation, associated with the selection of springs according to the height in the free state and the formation of a spring group. The use of four types of springs in spring suspension, each of which differs in free height, limits the use of spring suspension for a specific range of car loading and, in the case of use with increased axial loads of more than 25 tf, can lead to a decrease in the static strength of the springs and the closing of the working turns of the springs in operation.

Известно рессорное подвешивание двухосной тележки грузового вагона, содержащее два рессорных комплекта, каждый комплект установлен под одним из концов надрессорной балки и состоит из двухрядных витых цилиндрических пружин, поддерживающих надрессорную балку и фрикционные клинья, сформированных из отличных по высоте в свободном состоянии пружин двух групп - наружных и внутренних, каждая группа пружин выполнена одной высоты в свободном состоянии в пределах от 250 до 308 мм, при этом под порожним вагоном включена в работу только одна пружинная группа, отношение показателя суммарной жесткости пружин рессорного подвешивания под груженым до максимальной грузоподъемности вагоном к показателю суммарной жесткости пружин рессорного подвешивания под порожним вагоном находится в диапазоне от 1,6 до 2,1, разность высот в свободном состоянии наружной и внутренней пружин, составляющих одну двухрядную пружину, находится в диапазоне от 26 до 36 мм, см. RU 192706 U1, B61F 5/06, опубл. 26.09.2019. Данное техническое предложение принято в качестве прототипа.A known spring suspension for a two-axle freight car bogie contains two spring sets, each set is installed under one end of the bolster and consists of double-row twisted cylindrical springs supporting the bolster and friction wedges, formed from springs of two groups that are different in height in the free state - external and internal, each group of springs is made of the same height in a free state ranging from 250 to 308 mm, while under an empty car only one spring group is put into operation, the ratio of the total stiffness of spring suspension springs under a car loaded to maximum load capacity to the total stiffness indicator spring suspension under an empty car is in the range from 1.6 to 2.1, the difference in free heights of the outer and inner springs that make up one double-row spring is in the range from 26 to 36 mm, see RU 192706 U1, B61F 5 /06, publ. 09/26/2019. This technical proposal was accepted as a prototype.

Недостатком известного технического решения является то, что предложенный вариант рессорного подвешивания с диапазонами параметров и компоновкой пружинного комплекса, в составе которого используются двухрядные пружины, может способствовать недостаточному поджатию фрикционных клиньев в порожнем состоянии вагона и при грузоподъемности, соответствующей максимальной статической осевой нагрузке.The disadvantage of the known technical solution is that the proposed version of the spring suspension with the ranges of parameters and the layout of the spring complex, which uses double-row springs, can contribute to insufficient preload of the friction wedges when the car is empty and at a load capacity corresponding to the maximum static axial load.

Технический результат полезной модели заключается в обеспечении эффективной системы гашения колебаний за счет достаточного поджатия фрикционных клиньев рессорного подвешивания тележки грузового вагона как в порожнем режиме, так и при максимальной грузоподъемности.The technical result of the utility model is to provide an effective vibration damping system due to sufficient compression of the friction wedges of the spring suspension of the freight car bogie both in empty mode and at maximum load capacity.

Заявленный технический результат полезной модели достигается конструкцией тележки грузового вагона, содержащей две боковые рамы, надрессорную балку с подпятником и двумя боковыми скользунами, две колесные пары с буксовыми узлами, а также центральное рессорное подвешивание, включающее в себя фрикционные клиновые гасители колебаний и пружинный комплект.The claimed technical result of the utility model is achieved by the design of a freight car bogie, which contains two side frames, a bolster with a thrust bearing and two side sliders, two wheelsets with axlebox units, as well as a central spring suspension, which includes friction wedge vibration dampers and a spring set.

Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что каждый пружинный комплект включает в себя семь двухрядных пружин, расположенных под надрессорной балкой, и две двухрядные пружины, расположенные под фрикционными клиньями, при этом наружные пружины, расположенные под надрессорной балкой и фрикционными клиньями, а также внутренние пружины, расположенные под фрикционными клиньями, имеют одинаковую высоту в свободном состоянии, выполненную в диапазоне от 280 до 315 мм, а внутренние пружины, установленные под надрессорной балкой, выполнены меньшей высотой в свободном состоянии на величину от 15 до 30 мм; отношение суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания при максимальной грузоподъемности вагона к суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания для вагона в порожнем состоянии составляет от 1,0 до 2,1; индекс применяемых пружин в рессорном подвешивании выполнен в диапазоне от 4 до 6; коэффициент конструктивного запаса прогиба рессорного подвешивания для груженого вагона составляет не менее 1,5; коэффициент запаса статической прочности пружин при смыкании их рабочих витков составляет от 1,01 до 1,20.The claimed utility model differs from the prototype in that each spring set includes seven double-row springs located under the bolster and two double-row springs located under the friction wedges, with outer springs located under the bolster and friction wedges, as well as internal the springs located under the friction wedges have the same free height, made in the range from 280 to 315 mm, and the internal springs installed under the bolster have a lower free height of 15 to 30 mm; the ratio of the total vertical stiffness of the spring suspension at the maximum load capacity of the car to the total vertical stiffness of the spring suspension for the car in an empty state is from 1.0 to 2.1; the index of the springs used in spring suspension is made in the range from 4 to 6; the design safety factor for the deflection of the spring suspension for a loaded car is at least 1.5; the safety factor for the static strength of springs when their working turns are closed is from 1.01 to 1.20.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 - общий вид тележки грузового вагона, где 1 - боковая рама; 2 - надрессорная балка; 3 - рессорное подвешивание, 4 - фрикционный клин;in fig. 1 - general view of the freight car bogie, where 1 - side frame; 2 - bolster; 3 - spring suspension, 4 - friction wedge;

на фиг. 2 - общий вид рессорного подвешивания тележки грузового вагона, где 4 - фрикционный клин; 5 - наружные пружины; 6 - внутренние пружины, устанавливаемые под фрикционные клинья; 7 - внутренние пружины, устанавливаемые под надрессорной балкой;in fig. 2 - general view of the spring suspension of a freight car bogie, where 4 is a friction wedge; 5 - external springs; 6 - internal springs installed under the friction wedges; 7 - internal springs installed under the bolster;

на фиг. 3 - общая схема пружинного комплекта, где L1 - высота в свободном состоянии наружных пружин и внутренних пружин, установленных под фрикционными клиньями; L2 - высота в свободном состоянии внутренних пружин, установленных под надрессорной балкой.in fig. 3 - general diagram of the spring set, where L1 is the free height of the external springs and internal springs installed under the friction wedges; L2 is the free height of the internal springs installed under the bolster.

Особенностью полезной модели является конструкция тележки грузового вагона, в частности рессорного подвешивания, обеспечивающая условия эксплуатации с различной максимальной статической осевой нагрузкой, что позволит существенно повысить технико-экономические показатели грузового четырехосного вагона (так, например, при максимальной статической осевой нагрузке 36 тс грузоподъемность вагона увеличивается на 44 т по сравнению с вагоном с осевой нагрузкой 25 тс), что особенно актуально на выделенных маршрутах движения вагонов, в том числе на путях промышленного назначения. При проектировании тележки для различных условий эксплуатации необходимо обеспечить прочность высоконагруженных элементов ходовых частей, к которым относятся цилиндрические пружины рессорного подвешивания.A feature of the utility model is the design of the freight car bogie, in particular the spring suspension, which provides operating conditions with different maximum static axle loads, which will significantly improve the technical and economic performance of a four-axle freight car (for example, with a maximum static axle load of 36 t, the car's carrying capacity increases by 44 t compared to a car with an axle load of 25 t), which is especially important on dedicated wagon routes, including on industrial tracks. When designing a trolley for various operating conditions, it is necessary to ensure the strength of highly loaded elements of the chassis, which include cylindrical springs of spring suspension.

Тележка грузового вагона содержит две боковые рамы 1, надрессорную балку 2 с подпятником и двумя упругими боковыми скользунами постоянного контакта, две колесные пары с буксовыми узлами, а также центральное рессорное подвешивание 3 (фиг. 1).The freight car bogie contains two side frames 1, a bolster 2 with a thrust bearing and two elastic side sliders of constant contact, two wheelsets with axlebox units, as well as a central spring suspension 3 (Fig. 1).

