RU2286900C1 - Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track - Google Patents

Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track Download PDF

Info

Publication number
RU2286900C1
RU2286900C1 RU2005106686/11A RU2005106686A RU2286900C1 RU 2286900 C1 RU2286900 C1 RU 2286900C1 RU 2005106686/11 A RU2005106686/11 A RU 2005106686/11A RU 2005106686 A RU2005106686 A RU 2005106686A RU 2286900 C1 RU2286900 C1 RU 2286900C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trolley
locomotive
wheel
rail
axis
Prior art date
Application number
RU2005106686/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005106686A (en
Inventor
Владимир Иванович Доронин (RU)
Владимир Иванович Доронин
Сергей Владимирович Доронин (RU)
Сергей Владимирович Доронин
Original Assignee
ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС) filed Critical ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС)
Priority to RU2005106686/11A priority Critical patent/RU2286900C1/en
Publication of RU2005106686A publication Critical patent/RU2005106686A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2286900C1 publication Critical patent/RU2286900C1/en

Links

Landscapes

  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: transport engineering; rail vehicles.
SUBSTANCE: invention relates for setting wheelsets 1 of locomotive bogie for negotiating curved sections of track. Proposed device contains two vertical posts 2 with two arms installed for turning on bogie frame, cross tie-rod 3 and two axle-box links 4, control unit 4 with plan of track section and motion sensor of locomotive 7. Cross-rod consists of three articulated members. Each end of cross rod is hinge-coupled with first arm 9 of corresponding vertical post. Middle member 12 of cross rod is provided with self-braking reversible drive 5 installed on frame of bogie and made for translational movement in transient curve of middle member of cross rod along its longitudinal axis and provision of moving force found from mathematical formula depending on parameters of bogie and rail gauge. Each axle-box link is connected by one end with corresponding axle box of bogie wheelset, and by other end, with second arm 10 of corresponding vertical post. Control unit is electrically coupled with drive and locomotive motion sensor.
EFFECT: reduced pressure force on rail exposed by wheels flange on transient curves and exclusion of this force in circular curves.
1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции локомотивных тележек, и предназначено для обеспечения оптимальной установки осей колесных пар локомотивных тележек при движении по криволинейному участку железнодорожного пути.The invention relates to railway transport, and in particular to the design of locomotive trolleys, and is intended to ensure optimal installation of the axles of the wheelsets of locomotive trolleys when moving along a curved section of a railway track.

Проблемой для известных локомотивных тележек является интенсивный боковой износ гребней колес и головок рельсов при движении локомотива в кривых участках пути с радиусом менее 2500 м. Причиной износа является значительное давление на наружный рельс гребней набегающих колес. Снижение износа осуществляется различными способами. Один из способов заключается в управлении расположением колесных пар локомотивной тележки при прохождении кривых участков пути.The problem for known locomotive trolleys is the intensive lateral wear of wheel flanges and rail heads when the locomotive moves in curved sections of the track with a radius of less than 2500 m.The wear is caused by significant pressure on the outer rail of the flanges of the oncoming wheels. Wear reduction is carried out in various ways. One of the methods is to control the location of the wheelsets of the locomotive carriage when passing curved sections of the track.

Установлено, что при входе локомотива в криволинейный участок пути продольные оси его тележек отклоняются от направления касательной к осевой линии колеи, образуя с касательной углы перекоса. Одновременно с этим в каждой тележке поворачиваются оси крайних колесных пар, образуя с поперечной осью тележки углы разворота. Перекашивание тележки и разворот осей колесных пар в крутых кривых происходит в направлении, противоположном вращению центра масс тележки вокруг центра кривизны рельсовой колеи.It was found that when the locomotive enters the curved section of the track, the longitudinal axes of its bogies deviate from the direction of the tangent to the center line of the track, forming skew angles with the tangent. At the same time, the axles of the extreme wheelsets are rotated in each trolley, forming turning angles with the transverse axis of the trolley. Trolley warping and turning the axles of the wheel pairs in steep curves occurs in the opposite direction to the rotation of the center of mass of the trolley around the center of curvature of the rail track.

Этот процесс заканчивается на первых метрах движения по криволинейному участку пути. Дальнейшее установившееся движение локомотива в кривой происходит с фиксированными значениями углов перекоса тележек и углов разворота осей колесных пар. При этом гребень колеса передней по ходу колесной пары каждой тележки с большим усилием воздействует на наружный рельс. В результате возникает интенсивный боковой износ головки рельса и гребня набегающего колеса.This process ends at the first meters of movement along a curved section of the path. Further steady motion of the locomotive in the curve occurs with fixed values of the skew angles of the bogies and the rotation angles of the axles of the wheelsets. In this case, the wheel flange of the front pair of wheels of each trolley acts with great effort on the outer rail. As a result, intense lateral wear of the rail head and the flange of the free wheel occurs.

Интенсивность бокового износа пропорциональна силе давления гребня на рельс.The intensity of lateral wear is proportional to the force of the ridge pressure on the rail.

Известно, что при установившемся движении локомотива в кривой радиусом менее 2500 м сила давления (Н) на рельс гребня набегающего колеса каждой тележки пропорциональна алгебраической сумме угла перекоса (λ) тележки и половинных значений углов разворота (δ1) и (δ2) ee передней и задней колесных пар:

Figure 00000002
где k - коэффициент пропорциональности.It is known that with steady motion of a locomotive in a curve with a radius of less than 2500 m, the pressure force (N) on the rail of the ridge of the running wheel of each trolley is proportional to the algebraic sum of the skew angle (λ) of the trolley and half the rotation angles (δ 1 ) and (δ 2 ) ee of the front and rear wheel pairs:
Figure 00000002
where k is the coefficient of proportionality.

Для снижения бокового износа гребней колес и головок рельсов необходимо при установившемся движении каждой тележки в кривых участках пути обеспечивать минимальную величину алгебраической суммы

Figure 00000003
угла перекоса тележек и половинных значений углов разворота ее крайних колесных пар.To reduce lateral wear of wheel flanges and rail heads, it is necessary, with the steady movement of each truck in the curved sections of the track, to ensure the minimum amount of algebraic sum
Figure 00000003
the skew angle of the bogies and half the values of the turning angles of its extreme wheelsets.

Известно устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой, в котором уменьшение алгебраической суммы

Figure 00000004
угла перекоса тележек и половинных значений углов разворота ее колесных пар достигается за счет частичной взаимной компенсации значений углов разворота δ1 и δ2 крайних колесных пар благодаря установке их в положения, близкие к радиальным [1].A device for installing wheelsets of a locomotive trolley in a curve in which the reduction of the algebraic sum
Figure 00000004
the skew angle of the bogies and half the values of the rotation angles of its wheelsets is achieved due to partial mutual compensation of the values of the rotation angles δ 1 and δ 2 of the extreme wheelsets due to their installation in positions close to radial [1].

