RU2274571C2 - Rail car bogie - Google Patents
Rail car bogie Download PDFInfo
- Publication number
- RU2274571C2 RU2274571C2 RU2001107448/11A RU2001107448A RU2274571C2 RU 2274571 C2 RU2274571 C2 RU 2274571C2 RU 2001107448/11 A RU2001107448/11 A RU 2001107448/11A RU 2001107448 A RU2001107448 A RU 2001107448A RU 2274571 C2 RU2274571 C2 RU 2274571C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- car
- vertical
- suspension
- angle
- frame
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Springs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, в частности, грузового.The invention relates to rolling stock of railway transport, in particular, freight.
При движении железнодорожного вагона по криволинейному пути на него дополнительно начинает действовать центробежная сила, под действием которой вагон в силу своей конструкции накреняется от центра поворота. Для того чтобы этот крен не превышал допустимых величин, снижают скорость прохождения кривых, что нерентабельно, и устраивают специальные виражи, т.е. наклоняют плоскость пути к центру поворота. Однако в последнем случае при остановке поезда на вираже пол его оказывается наклонным, причем даже больше, чем наклон пути. Это чревато смещением груза в вагоне, неравномерностью загрузки бортов, что влияет на устойчивость движения, увеличивается неравномерность воздействия на путь.When a railway carriage moves along a curved path, an additional centrifugal force begins to act on it, under the influence of which the car, due to its design, tilts from the center of rotation. In order for this roll to not exceed the permissible values, they reduce the speed of the curves, which is unprofitable, and arrange special turns, i.e. tilt the plane of the path to the center of rotation. However, in the latter case, when a train stops at a turn, its floor is inclined, and even more than the inclination of the track. This is fraught with the displacement of the cargo in the car, the uneven loading of the sides, which affects the stability of movement, increases the uneven effect on the path.
Для борьбы с этим явлением используют различные способы стабилизации железнодорожных тележек (см. журнал «Железные дороги мира», №9, 1990 г. [1]).To combat this phenomenon, various methods are used to stabilize railroad carts (see the journal “Railways of the World”, No. 9, 1990 [1]).
Известны способ и устройство для передачи поперечных горизонтальных сил от кузова на две тележки рельсового транспортного средства (патент РФ №2015048 [2]). В этом изобретении поперечные силы, возникающие при вхождении в поворот, равномерно распределяются между первой и второй тележкой с помощью специального торсионного вала.A known method and device for transmitting lateral horizontal forces from the body to two bogies of a rail vehicle (RF patent No. 20155048 [2]). In this invention, the transverse forces arising upon entering into a turn are evenly distributed between the first and second bogies using a special torsion shaft.
Недостаток устройства в том, что оно не перераспределяет поперечные нагрузки между бортами тележки.The disadvantage of this device is that it does not redistribute the transverse loads between the sides of the cart.
Известны тележки с радиальной установкой колесных пар, например, тележка S-2-HD, оборудованная устройством Frame Brace, позволяющей за счет податливости в буксах развернуть оси в направлении, приближающемся к радиальному (патент США №4570544, [3]).Trolleys with a radial installation of wheel sets are known, for example, an S-2-HD trolley equipped with a Frame Brace device, which, due to flexibility in axle boxes, can rotate axles in a direction approaching the radial one (US Pat. No. 4,570,544, [3]).
Однако этот разворот недостаточен для полной реализации способа уменьшения динамической нагруженности на путь на криволинейном участке.However, this turn is not sufficient for the full implementation of the method of reducing the dynamic load on the path in a curved section.
Аналогичный недостаток присущ тележке фирмы ABB Traktion (Швеция), где используются два рычага, соединяющие боковую раму с надрессорной балкой и обеспечивающие радиальное вписывание в кривых [4].A similar drawback is inherent in the carriage of the company ABB Traktion (Sweden), where two levers are used that connect the side frame to the nadresornoy beam and provide a radial fit in the curves [4].