Центральное рессорное подвешивание образовано фрикционными клиновыми гасителями колебаний 4 и пружинным комплектом, состоящим из трех типов пружин: наружных пружин 5, устанавливаемых под надрессорную балку и фрикционные клинья 4, внутренних пружин 6, устанавливаемых под фрикционные клинья 4, и внутренних пружин 7, устанавливаемых под надрессорную балку (фиг. 2). Таким образом, пружинный комплект рессорного подвешивания состоит из пружин трех типов, индекс которых составляет от 4 до 6, при этом наибольшей высотой L1 в свободном состоянии, выполненной в диапазоне от 280 до 315 мм, обладают наружные пружины 5, расположенные под надрессорной балкой и фрикционными клиньями 4, и внутренние пружины 6, расположенные под фрикционными клиньями 4, а внутренние пружины 7, расположенные под надрессорной балкой, выполнены меньшей высотой L2 в свободном состоянии на величину от 15 до 30 мм (фиг. 3). The central spring suspension is formed by friction wedge vibration dampers 4 and a spring set consisting of three types of springs: external springs 5, installed under the bolster and friction wedges 4, internal springs 6, installed under the friction wedges 4, and internal springs 7, installed under the bolster beam (Fig. 2). Thus, the spring suspension kit consists of three types of springs, the index of which ranges from 4 to 6, while the greatest height L1 in the free state, made in the range from 280 to 315 mm, is possessed by the outer springs 5, located under the bolster and friction wedges 4, and internal springs 6, located under the friction wedges 4, and internal springs 7, located under the bolster, are made with a smaller height L2 in the free state by an amount from 15 to 30 mm (Fig. 3).

Подобная компоновка пружинного комплекта позволяет обеспечить эффективную систему гашения колебаний за счет достаточного поджатия фрикционного клина как в порожнем режиме, так и при максимальной грузоподъемности, для устойчивого динамического поведения экипажа. Нахождение параметров L1 и L2 в указанных диапазонах позволяет обеспечить отношение суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания при максимальной грузоподъемности вагона к суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания для вагона в порожнем состоянии в заданном диапазоне, что приводит к повышению эксплуатационной эффективности и безопасности движения грузового вагона при повышенных осевых нагрузках. При этом исполнение наружных пружин и внутренних пружин, расположенных под фрикционными клиньями, одинаковой высотой в свободном состоянии позволяет обеспечить дополнительное поджатие фрикционных клиньев и стабильные динамические качества грузового вагона как в порожнем состоянии, так и в груженом.This arrangement of the spring set makes it possible to provide an effective vibration damping system due to sufficient compression of the friction wedge both in empty mode and at maximum load capacity, for stable dynamic behavior of the crew. Finding the parameters L1 and L2 in the specified ranges allows us to ensure the ratio of the total vertical stiffness of the spring suspension at the maximum load capacity of the car to the total vertical stiffness of the spring suspension for the car in an empty state in a given range, which leads to increased operational efficiency and traffic safety of the freight car at increased axial loads . At the same time, making the outer springs and inner springs located under the friction wedges the same height in the free state allows for additional preload of the friction wedges and stable dynamic qualities of the freight car both in the empty and loaded state.

Рессорное подвешивание характеризуется суммарной вертикальной жесткостью, отношение которой при максимальной грузоподъемности вагона к суммарной вертикальной жесткости рессорного подвешивания для вагона в порожнем состоянии составляет от 1,0 до 2,1. Spring suspension is characterized by a total vertical stiffness, the ratio of which at the maximum load capacity of the car to the total vertical stiffness of the spring suspension for the car in an empty state ranges from 1.0 to 2.1.

Рационально подобранные параметры рессорного подвешивания обеспечивают коэффициент конструктивного запаса прогиба рессорного подвешивания не менее 1,5.Rationally selected spring suspension parameters provide a design safety factor for spring suspension deflection of at least 1.5.