Устройство установлено на 2-осной локомотивной тележке и представляет собой поперечный шарнирный стержень. Стержень расположен вдоль поперечной оси тележки. Один шарнир поперечного стержня связан с передней колесной парой, а второй шарнир - с задней колесной парой тележки. Концевые шарниры стержня связаны с осями колесных пар посредством плеч, каждое из которых перпендикулярно соответствующей оси. Основания плеч на осях колесных пар разнесены относительно друг друга с образованием антипараллелограмма из плеч и поперечного шарнирного стержня.The device is mounted on a 2-axle locomotive trolley and is a transverse articulated rod. The rod is located along the transverse axis of the cart. One hinge of the transverse rod is connected to the front wheelset, and the second hinge is connected to the rear wheelset of the trolley. The end hinges of the rod are connected to the axles of the wheel pairs by means of shoulders, each of which is perpendicular to the corresponding axis. The base of the shoulders on the axles of the wheelsets are spaced relative to each other with the formation of an antiparallelogram of the shoulders and the transverse hinge rod.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При вхождении локомотивной тележки в криволинейный участок пути ось задней колесной пары разворачивается относительно рамы тележки на угол δ2 в направлении, противоположном вращению ее центра масс вокруг центра кривизны кривой, вызывая движение соответствующего плеча колесной пары. Это движение передается на поперечный шарнирный стержень, перемещая его вдоль поперечной оси тележки, что в свою очередь по свойствам антипараллелограмма вызывает разворот плеча и оси передней колесной пары на угол δ1 в направлении, совпадающем с вращением ее центра масс вокруг центра кривизны кривой. В результате оси колесных пар тележки устанавливаются в положениях, близких к радиальным.When the locomotive trolley enters the curved section of the path, the axis of the rear wheel pair is rotated relative to the frame of the trolley by an angle δ 2 in the direction opposite to the rotation of its center of mass around the center of curvature of the curve, causing the movement of the corresponding shoulder of the wheel pair. This movement is transmitted to the transverse hinge rod, moving it along the transverse axis of the trolley, which in turn, due to the properties of the antiparallelogram, causes the shoulder and the axis of the front wheelset to rotate at an angle δ 1 in the direction coinciding with the rotation of its center of mass around the center of curvature of the curve. As a result, the axles of the wheel pairs of the trolley are set in positions close to radial.

Углы разворота осей передней δ1 и задней δ2 колесных пар тележки близки по модулю и противоположны по направлению, и в алгебраической сумме углов

Figure 00000004
они частично компенсируют друг друга.The rotation angles of the axes of the front δ 1 and rear δ 2 of the wheelsets of the trolley are close in absolute value and opposite in direction, and in the algebraic sum of the angles
Figure 00000004
they partially cancel each other out.

Величины углов разворотов δ1 и δ2 осей колесных пар зависят от условий вписывания локомотива в кривую и являются величинами, близкими к нулю. Малое значение угла разворота δ2 оси задней колесной пары приводит в соответствии с закономерностями вписывания локомотива в кривые к увеличению угла перекоса λ тележки. От величины этого угла в основном и зависит давление на рельс гребня набегающего колеса тележки.The values of the turning angles δ 1 and δ 2 of the axles of the wheelsets depend on the conditions for inscribing the locomotive into the curve and are close to zero. The small value of the angle of rotation δ 2 of the axis of the rear wheelset leads, in accordance with the laws of inscribing the locomotive into the curves, to increase the skew angle λ of the trolley. The pressure on the rail of the crest of the running wheel of the trolley mainly depends on the magnitude of this angle.

Достоинством известного устройства является уменьшение силы давления Н на рельс гребня набегающего колеса локомотивной тележки за счет установки оси каждой колесной пары в положение, близкое к радиальному, что обеспечивает частичное исключение из алгебраической суммы угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000004
двух последних слагаемых.An advantage of the known device is the reduction of the pressure force H on the rail of the ridge of the running wheel of a locomotive trolley by setting the axis of each wheelset in a position close to radial, which provides a partial exception from the algebraic sum of the skew angle of the carriage and half the values of the rotation angles of the axles of its wheelsets
Figure 00000004
the last two terms.

Недостатком устройства является сохранение достаточно большой силы давления Н на рельс гребня набегающего колеса, обусловленное увеличенным значением угла перекоса λ тележки, возникающим в соответствии с закономерностями вписывания тележки в кривые при малом угле разворота δ2 оси задней колесной пары, и неполной взаимной компенсацией углов разворота δ1 и δ2 осей колесных пар.The disadvantage of this device is the preservation of a sufficiently large pressure force H on the rail of the ridge of the running wheel, due to the increased value of the skew angle λ of the trolley, arising in accordance with the patterns of inscribing the trolley into the curves at a small turning angle δ 2 of the axis of the rear wheelset, and incomplete mutual compensation of the turning angles δ 1 and δ 2 axles of wheel sets.

Наиболее близким к заявляемому решению по максимальному количеству сходных признаков и достигаемому результату является устройство для радиальной установки колесных пар локомотивной тележки, в котором уменьшение алгебраической суммы угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000004
достигается за счет полной взаимной компенсации значений углов разворота δ1 и δ2 крайних колесных пар благодаря радиальной установке осей этих колесных пар [2].The closest to the claimed solution for the maximum number of similar features and the achieved result is a device for radial installation of wheel pairs of a locomotive trolley, in which reducing the algebraic sum of the skew angle of the trolley and half the values of the rotation angles of the axles of its wheel pairs
Figure 00000004
is achieved due to the complete mutual compensation of the values of the turning angles δ 1 and δ 2 of the extreme wheelsets due to the radial installation of the axes of these wheelsets [2].

Устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой состоит из двух аналогичных шарнирно-рычажных механизмов, каждый из которых установлен на передней и задней колесных парах 2-осной локомотивной тележки, и двух синхронизирующих механизмов.A device for installing wheelsets of a locomotive carriage in a curve consists of two similar articulated link mechanisms, each of which is mounted on the front and rear wheel pairs of a 2-axle locomotive carriage, and two synchronizing mechanisms.

Каждый шарнирно-рычажный механизм содержит две вертикальные стойки, поперечную тягу и две упругие продольные тяги (упругие буксовые поводки). Каждая вертикальная стойка установлена на раме тележки с возможностью поворота вокруг своей оси и выполнена с двумя плечами. При этом плечи каждой стойки расположены под углом друг к другу. Первые плечи стоек имеют равную длину, а вторые плечи - по крайней мере, такую же длину, как и первые плечи.Each articulated link mechanism contains two vertical struts, a transverse link and two elastic longitudinal links (elastic axle boxes). Each vertical rack is mounted on the frame of the trolley with the possibility of rotation around its axis and is made with two shoulders. In this case, the shoulders of each rack are located at an angle to each other. The first shoulders of the uprights are of equal length, and the second shoulders are at least the same length as the first shoulders.

Поперечная тяга выполнена в виде двухшарнирного стержня. Каждый конец поперечной тяги шарнирно связан с первым плечом соответствующей вертикальной стойки. Оси вращения шарниров поперечной тяги взаимно параллельны между собой и оси вращения вертикальной стойки.The transverse thrust is made in the form of a double-hinged rod. Each end of the transverse link is pivotally connected to the first shoulder of the corresponding vertical strut. The axis of rotation of the hinges of the transverse link are mutually parallel to each other and to the axis of rotation of the vertical strut.