Известна тележка грузового вагона изобретателя Р. Панагина [5], которая обеспечивает радиальную установку колесных пар в кривых и имеет рессорное подвешивание с переменной, зависящей от нагрузки жесткостью. Кузов вагона опирается на тележку через сферический подпятник и скользуны. Основная нагрузка воспринимается боковыми скользунами. Подпятниковая отливка опирается на подрессорную балку через резиновые элементы. В подрессорной балке также установлены оси поворотных балок (балансиров), которые попарно соединены с каждой стороны тележки продольными штоками, на которых установлены цилиндрические пружины с постоянной жесткостью. Свободный конец каждого балансира опирается на цилиндрическую буксу через кольцевой резиновый элемент. В буксах установлены подшипники с бочкообразными роликами, допускающие условие перемещения между осью колесной пары и продольным балансиром без дополнительного нагружения буксового резинового элемента. Величина углов поворота колесных пар зависит от массы вагона, высоты расположения его центра масс и величины центробежного ускорения. В кривых величина перегрузки наружной стороны тележки и соответствующая разгрузка внутренней стороны определяют величину расхождения поворотных балок, с одной стороны, и схождение - с другой, чем обеспечивается радиальная установка колесных пар в кривых. Это позволяет снизить усилия, действующие на направляющую колесную пару.Known truck wagon inventor R. Panagin [5], which provides a radial installation of wheelsets in curves and has a spring suspension with a variable load-dependent stiffness. The wagon body rests on a trolley through a spherical thrust bearing and side bearings. The main load is perceived by the side siders. The thrust bearing rests on the sprung beam through rubber elements. The axle of the rotary beams (balancers) are also installed in the sprung beam, which are connected in pairs on each side of the cart by longitudinal rods on which coil springs with constant stiffness are installed. The free end of each balancer rests on a cylindrical axle box through an annular rubber element. Bearings with barrel-shaped rollers are installed in the axle boxes, allowing the condition of movement between the axle of the wheel pair and the longitudinal balancer without additional loading of the axle box rubber element. The angle of rotation of the wheelsets depends on the mass of the car, the height of its center of mass and the magnitude of centrifugal acceleration. In the curves, the magnitude of the overload on the outer side of the trolley and the corresponding unloading of the inner side determine the divergence of the rotary beams, on the one hand, and the convergence on the other, which ensures the radial installation of the wheel pairs in the curves. This reduces the forces acting on the guide wheel pair.
Недостатком конструкции является то, что, несмотря на возможность радиальной установки осей колесных пар при прохождении криволинейных участков пути, корпус вагона накреняется наружу, в сторону, обратную центру кривизны. При этом пол вагона накреняется в сторону, обратную центру поворота, что приводит к смещению груза, особенно сыпучего. В этом случае происходит перегрузка одного борта. Радиальная установка осей сохраняется и на прямолинейном участке, где условия движения только ухудшаются, даже по сравнению с обычными тележками, т.е. положительный эффект превращается в свою противоположность. Несмотря на свои недостатки, последнее устройство может служить прототипом.The disadvantage of the design is that, despite the possibility of radial installation of the axles of the wheelsets during the passage of curved sections of the track, the car body tilts outward, in the direction opposite to the center of curvature. In this case, the floor of the car is tilted to the side opposite to the center of rotation, which leads to the displacement of the load, especially bulk. In this case, one side is overloaded. The radial alignment of the axes is also maintained in a straight section, where the driving conditions only worsen, even compared to conventional bogies, i.e. the positive effect turns into its opposite. Despite its shortcomings, the latter device can serve as a prototype.
Предлагаемое устройство обеспечивает решение следующих задач:The proposed device provides a solution to the following tasks:
- снижение динамического нагружения пути и перевозимого груза;- reduction of the dynamic loading of the track and the cargo carried;
- уменьшение сопротивления движению в кривых;- decrease in resistance to movement in curves;
- снижение износа реборд колес и рельсов.- reduced wear on flanges of wheels and rails.