При нахождении индекса применяемых в рессорном подвешивании пружин в диапазоне от 4 до 6 обеспечивается статическая прочность пружин до смыкания рабочих витков, коэффициент запаса статической прочности составляет от 1,01 до 1,20. Нахождение обозначенных параметров подвешивания вне указанных диапазонов будет способствовать смыканию рабочих витков пружин в эксплуатации и их излому, что приведет к ухудшению динамических качеств вагона и увеличению его силового воздействия на путь.When the index of the springs used in spring suspension is in the range from 4 to 6, the static strength of the springs before the closing of the working turns is ensured, the static safety factor is from 1.01 to 1.20. Finding the indicated suspension parameters outside the specified ranges will contribute to the closing of the working turns of the springs in operation and their breaking, which will lead to a deterioration in the dynamic qualities of the car and an increase in its force impact on the track.

Обеспечение стабильных показателей динамических качеств грузовых вагонов как в порожнем, так и в груженом состоянии при одновременном снижении силового воздействия экипажа на путь является важной задачей при проектировании ходовых частей. Особенно актуально это становится при реализации повышенных осевых нагрузок. Положительные свойства работы рессорного подвешивания достигаются при использовании в его составе пружин трех типов, что позволяет обеспечить необходимую степень поджатия фрикционных клиньев, которая реализуется при порожнем и высоконагруженных режимах за счет применения комбинации пружин под фрикционными клиньями, выполненными высотой в свободном состоянии большими, чем пружины, установленные под надрессорной балкой.Ensuring stable indicators of the dynamic qualities of freight cars both in an empty and loaded state while simultaneously reducing the force impact of the crew on the track is an important task in the design of chassis. This becomes especially important when implementing increased axial loads. The positive properties of the operation of spring suspension are achieved by using three types of springs in its composition, which makes it possible to provide the necessary degree of compression of the friction wedges, which is realized in empty and highly loaded modes through the use of a combination of springs under the friction wedges, made with a free height greater than the springs, installed under the bolster.

Полезную модель используют следующим образом. При опирании кузова грузового вагона на тележки происходит прогиб пружинного комплекта, входящего в состав центрального рессорного подвешивания. При движении грузового вагона по рельсовому пути возникают колебания обрессоренных частей вагона, при этом стабильное динамическое поведение экипажа при различных условиях эксплуатации обеспечивается за счет рационально подобранных характеристик центрального рессорного подвешивания. При этом эффективность работы рессорного подвешивания тележки грузового вагона, в том числе отсутствие смыкания рабочих витков пружин при движении груженого вагона, достигается установкой предлагаемой компоновки пружинного комплекта.The utility model is used as follows. When the body of a freight car is supported on bogies, the spring set, which is part of the central spring suspension, deflects. When a freight car moves along a rail track, vibrations occur in the sprung parts of the car, while the stable dynamic behavior of the crew under various operating conditions is ensured due to rationally selected characteristics of the central spring suspension. At the same time, the efficiency of the spring suspension of a freight car bogie, including the absence of closure of the working turns of the springs when the loaded car moves, is achieved by installing the proposed spring kit layout.

Claims

1. A freight car bogie for various operating conditions, containing two side frames, a bolster with a thrust bearing and two side sliders, two wheel pairs with axlebox units, as well as a central spring suspension, including friction wedge vibration dampers and a spring set, characterized in that each spring set includes seven double-row springs located under the bolster and two double-row springs located under the friction wedges, while outer springs of the same type are installed under the bolster and friction wedges, made of the same free height with the internal springs located under the friction wedges, which ranges from 280 to 315 mm, under the bolster, internal springs are installed, made smaller in height in the free state relative to the external and internal springs installed under the friction wedges, by an amount from 15 to 30 mm. 2. The trolley according to claim 1, characterized in that the ratio of the total vertical stiffness of the spring suspension at the maximum load capacity of the car to the total vertical stiffness of the spring suspension for the car in an empty state is from 1.0 to 2.1. 3. The trolley according to claim 1, characterized in that the index of the springs used in the spring suspension is made in the range from 4 to 6. 4. The trolley according to claim 1, characterized in that the design reserve deflection coefficient of the spring suspension at the maximum load capacity of the car is at least 1.5. 5. The trolley according to claim 1, characterized in that the geometric parameters of the springs and the combination of the spring set as part of the spring suspension are selected in such a way that when the working turns of the springs are closed, the static safety factor is from 1.01 to 1.20.