Каждая упругая продольная тяга одним концом шарнирно соединена с соответствующей буксой колесной пары тележки, другим концом - со вторым плечом соответствующей вертикальной стойки. Оси вращения концевых шарниров каждой продольной тяги перпендикулярны самой тяге и расположены под прямым углом друг к другу.Each elastic longitudinal rod is pivotally connected at one end to the corresponding axle box of the trolley wheel pair, at the other end, to the second shoulder of the corresponding vertical strut. The axis of rotation of the end joints of each longitudinal rod is perpendicular to the rod itself and is located at right angles to each other.

Каждый синхронизирующий механизм установлен с каждой стороны тележки и соединен с соответствующими буксами колесных пар с возможностью разворота осей колесных пар тележки в противоположных направлениях.Each synchronizing mechanism is installed on each side of the trolley and is connected to the corresponding axle boxes of the wheelsets with the possibility of turning the axles of the wheelsets of the trucks in opposite directions.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При вхождении локомотивной тележки в криволинейный участок пути ось задней колесной пары разворачивается на угол δ2 относительно рамы тележки в направлении, противоположном вращению ее центра масс вокруг центра кривизны кривой, вызывая движение синхронизирующих механизмов, упругих продольных, поперечных тяг и поворот вертикальных стоек.When a locomotive trolley enters a curved section of the path, the axis of the rear wheel pair is turned at an angle δ 2 relative to the trolley frame in the direction opposite to the rotation of its center of mass around the center of curvature of the curve, causing the movement of synchronizing mechanisms, elastic longitudinal, transverse rods and the rotation of the vertical struts.

Синхронизирующие механизмы воздействуют на буксы передней колесной пары, вызывая разворот ее оси на угол δ1 в направлении, совпадающем с вращением ее центра масс вокруг центра кривизны кривой. В результате возникает радиальная установка осей колесных пар тележки.The synchronizing mechanisms act on the axleboxes of the front wheelset, causing a rotation of its axis by an angle δ 1 in the direction coinciding with the rotation of its center of mass around the center of curvature of the curve. The result is a radial installation of the axles of the wheelsets of the trolley.

При этом, во-первых, углы разворота δ1 и δ2 осей передней и задней колесных пар тележки равны по модулю и противоположны по направлению, и в алгебраической сумме углов они компенсируют друг друга. Во-вторых, величина равных углов разворота δ1 и δ2 осей колесных пар зависит от условий вписывания локомотива в кривую и является величиной, близкой к нулю. Малое значение угла разворота δ2 оси задней колесной пары приводит в соответствии с закономерностями вписывания локомотива в кривые к увеличению угла перекоса λ тележки. От величины этого угла зависит сила давления Н на рельс гребня набегающего колеса тележки.In this case, firstly, the rotation angles δ 1 and δ 2 of the axles of the front and rear wheelsets of the trolley are equal in magnitude and opposite in direction, and in the algebraic sum of the angles they cancel each other out. Secondly, the value of the equal turning angles δ 1 and δ 2 of the axles of the wheelsets depends on the conditions of inscribing the locomotive into the curve and is a value close to zero. The small value of the angle of rotation δ 2 of the axis of the rear wheelset leads, in accordance with the laws of inscribing the locomotive into the curves, to increase the skew angle λ of the trolley. The pressure force N on the rail of the ridge of the running wheel of the trolley depends on the magnitude of this angle.

Достоинством известного устройства является уменьшение силы давления Н на рельс гребня набегающего колеса локомотивной тележки за счет радиальной установки осей крайних колесных пар, обеспечивающей исключение из алгебраической суммы угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее крайних колесных пар

Figure 00000004
двух последних слагаемых.The advantage of the known device is the reduction of the pressure force H on the rail of the ridge of the running wheel of a locomotive trolley due to the radial installation of the axles of the extreme wheelsets, which ensures that the torsion angle of the trolley and half the values of the rotation angles of the axles of its extreme wheelsets are excluded from the algebraic sum
Figure 00000004
the last two terms.

Недостатком устройства является сохранение силы давления Н на рельс гребня набегающего колеса, обусловленное увеличенным значением угла перекоса λ тележки, возникающим в соответствии с закономерностями вписывания тележки в кривые при малом угле разворота δ2 оси задней колесной пары.The disadvantage of this device is the preservation of the pressure force H on the rail of the ridge of the running wheel, due to the increased value of the skew angle λ of the trolley, arising in accordance with the laws of inscribing the trolley into the curves at a small turning angle δ 2 of the axis of the rear wheelset.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке устройства для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой, которое при установившемся движении локомотива в круговой кривой исключает силу давления Н на рельс гребня набегающего колеса тележки за счет обеспечения минимального значения алгебраической суммы угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000004
.The problem solved by the invention is to develop a device for installing the wheelsets of a locomotive trolley in a curve, which, when the locomotive is in steady motion in a circular curve, eliminates the pressure force H on the ridge rail of the running wheel of the trolley by ensuring the minimum algebraic sum of the skew angle of the trolley and half angles turning axles of its wheelsets
Figure 00000004
.

Для решения поставленной задачи известное устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой, установленное на локомотивной тележке, содержащее две вертикальные стойки, поперечную тягу и два упругих буксовых поводка и в котором каждая вертикальная стойка установлена на раме тележки с возможностью поворота вокруг своей оси и выполнена с двумя плечами, при этом плечи каждой стойки расположены под углом друг к другу, первые плечи стоек имеют равную длину, а вторые плечи имеют, по крайней мере, такую же длину, каждый конец поперечной тяги шарнирно связан с первым плечом соответствующей вертикальной стойки, каждый буксовый поводок одним концом соединен с соответствующей буксой колесной пары тележки, другим концом - со вторым плечом соответствующей вертикальной стойки, при этом оси вращения концевых шарниров каждого поводка перпендикулярны поводку и расположены под прямым углом друг к другу, оно дополнительно снабжено блоком управления с планом эксплуатируемого участка пути и датчиком перемещения локомотива, поперечная тяга выполнена из трех шарнирно связанных звеньев, оси вращения концевых и внутренних шарниров которой взаимно параллельны между собой и оси вращения вертикальной стойки, среднее звено поперечной тяги выполнено с самотормозящим реверсивным приводом, установленным на раме тележки и выполненным с возможностью поступательного перемещения в переходной кривой среднего звена поперечной тяги вдоль его продольной оси и обеспечения движущей силы в зависимости от радиуса кривизны переходной кривой, равнойTo solve this problem, the known device for mounting wheel pairs of a locomotive trolley in a curve, mounted on a locomotive trolley, containing two vertical racks, a transverse link and two elastic axle boxes and in which each vertical strut is mounted on the trolley frame with the possibility of rotation around its axis and is made with two shoulders, while the shoulders of each strut are at an angle to each other, the first shoulders of the struts have an equal length, and the second shoulders have at least the same length, each end along of the traction rod is pivotally connected to the first shoulder of the corresponding vertical strut, each axle link is connected at one end to the corresponding axle box of the trolley wheel pair, the other end is connected to the second shoulder of the corresponding vertical strut, while the axis of rotation of the end hinges of each leash are perpendicular to the leash and are located at right angles to each other to a friend, it is additionally equipped with a control unit with a plan of the operated track section and a locomotive displacement sensor, the transverse link is made of three articulated of these links, the axis of rotation of the end and inner hinges of which are mutually parallel with each other and the axis of rotation of the vertical strut, the middle link of the transverse thrust is made with a self-braking reversible drive mounted on the frame of the cart and made with the possibility of translational movement in the transition curve of the middle link of the transverse thrust along its longitudinal axis and providing a driving force depending on the radius of curvature of the transition curve equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