Для решения этих задач предложена конструкция тележки железнодорожного вагона, содержащая несущую раму с продольными и поперечными балками с шарнирно установленными на ней продольными подрессоренными балансирами, на свободных концах которых закреплены буксы колесных пар, а центральная балка снабжена пятниковым узлом, причем балансиры установлены под углом к продольной оси и снабжены торсионами, закрепленными внутри полых поперечных балок, буксы колесных пар выполнены с внутренним подрессориванием, образованным вертикальными пружинами и наклонными упругими элементами. Причем наклонные упругие элементы (см. фиг.1) имеют различную податливость по шести координатам для обеспечения требуемых условий работы буксовых подшипников при радиальной установке колесных пар, а также обеспечения оптимальных параметров плавности хода и воздействия на путь.To solve these problems, a railway carriage trolley construction has been proposed, comprising a supporting frame with longitudinal and transverse beams with longitudinal sprung balancers pivotally mounted on it, the axle boxes of wheelsets are fixed at their free ends, and the central beam is equipped with a Friday assembly, with the balancers being set at an angle to the longitudinal axis and equipped with torsion bars fixed inside the hollow transverse beams, axle box axle boxes are made with internal suspension formed by vertical springs s and inclined elastic elements. Moreover, the inclined elastic elements (see Fig. 1) have different flexibility along six coordinates to provide the required working conditions for axlebox bearings with radial installation of wheel pairs, as well as to ensure optimal smoothness and impact on the path.
На фиг.1, 2, 3 изображен общий вид грузовой тележки. Фиг.4 и 5 иллюстрируют метод радиальной установки осей колесных пар тележки и наклон кузова под действием инерционных сил. Фиг.6 иллюстрирует расчет рациональных параметров подвешивания центральной балки.Figure 1, 2, 3 shows a General view of a cargo trolley. Figures 4 and 5 illustrate the method of radial installation of the axles of the wheelsets of the trolley and the tilt of the body under the action of inertial forces. 6 illustrates the calculation of the rational parameters of the suspension of the Central beam.
Тележка состоит из несущей сварной рамы 1, двух колесных пар 3, на которые опираются балансиры 2 через наклонные упругие элементы 4 и пружина 9. Балансиры шарнирно закреплены в раме и дополнительно связаны с ней упругими элементами - торсионами. Вагон опирается на подпятник 6, расположенный на центральной балке 5, которая в свою очередь подвешена на наклонных рычагах 7. Тягово-тормозные усилия передаются с рамы тележки на центральную балку с помощью поводков 8, имеющих по концам упругие шарниры.The trolley consists of a supporting
Устройство позволяет реализовать снижение динамической нагруженности пути и перевозимого груза за счет двухступенчатого подвешивания (упругие наклонные элементы над буксой и торсион по оси балансира) и подвешивания центральной балки на наклонных рычагах. Уменьшение сопротивления движению в кривых обеспечивается за счет рационального угла установки балансиров и установки осей колесных пар по радиусу кривой. При этом уменьшается угол вкатывания колеса и, следовательно, уменьшается износ реборд и рельсов.The device allows to reduce the dynamic loading of the track and the transported load due to two-stage suspension (elastic inclined elements above the axle box and torsion along the balancer axis) and suspension of the central beam on the inclined levers. The reduction of the resistance to movement in the curves is provided due to the rational angle of the balancers and the installation of the axles of the wheelsets along the radius of the curve. In this case, the angle of rolling in of the wheel decreases and, therefore, the wear of flanges and rails is reduced.
Разворот осей колесных пар по радиусу кривой с помощью балансирной подвески возможен при рациональном соотношении угла установки балансира «γ», длины балансира «r» и вертикальной жесткости, приведенной к оси колесной пары «Сz».The rotation of the axles of the wheelsets along the radius of the curve using the balancer suspension is possible with a rational ratio of the angle of installation of the balancer "γ", the length of the balancer "r" and the vertical stiffness reduced to the axis of the wheelset "C z ".