где β - коэффициент упругого проскальзывания колеса по рельсу при единичной вертикальной нагрузке на колесо,where β is the coefficient of elastic slip of the wheel along the rail at a unit vertical load on the wheel,

N - вертикальная нагрузка на каждое колесо тележки,N is the vertical load on each wheel of the trolley,

l - половина расстояния между контактными точками колес при среднем положении колесной пары в рельсовой колее,l is half the distance between the contact points of the wheels with the average position of the wheelset in the rail track,

l0 - половина расстояния между центрами букс одной колесной пары,l 0 - half the distance between the centers of the axle boxes of one wheelset,

r1 и r2 - длины первого и второго плеч вертикальной стойки,r 1 and r 2 are the lengths of the first and second shoulders of the upright,

а1,a2...a6 - коэффициенты дифференциальных уравнений, характеризующих установившееся движение локомотивной тележки по криволинейному участку пути, определяемые из соотношенийand 1 , a 2 ... a 6 are the coefficients of differential equations characterizing the steady motion of a locomotive trolley along a curved section of the path, determined from the relations

Figure 00000006
Figure 00000006

где φ - коничность средней части поверхности катания обода колеса,where φ is the conicity of the middle part of the surface of the wheel rim,

b - номинальный радиус окружности катания колеса,b is the nominal radius of the circumference of the wheel,

L - половина базы тележки,L - half the base of the trolley,

u - половина колейного зазора,u is half of the track clearance,

с - коэффициент жесткости буксового узла в продольном направлении,C is the stiffness coefficient of the axle box assembly in the longitudinal direction,

ρ - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи,ρ is the radius of curvature of the axial line of the rail track,

ρ0 - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи при F(ρ)=0,ρ 0 is the radius of curvature of the axial line of the rail track at F (ρ) = 0,

при этом блок управления электрически связан с приводом и датчиком перемещения локомотива.the control unit is electrically connected to the drive and the locomotive displacement sensor.

Введение новых элементов в устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой и обусловленная этим новая взаимосвязь и новое взаимное расположение элементов устройства свидетельствуют о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».The introduction of new elements in the device for installing the wheelset of a locomotive trolley in a curve and the resulting new interconnection and new mutual arrangement of the elements of the device indicate that the proposed solution meets the patentability criterion of “novelty”.

Благодаря введению блока управления с планом эксплуатируемого участка пути, датчика перемещения локомотива и выполнению поперечной тяги из трех шарнирно связанных звеньев с самотормозящим реверсивным приводом на среднем звене, установленным на раме тележки и обеспечивающим в переходной кривой поступательное перемещение среднего звена вдоль его продольной оси и движущую силу F(ρ) в зависимости от радиуса кривизны переходной кривой, полностью исключается сила давления Н на рельс гребня набегающего колеса тележки при установившемся движении локомотива в круговой кривой.Thanks to the introduction of the control unit with the plan of the operated track section, the locomotive displacement sensor and the execution of transverse thrust from three articulated links with a self-braking reversible drive on the middle link mounted on the trolley frame and providing translational movement of the middle link along its longitudinal axis and driving force F (ρ) depending on the radius of curvature of the transition curve, the pressure force N on the rail of the ridge of the running wheel of the trolley is completely excluded with a steady zhenii locomotive in a circular curve.

Это обусловлено тем, что значение алгебраической суммы угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000004
, от которой зависит сила давления H гребня на рельс, становится равной нулю. Равенство нулю алгебраической суммы
Figure 00000004
обеспечивается за счет компенсации угла перекоса λ и половинного значения угла разворота δ2 оси задней колесной пары только одним слагаемым этой суммы, а именно половинным значением угла разворота δ1 оси передней колесной пары. Необходимое для компенсации значение угла δ1 достигается действием на переднюю колесную пару дополнительного разворачивающего момента, создаваемого устройством, который влияет на угол разворота δ1 оси передней колесной пары, но не изменяет угол перекоса λ и угол разворота оси задней колесной пары δ2.This is due to the fact that the value of the algebraic sum of the skew angle of the cart and half the values of the rotation angles of the axles of its wheelsets
Figure 00000004
, on which the pressure force H of the ridge on the rail depends, becomes equal to zero. Equal Zero Algebraic Sum
Figure 00000004
is ensured by compensating the skew angle λ and the half value of the steering angle δ 2 of the axis of the rear wheel pair with only one term of this sum, namely the half value of the turning angle δ 1 of the axis of the front wheel pair. The angle δ 1 required for compensation is achieved by the action on the front wheel pair of an additional turning moment created by the device, which affects the turning angle δ 1 of the axis of the front wheel pair, but does not change the skew angle λ and the turning angle of the axis of the rear wheel pair δ 2 .

В известном уровне техники известны устройства для установки колесных пар локомотивной тележки в кривых [1, 2, 3], в которых алгебраическая сумма

Figure 00000004
, влияющая на силу давления H колеса на рельс, уменьшается незначительно. Это обусловлено тем, что изменение алгебраической суммы
Figure 00000004
известных решениях достигается за счет уменьшения либо угла перекоса λ тележки, либо полусуммы углов разворота осей ее колесных пар δ1 и δ2. Однако уменьшение угла перекоса тележки λ в соответствии с закономерностями вписывания локомотивов в кривые приводит к возрастанию полусуммы углов разворота осей ее колесных пар δ1 и δ2, а уменьшение полусуммы углов разворота δ1 и δ2 - к увеличению угла перекоса λ. В итоге в обоих случаях алгебраическая сумма
Figure 00000004
уменьшается незначительно, что существенно не сказывается на уменьшении силы давления H гребней колес на рельсы и на снижении бокового износа.In the prior art, devices are known for mounting wheel pairs of a locomotive trolley in curves [1, 2, 3] in which the algebraic sum
Figure 00000004
, affecting the pressure force H of the wheel on the rail, decreases slightly. This is due to the fact that a change in the algebraic sum
Figure 00000004
Known solutions are achieved by reducing either the skew angle λ of the trolley or the half-sum of the rotation angles of the axles of its wheelsets δ 1 and δ 2 . However, a decrease in the skew angle of the trolley λ in accordance with the laws of inscribing locomotives into the curves leads to an increase in the half-sum of the rotation angles of the axles of its wheelsets δ 1 and δ 2 , and a decrease in the half-sum of the rotation angles δ 1 and δ 2 leads to an increase in the skew angle λ. As a result, in both cases the algebraic sum
Figure 00000004
decreases slightly, which does not significantly affect the decrease in the pressure force H of the wheel flanges on the rails and the decrease in lateral wear.

Таким образом, известный уровень техники не содержит решений, которые при движении локомотивных тележек в кривых обеспечивают равенство нулю алгебраической суммы

Figure 00000004
и исключение силы давления H гребня набегающего колеса на рельс. Наличие нового технического результата, не вытекающего из известного уровня техники, свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».Thus, the prior art does not contain solutions which, when locomotive carts move in curves, ensure that the algebraic sum
Figure 00000004
and the exclusion of the pressure force H of the flange on the rail. The presence of a new technical result, not arising from the prior art, indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of "inventive step".

На чертеже представлено в плане устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой.The drawing shows in plan a device for installing wheelsets of a locomotive trolley in a curve.

Устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой установлено на передней по ходу колесной паре 1 двуосной локомотивной тележки для обеспечения разворота ее оси при движении локомотива. Оно содержит две вертикальные стойки 2, поперечную тягу 3 и два упругих буксовых поводка 4 и самотормозящий реверсивный привод 5, блок управления 6 с планом эксплуатируемого участка пути и датчик перемещения локомотива 7.A device for installing wheel pairs of a locomotive car in a curve is mounted on the front-wheel wheel pair 1 of a biaxial locomotive car to provide a turn of its axis when the locomotive moves. It contains two vertical posts 2, a transverse link 3 and two elastic axle boxes 4 and a self-braking reversible drive 5, a control unit 6 with a plan of the operated track section and a locomotive movement sensor 7.

Каждая вертикальная стойка 2 установлена на раме тележки 8 с возможностью поворота вокруг своей оси. При этом каждая вертикальная стойка 2 выполнена с двумя плечами 9 и 10. Плечи 9 и 10 каждой стойки 2 расположены под углом друг к другу на одной или на разной высоте. Первые плечи 9 вертикальных стоек 2 имеют равную длину, вторые плечи 10 имеют либо такую же длину, либо другую, удовлетворяющую габаритным ограничениям.Each vertical rack 2 is mounted on the frame of the cart 8 with the possibility of rotation around its axis. Moreover, each vertical rack 2 is made with two shoulders 9 and 10. The shoulders 9 and 10 of each rack 2 are located at an angle to each other at the same or at different heights. The first shoulders 9 of the uprights 2 are of equal length, the second shoulders 10 are either of the same length or different, satisfying dimensional constraints.

Поперечная тяга 3 выполнена из трех шарнирно связанных звеньев 11, 12 и 13. Оси вращения концевых и внутренних шарниров поперечной тяги 3 взаимно параллельны между собой и оси вращения вертикальной стойки 2.The transverse rod 3 is made of three pivotally connected links 11, 12 and 13. The axis of rotation of the end and inner hinges of the transverse rod 3 are mutually parallel to each other and to the axis of rotation of the vertical strut 2.

Среднее звено 12 поперечной тяги 3 выполнено с возможностью его поступательного перемещения в переходной кривой вдоль своей продольной оси относительно рамы тележки 8.The middle link 12 of the transverse link 3 is made with the possibility of its translational movement in a transition curve along its longitudinal axis relative to the frame of the truck 8.

Среднее звено 12 соединено с самотормозящим реверсивным приводом 5, установленным на раме тележки 8 и создающим на среднем звене движущую силу, заданную в зависимости от радиуса кривизны переходной кривой, равнуюThe middle link 12 is connected to a self-braking reversible drive 5 mounted on the frame of the trolley 8 and creating a driving force on the middle link, set equal to the radius of curvature of the transition curve, equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

где β - коэффициент упругого проскальзывания колеса по рельсу при единичной вертикальной нагрузке на колесо,where β is the coefficient of elastic slip of the wheel along the rail at a unit vertical load on the wheel,

N - вертикальная нагрузка на каждое колесо тележки,N is the vertical load on each wheel of the trolley,

l - половина расстояния между контактными точками колес при среднем положении колесной пары в рельсовой колее,l is half the distance between the contact points of the wheels with the average position of the wheelset in the rail track,

l0 - половина расстояния между центрами букс одной колесной пары,l 0 - half the distance between the centers of the axle boxes of one wheelset,

r1 и r2 - длины первого и второго плеч вертикальной стойки,r 1 and r 2 are the lengths of the first and second shoulders of the upright,

a1,a2...a6 - коэффициенты дифференциальных уравнений, характеризующих установившееся движение локомотивной тележки по криволинейному участку пути, определяемые из соотношенийa 1 , a 2 ... a 6 are the coefficients of differential equations characterizing the steady motion of a locomotive trolley along a curved section of the path, determined from the relations

Figure 00000006
Figure 00000006

где φ - коничность средней части поверхности катания обода колеса,where φ is the conicity of the middle part of the surface of the wheel rim,

b - номинальный радиус окружности катания колеса,b is the nominal radius of the circumference of the wheel,

L - половина базы тележки,L - half the base of the trolley,

u - половина колейного зазора,u is half of the track clearance,

с - коэффициент жесткости буксового узла в продольном направлении,C is the stiffness coefficient of the axle box assembly in the longitudinal direction,

ρ - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи,ρ is the radius of curvature of the axial line of the rail track,

ρ0 - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи при F(ρ)=0.ρ 0 is the radius of curvature of the axial line of the rail track at F (ρ) = 0.

Параметры l0, φ, b, L, с для каждого типа локомотивной тележки имеют конкретные значения, параметры l, u, ρ для каждого участка кривой - заданные значения. Параметры r1 и r2 назначаются из конструктивных соображений. Коэффициент β устанавливается в соответствии с принятой в расчетах методикой учета сил упругого проскальзывания [4]. Вертикальная нагрузка N на каждое колесо тележки определяется расчетным путем в зависимости от условий работы локомотива [5].The parameters l 0 , φ, b, L, s for each type of locomotive trolley have specific values, the parameters l, u, ρ for each section of the curve are given values. The parameters r 1 and r 2 are assigned for design reasons. The coefficient β is established in accordance with the calculation methodology for taking into account elastic slip forces [4]. The vertical load N on each wheel of the bogie is determined by calculation, depending on the operating conditions of the locomotive [5].

Самотормозящий реверсивный привод 5 выполнен известным образом в виде либо винтового механизма, либо клинового механизма.Self-locking reversing drive 5 is made in a known manner in the form of either a screw mechanism or a wedge mechanism.

Каждое крайнее звено 11 и 13 поперечной тяги 3 шарнирно связано с первым плечом 9 соответствующей вертикальной стойки 2.Each extreme link 11 and 13 of the transverse link 3 is pivotally connected to the first shoulder 9 of the corresponding vertical strut 2.

Упругость буксовых поводков 4 обеспечена выполнением его шарниров с резинометаллическими втулками.The elasticity of axle boxes 4 is ensured by performing its hinges with rubber-metal bushings.

Каждый упругий буксовый поводок 4 одним концом соединен с соответствующей буксой 14 колесной пары 1 тележки, другим концом - со вторым плечом 10 соответствующей вертикальной стойки 2. Оси вращения концевых шарниров каждого поводка 4 перпендикулярны самому поводку и расположены под прямым углом друг к другу.Each elastic axle box leash 4 is connected at one end to the corresponding axle box 14 of the trolley wheel pair 1, at the other end, to the second shoulder 10 of the corresponding vertical strut 2. The axis of rotation of the end hinges of each leash 4 is perpendicular to the leash itself and located at right angles to each other.