Смещение оси колеса относительно поперечной оси симметрии тележки определяется зависимостью (см. фиг.4):The offset of the wheel axis relative to the transverse axis of symmetry of the trolley is determined by the dependence (see figure 4):
Δl=f(L;B;r;γст;R),Δl = f (L; B; r; γ st ; R),
где L - база тележки;where L is the base of the trolley;
В - ширина тележки по буксовому подвешиванию (как правило, 2036 мм);B - the width of the trolley in axle box suspension (usually 2036 mm);
r - радиус (длина) балансира;r is the radius (length) of the balancer;
γст - статический угол;γ st - static angle;
R - радиус кривой.R is the radius of the curve.
Значение Δl, при котором оси колесных пар установятся по радиусу кривой, определяются из выраженияThe value Δl, at which the axles of the wheelsets are set along the radius of the curve, are determined from the expression
В то же время Δl в зависимости от «r» балансира и статического угла γст определяется выражениемAt the same time, Δl depending on the "r" of the balancer and the static angle γ st is determined by the expression
Из выражения (2) определяется γ и возможный прогиб Δh (см. фиг.4)From expression (2), γ and a possible deflection Δh are determined (see Fig. 4)
Исходя из габаритно-массовых характеристик вагона и упругих характеристик подвескиBased on the overall mass characteristics of the car and the elastic characteristics of the suspension
где Нц.m. - высота центра тяжести вагона от головок рельса;where N c.m. - the height of the center of gravity of the car from the rail heads;
mв - масса вагона (без тележек);m in - the mass of the car (without trolleys);
V - скорость движения в кривой;V is the speed of movement in the curve;
В - ширина тележки по буксовому подвешиванию;In - the width of the trolley axle suspension;
R - радиус кривой;R is the radius of the curve;
Сz - вертикальная жесткость, приведенная к одной буксе.With z - vertical stiffness reduced to one axle box.
Из выражения (4) определяется необходимое значение «Сz» для обеспечения выставки осей колесных пар по радиусу кривойFrom the expression (4), the necessary value “C z ” is determined to ensure the exhibition of the axles of the wheelsets along the radius of the curve
Подставив в выражение (5) значение Δh, получимSubstituting the value Δh into expression (5), we obtain
Поперечная жесткость подвешивания вагона реализована в рычагах подвеса центральной балки к раме тележки (см. фиг.5). Причем рычаги подвеса длиной «ln» установлены под углом «α» к вертикали. Зависимость между длиной рычага «ln» и углом его установки «α» должна обеспечивать необходимую восстанавливающую силу при максимальном смещении пола вагона относительно оси симметрии и при минимальном поперечном смещении центра тяжести кузова. Кроме того, поворот пола вагона внутрь кривой снижает поперечное (центробежное) ускорение, действующее на груз.The transverse rigidity of the suspension of the car is implemented in the levers of suspension of the Central beam to the frame of the truck (see figure 5). Moreover, the suspension arms with a length of "l n " are installed at an angle "α" to the vertical. The relationship between the length of the lever "l n " and the angle of its installation "α" should provide the necessary restoring force at the maximum displacement of the floor of the car relative to the axis of symmetry and with a minimum transverse displacement of the center of gravity of the body. In addition, turning the floor of the car inside the curve reduces the lateral (centrifugal) acceleration acting on the load.
Промежуточные положения рычага подвеса центральной балки представлены на фиг.6.The intermediate positions of the suspension lever of the Central beam are presented in Fig.6.
Чтобы центр тяжести вагона являлся центром качания на рычагах, должно соблюдаться условиеFor the center of gravity of the car to be the center of swing on the levers, the condition must be met
где В - расстояние между точками подвеса на центральной балке (поперек вагона),where B is the distance between the suspension points on the central beam (across the car),
H - расстояние от линии, связывающей шарниры подвеса центральной балки, до центра тяжести кузова.H is the distance from the line connecting the hinges of the suspension of the central beam to the center of gravity of the body.