Блок управления 6 электрически связан с самотормозящим реверсивным приводом 5 и датчиком перемещения локомотива 7. Блок управления 6 и датчик перемещения локомотива 7 установлены на раме тележки 8.The control unit 6 is electrically connected with a self-braking reversible drive 5 and a locomotive 7 movement sensor. The control unit 6 and a locomotive 7 movement sensor are mounted on the frame of the carriage 8.

Самотормозящий реверсивный привод обеспечивает движение среднего звена 12 поперечной тяги 3 только при наличии и в направлении движущей силы F(ρ).Self-braking reversible drive provides the movement of the middle link 12 of the transverse link 3 only if and in the direction of the driving force F (ρ).

При движении локомотива в прямом и обратном направлениях устройство для установки колесных пар устанавливается как на передней, так и на задней колесных парах, работающих самостоятельно в зависимости от направления хода локомотива.When the locomotive moves in the forward and reverse directions, the device for installing wheelsets is installed on both the front and rear wheelsets, working independently, depending on the direction of travel of the locomotive.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

1. При движении локомотива по прямолинейному участку пути или в пологой кривой радиусом ρ≥ρ0 колесные пары 1 тележки движутся с кратковременным периодическим прижатием к рельсу гребней набегающих колес. Возникающие при этом силы давления H гребня на рельс имеют малую величину. Блок управления 6 отключен от привода 5, движущая сила F(ρ) равна нулю, а устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой находится в исходном положении. В этом положении благодаря принятым соотношениям геометрических параметров устройства звенья поперечной тяги 3 расположены на прямой, перпендикулярной продольной оси тележки, и ее центральная точка совпадает с этой осью. Первые плечи 9 вертикальных стоек 2 параллельны продольной оси тележки, вторые плечи перпендикулярны этой оси и направлены в противоположные стороны. Такое расположение вышеописанные элементы устройства занимают как в случае номинального расположения колесной пары 1 относительно рамы тележки 8, когда буксовые поводки 4 параллельны продольной оси тележки, так и в случае малых смещений колесной пары 1 из номинального положения, при которых возникающие деформации буксовых поводков 4 компенсируются на самих поводках 4 за счет их упругости.1. When the locomotive moves along a straight section of the track or in a gentle curve with a radius of ρ≥ρ 0, the wheelsets 1 of the trolley move with short-term periodic pressing of the ridges of the running wheels to the rail. The resulting pressure forces H of the ridge on the rail are small. The control unit 6 is disconnected from the drive 5, the driving force F (ρ) is equal to zero, and the device for installing the wheelset of the locomotive car in the curve is in the initial position. In this position, due to the accepted ratios of the geometric parameters of the device, the links of the transverse link 3 are located on a straight line perpendicular to the longitudinal axis of the trolley, and its center point coincides with this axis. The first shoulders 9 of the uprights 2 are parallel to the longitudinal axis of the trolley, the second shoulders are perpendicular to this axis and directed in opposite directions. Such an arrangement, the above-described elements of the device occupy both in the case of a nominal arrangement of the wheel pair 1 relative to the frame of the trolley 8, when the axle boxes 4 are parallel to the longitudinal axis of the trolley, and in the case of small displacements of the pair of wheels 1 from the nominal position, at which the resulting deformations of the axle boxes 4 are compensated by leashes 4 themselves due to their elasticity.

2. При движении локомотива по входной переходной кривой датчик перемещения локомотива 7 передает его координаты в блок управления 6, который сопоставляет полученные координаты с планом эксплуатируемого участка пути и для каждого положения локомотива определяет радиус кривизны ρ рельсовой колеи. На начальном этапе движения при ρ≥ρ0 устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой находится в исходном положении и не работает, как и при движении локомотива по пологой кривой.2. When the locomotive moves along the input transition curve, the locomotive 7 displacement sensor transmits its coordinates to the control unit 6, which compares the obtained coordinates with the plan of the operated track section and determines the radius of curvature ρ of the rail track for each locomotive position. At the initial stage of movement at ρ≥ρ 0, the device for installing the wheelsets of the locomotive carriage in the curve is in the initial position and does not work, as when the locomotive moves along a gentle curve.

При ρ<ρ0 на колесные пары локомотивной тележки в соответствии с закономерностями вписывания в крутые кривые действуют моменты сил, вызывающие первичное перекашивание тележки в рельсовой колее на угол λ и первичные развороты осей передней колесной пары на угол δ1, а задней колесной пары на угол δ2. Перекашивание тележки и разворот осей происходит в направлении, противоположном вписыванию тележки в кривые.When ρ <ρ 0, in accordance with the laws of fitting into steep curves, the wheelsets of the locomotive carriage are acted upon by moments of force that cause the cart to warp for the first time at the angle λ and primary axle turns of the front wheel pair at an angle of δ 1 , and the rear wheel pair at an angle of 1 δ 2 . Trolley skewing and axle turning occurs in the opposite direction of inscribing the trolley into curves.

Разворачивающий момент на каждой колесной паре создает равные по модулю и противоположные по направлению продольные силы в упругих буксовых поводках 4. Эти силы затем передаются через плечи 9, 10 вертикальных стоек 2 и крайние звенья 11, 13 на среднее звено 12 поперечной тяги 3. В результате вдоль оси звена 12 создается сила, направленная к внутреннему рельсу колеи, которая передается через опоры самотормозящего привода 5 на раму тележки 8. Величина силы на звене 12 не зависит от малых деформаций упругих поводков 4 и определяется только величиной разворачивающего момента на колесной паре.The unfolding moment on each wheelset creates equal in magnitude and opposite in direction longitudinal forces in the elastic axle boxes 4. These forces are then transmitted through the shoulders 9, 10 of the vertical struts 2 and the extreme links 11, 13 to the middle link 12 of the transverse link 3. As a result along the axis of the link 12, a force is generated directed to the inner rail of the track, which is transmitted through the supports of the self-braking drive 5 to the frame of the carriage 8. The force on the link 12 does not depend on small deformations of the elastic leads 4 and is determined only by the value of pa rotates the torque on the wheel pair.

Первичное перекашивание тележки и разворот осей ее колесных пар приводит к прижатию гребня набегающего колеса к рельсу, создавая боковое давление гребня на рельс.The initial warping of the trolley and the rotation of the axles of its wheelsets leads to the pressing of the ridge of the running wheel to the rail, creating lateral pressure of the ridge on the rail.

При ρ=ρ0 блок управления 6 включает привод 5, создающий на среднем звене 12 поперечной тяги 3 движущую силу F(ρ), направленную к наружному рельсу кривой. Эта сила зависит от параметров тележки и радиуса кривизны, изменяющегося в интервале ρ0≤ρ<ρкр, где ρкр - радиус кривизны круговой кривой, и определяется по формулеWhen ρ = ρ 0, the control unit 6 includes a drive 5, which generates a driving force F (ρ) on the middle link 12 of the transverse link 3 directed to the outer rail of the curve. This force depends on the parameters of the cart and the radius of curvature, varying in the interval ρ 0 ≤ρ <ρ cr , where ρ cr is the radius of curvature of the circular curve, and is determined by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

где β - коэффициент упругого проскальзывания колеса по рельсу при единичной вертикальной нагрузке на колесо,where β is the coefficient of elastic slip of the wheel along the rail at a unit vertical load on the wheel,

N - вертикальная нагрузка на каждое колесо тележки,N is the vertical load on each wheel of the trolley,

l - половина расстояния между контактными точками колес при среднем положении колесной пары в рельсовой колее,l is half the distance between the contact points of the wheels with the average position of the wheelset in the rail track,

l0 - половина расстояния между центрами букс одной колесной пары,l 0 - half the distance between the centers of the axle boxes of one wheelset,

r1 и r2 - длины первого и второго плеч вертикальной стойки,r 1 and r 2 are the lengths of the first and second shoulders of the upright,

а1,a2...a6 - коэффициенты дифференциальных уравнений, характеризующих установившееся движение локомотивной тележки по криволинейному участку пути, определяемые из соотношенийand 1 , a 2 ... a 6 are the coefficients of differential equations characterizing the steady motion of a locomotive trolley along a curved section of the path, determined from the relations

Figure 00000007
Figure 00000007

где φ - коничность средней части поверхности катания обода колеса,where φ is the conicity of the middle part of the surface of the wheel rim,

b - номинальный радиус окружности катания колеса,b is the nominal radius of the circumference of the wheel,

L - половина базы тележки,L - half the base of the trolley,

u - половина колейного зазора,u is half of the track clearance,

с - коэффициент жесткости буксового узла в продольном направлении,C is the stiffness coefficient of the axle box assembly in the longitudinal direction,

ρ - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи,ρ is the radius of curvature of the axial line of the rail track,

ρ0 - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи при F(ρ)=0.ρ 0 is the radius of curvature of the axial line of the rail track at F (ρ) = 0.

Под действием силы F(ρ) среднее звено 12 перемещается поступательно в направлении его продольной оси и приводит в движение звенья 11, 13 поперечной 3, плечи 9, 10 вертикальной стойки, деформирует упругие поводки 4. При этом среднее звено 12 передает на крайние звенья 11, 13 силу, равную 0,5F(ρ), которая затем передается через плечи 9, 10 вертикальной стойки 2 и упругий поводок 4 на соответствующую буксу 14 колесной пары 1. Переданные на буксы 14 силы образуют на передней колесной паре 1 дополнительный разворачивающий момент, направленный противоположно моменту первичного разворота этой оси. При этом дополнительный разворачивающий момент не влияет на перекашивание тележки и разворот задней колесной пары.Under the action of the force F (ρ), the middle link 12 moves translationally in the direction of its longitudinal axis and drives the links 11, 13 of the transverse 3, the arms 9, 10 of the vertical strut, deforms the elastic leashes 4. In this case, the middle link 12 transfers to the extreme links 11 , 13 a force equal to 0.5F (ρ), which is then transmitted through the shoulders 9, 10 of the vertical strut 2 and the elastic leash 4 to the corresponding axle box 14 of the pair of wheels 1. The forces transmitted to the axle boxes 14 form an additional turning moment on the front wheelset 1, opposite moment This reversal of the primary axle. In this case, the additional turning moment does not affect the warping of the trolley and the turning of the rear wheelset.

Величина дополнительного разворачивающего момента не зависит от малых перемещений элементов устройства и деформаций упругих поводков 4. Разворачивающий момент в основном определяется величиной движущей силы F(ρ) и превышает значение первичного разворачивающего момента на колесной паре 1. Результирующее действие двух моментов вызывает разворот оси передней колесной пары в направлении вписывания тележки в кривую, а именно в направлении, противоположном перекашиванию тележки и развороту оси задней колесной пары. Возникающий при этом угол разворота δ11 передней колесной пары в каждом положении тележки близок по величине сумме удвоенного угла перекоса λ тележки и угла разворота δ2 оси задней колесной пары. В результате алгебраическая сумма угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000008
близка к нулю в переходной кривой и равна нулю - в конце переходной кривой.The magnitude of the additional turning moment does not depend on small displacements of the device elements and the deformations of the elastic leashes 4. The turning moment is mainly determined by the magnitude of the driving force F (ρ) and exceeds the value of the primary turning moment on the wheel pair 1. The resulting action of the two moments causes the front wheel axle to turn around. in the direction of fitting the trolley into the curve, namely in the direction opposite to the warping of the trolley and turning the axis of the rear wheelset. The resulting steering angle δ 1 1 of the front wheel pair in each position of the trolley is close in magnitude to the sum of the double tilt angle λ of the trolley and the turning angle δ 2 of the axis of the rear wheel pair. As a result, the algebraic sum of the skew angle of the trolley and half the values of the rotation angles of the axles of its wheelsets
Figure 00000008
close to zero in the transition curve and equal to zero at the end of the transition curve.

Как следствие этого, сила давления Н на рельс гребня набегающего колеса в переходной кривой незначительна, а конце этой кривой равна нулю.As a consequence of this, the pressure force H on the track flange rail in the transition curve is negligible, and the end of this curve is zero.

3. В начале круговой кривой при ρ=ρкр блок управления 6 отключает привод 5. Действие силы F(ρ) прекращается. При этом самотормозящий привод препятствует изменению положения среднего звена 12, которое оно занимало при действии силы F(ρ). Сохранение положения среднего звена 12 обеспечивает неизменность положения элементов устройства и сохранение угла перекоса λ тележки и углов разворота осей колесных пар δ11 и δ2 на протяжении всего движения тележки по круговой кривой. Сохраняется также равным нулю значение алгебраической суммы угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000009
что полностью исключает силу давления Н на рельс гребня набегающего колеса.3. At the beginning of the circular curve with ρ = ρ cr, the control unit 6 turns off the drive 5. The action of the force F (ρ) is terminated. In this case, the self-braking drive prevents the position of the middle link 12, which it occupied under the action of the force F (ρ), from changing. Maintaining the position of the middle link 12 ensures that the position of the elements of the device remains unchanged and the skew angle λ of the trolley and the rotation angles of the axles of the wheelsets δ 1 1 and δ 2 are maintained throughout the movement of the trolley in a circular curve. The value of the algebraic sum of the skew angle of the trolley and half the values of the angle of rotation of the axles of its wheelsets is also kept equal to zero.
Figure 00000009
which completely excludes the force of pressure N on the rail of the ridge of the running wheel.

4. При движении по выходной переходной кривой условия вписывания локомотива аналогичны условиям вписывания его при движении по входной переходной кривой, при этом изменяется направление протекания процесса.4. When moving along an output transition curve, the conditions for inscribing a locomotive are similar to the conditions for inscribing it when moving along an input transition curve, and the direction of the process changes.