Поскольку условная жесткость связи тележки с вагоном в поперечном направлении обратно пропорциональна длине рычага «ln», то для обеспечения требуемой плавности хода необходимо, чтобы зависимость между ln=f(Cy) определялась выражениемSince the conditional rigidity of the connection of the bogie with the car in the transverse direction is inversely proportional to the length of the lever "l n ", to ensure the required smoothness of movement it is necessary that the relationship between l n = f (C y ) is determined by the expression
Выражения (6, 7 и 8) определяют рациональное соотношение параметров устройства, при котором наиболее полно реализуются снижение сопротивления движению, уменьшение износа реборд колес и повышение допустимых скоростей движения вагона в кривых.Expressions (6, 7, and 8) determine the rational ratio of the device parameters, in which the reduction in movement resistance, the reduction in wheel flange wear, and the increase in the allowable car speed in curves are most fully realized.
Источники информацииInformation sources
1. Журнал «Железные дороги мира», №9, 1990 г.1. The journal "Railways of the world", No. 9, 1990
2. Пат. РФ №2105048, 1994 г.2. Pat. RF №2105048, 1994
3. Пат. США №4570544.3. Pat. US No. 4570544.
4. Отчет о НИР МПС РФ «Обзор конструкций существующих типов тележек грузовых вагонов», ч.1, 1999 г.4. Report on research work of the Ministry of Railways of the Russian Federation “Overview of the designs of existing types of freight carriage trolleys”,
5. Ingegneria Ferroviaria, 1986, №9, p.628-655 (прототип).5. Ingegneria Ferroviaria, 1986, No. 9, p.628-655 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107448/11A RU2274571C2 (en) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Rail car bogie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107448/11A RU2274571C2 (en) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Rail car bogie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001107448A RU2001107448A (en) | 2003-05-20 |
RU2274571C2 true RU2274571C2 (en) | 2006-04-20 |
Family
ID=36608363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001107448/11A RU2274571C2 (en) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Rail car bogie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2274571C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524259C2 (en) * | 2009-07-16 | 2014-07-27 | Сименс Аг Эстеррайх | Brake beam for frames of rail vehicle trucks |
-
2001
- 2001-03-20 RU RU2001107448/11A patent/RU2274571C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524259C2 (en) * | 2009-07-16 | 2014-07-27 | Сименс Аг Эстеррайх | Brake beam for frames of rail vehicle trucks |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6817301B1 (en) | Railroad freight car truck suspension yaw stabilizer | |
US4570544A (en) | Diagonally braced rail truck | |
JPH0571428B2 (en) | ||
FI82424B (en) | BOGGIEKONSTRUKTION FOER JAERNVAEGSVAGN. | |
US2623475A (en) | Suspended railway | |
RU2677961C2 (en) | Three-axle carriage | |
GB2091660A (en) | Leaf spring railway bogies | |
RU2276030C1 (en) | Device for longitudinal coupling of two-axle bogies with body of rail traction vehicle | |
RU2274571C2 (en) | Rail car bogie | |
RU2688453C2 (en) | Trolley of the railway two-storage passenger vehicle | |
RU2301166C2 (en) | Rail vehicle two-axle bogie | |
EA023992B1 (en) | Three-axle bogie for rail vehicle | |
US4986191A (en) | Railway vehicle whose weight is distributed on four axles which are steerable relative to the body | |
RU2726509C1 (en) | Three-axle bogie for high-speed railway freight car (versions) | |
US2954745A (en) | Railway vehicle structure | |
PL173034B1 (en) | Four-axle set of wagon bogies | |
US4817535A (en) | Stand alone well car with double axle suspension system | |
US4538525A (en) | Four-wheel passenger car truck | |
RU2762960C1 (en) | Three-axle bogie of high-speed freight car | |
RU2760372C1 (en) | Eight-axle rail road carriage | |
RU2094273C1 (en) | Railway vehicle bogie | |
RU2094270C1 (en) | Railway vehicle bogie | |
RU2664022C1 (en) | Railway vehicle body to the bogie connection device | |
SU1516407A1 (en) | Articulated bogie of railway vehicle | |
RU2291078C1 (en) | Eight-axle railway vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080321 |