Вначале выходной переходной кривой блок управления 6 включает привод 5, который создает на среднем звене 12 поперечной тяги 3 движущую силу F(ρ), направленную к внутреннему рельсу колеи и изменяющуюся в соответствии с увеличением радиуса кривизны в интервале ρкр≥ρ≥ρ0. Под действием силы F(ρ) элементы устройства приходят в движение, возвращая устройство для установки колесных пар в исходное положение. При этом сила F(ρ) передается на обе буксы 14 передней колесной пары 1, создавая на ней дополнительный разворачивающий момент, который совпадает по направлению с моментом ее первичного разворота.At the beginning of the output transition curve, the control unit 6 includes a drive 5, which creates a driving force F (ρ) on the middle link 12 of the transverse thrust 3 directed to the inner rail of the track and changing in accordance with an increase in the radius of curvature in the interval ρ cr ≥ρ≥ρ 0 . Under the action of the force F (ρ), the elements of the device come into motion, returning the device for setting the wheelset to its original position. In this case, the force F (ρ) is transmitted to both axle boxes 14 of the front wheel pair 1, creating an additional turning moment on it, which coincides in direction with the moment of its initial turn.

Результирующее действие первичного и дополнительного моментов вызывает уменьшение угла разворота оси передней колесной пары δ11 в направлении, противоположном вписыванию тележки в кривую. Угол перекоса λ тележки и угол разворота δ2 оси задней колесной пары имеют малые постепенно убывающие значения. В результате алгебраическая сумма угла перекоса тележки и половинных значений углов разворота осей ее колесных пар

Figure 00000010
в интервале изменения радиуса кривизны ρкр≥ρ≥ρ0 остается близкой к нулю. Сила давления Н на рельс гребня набегающего колеса при этом незначительна.The resulting action of the primary and additional moments causes a decrease in the angle of rotation of the axis of the front wheelset δ 1 1 in the direction opposite to the inscription of the truck into the curve. The skew angle λ of the trolley and the turning angle δ 2 of the axis of the rear wheelset have small gradually decreasing values. As a result, the algebraic sum of the skew angle of the trolley and half the values of the rotation angles of the axles of its wheelsets
Figure 00000010
in the range of variation of the radius of curvature ρ cr ≥ρ≥ρ 0 remains close to zero. The pressure force N on the track flange rail is negligible.

При ρ=ρ0 устройство для установки колесных пар занимает исходное положение, блок управления 6 отключает привод 5. Движущая сила F(ρ) и создаваемый ею на передней колесной паре дополнительный разворачивающий момент равны нулю. Одновременно с этим при ρ=ρ0 первичные разворачивающие моменты на тележке и ее колесных парах становятся близкими к нулю.When ρ = ρ 0, the device for installing the wheelsets takes its initial position, the control unit 6 turns off the drive 5. The driving force F (ρ) and the additional turning moment created by it on the front wheel pair are equal to zero. At the same time, at ρ = ρ 0, the primary turning moments on the bogie and its wheelsets become close to zero.

В результате угол перекоса λ тележки и углы разворота осей ее колесных пар δ11 и δ2, а также их алгебраическая сумма

Figure 00000011
принимают близкие к нулю значения. Близка к нулю и сила давления Н на рельс гребня набегающего колеса.As a result, the skew angle λ of the trolley and the rotation angles of the axles of its wheelsets δ 1 1 and δ 2 , as well as their algebraic sum
Figure 00000011
take values close to zero. Close to zero is the pressure force H on the rail of the caster of the free wheel.

Эти условия вписывания сохраняются до выхода локомотива из переходной кривой на прямой участок пути.These fit conditions remain until the locomotive leaves the transition curve on a straight section of the track.

Например, для электровоза ВЛ80 при движении по круговой кривой ρкр=300 м постоянные геометрические и силовые параметры имеют следующие известные значения [4, 5]: коэффициент упругого проскальзывания колеса по рельсу при единичной вертикальной нагрузке на колесо β=21; вертикальная нагрузка на каждое колесо тележки N=114,3 кН; половина расстояния между контактными точками колес при среднем положении колесной пары в рельсовой колее l=0,8028 м; половина расстояния между центрами букс одной колесной пары l0=1,1 м; коничность средней части поверхности катания обода колеса φ=0,05; номинальный радиус окружности катания колеса b=0,625 м; половина базы тележки L=1,5 м; половина колейного зазора u=0,017 м; коэффициент жесткости буксового узла в продольном направлении с=1680 кН/м.For example, for an electric locomotive VL80, when moving along a circular curve ρ cr = 300 m, the constant geometric and power parameters have the following known values [4, 5]: coefficient of elastic wheel slip on a rail with a unit vertical load on the wheel β = 21; vertical load on each wheel of the trolley N = 114.3 kN; half the distance between the contact points of the wheels with the middle position of the pair of wheels in the rail track l = 0.8028 m; half the distance between the centers of the axleboxes of one wheel pair l 0 = 1.1 m; the conicity of the middle part of the surface of the wheel rim φ = 0,05; the nominal radius of the circumference of the wheel b = 0.625 m; half of the base of the trolley L = 1.5 m; half of the gauge gap u = 0.017 m; the stiffness coefficient of the axle box assembly in the longitudinal direction is c = 1680 kN / m.

Длины первого и второго плеч вертикальной стойки из конструктивных соображений приняты равными r1=r2=0,015 м. Расчетный радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи при нулевом значении движущей силы ρ0=2500 м.For structural reasons, the lengths of the first and second shoulders of the upright are assumed to be equal to r 1 = r 2 = 0.015 m. The calculated radius of curvature of the axial line of the rail track at zero value of the driving force ρ 0 = 2500 m

Значения параметров вписывания, характеризующих установившееся движение электровоза в круговой кривой ρ=300 м, приведены в таблице.The values of the fit parameters characterizing the steady-state movement of the electric locomotive in a circular curve ρ = 300 m are shown in the table.

Параметры вписыванияFit options Заявляемое устройствоThe inventive device Устройство по прототипуPrototype device 1. Первичный разворачивающий момент на передней колесной паре, кН·м1. The primary turning moment on the front wheelset, kN · m 5,075.07 5,075.07 2. Движущая сила F(ρ) в переходной кривой при ρ=300 м, кН2. The driving force F (ρ) in the transition curve at ρ = 300 m, kN 40,7640.76 ОтсутствуетAbsent 3. Дополнительный разворачивающий момент на передней колесной паре, кН·м3. Additional turning moment on the front wheelset, kN · m -44,83-44.83 ОтсутствуетAbsent 4. Угол перекоса тележки λ·10-3, рад4. The skew angle of the cart λ · 10 -3 , rad 3,833.83 5,435.43 5. Угол разворота оси передней колесной пары δ11·10-3, рад5. The angle of rotation of the axis of the front wheelset δ 1 1 · 10 -3 , rad -9,78-9.78 -0,62-0.62 6. Угол разворота оси задней колесной пары δ2·10-3, рад.6. The angle of rotation of the axis of the rear wheelset δ 2 · 10 -3 , rad. 2,122.12 0,620.62 7. Алгебраическая сумма углов

Figure 00000012
рад7. Algebraic sum of angles
Figure 00000012
glad 00 5,435.43 8. Сила давления гребня набегающего колеса на рельс Н, кН8. The pressure force of the flange of the running wheel on the rail N, kN 00 52,1852.18

Использование заявляемого решения позволяет при вписывании в кривые локомотива с тележками различного типа уменьшить в 2-3 раза силу давления Н на рельс гребня набегающего колеса в переходных кривых и полностью исключить ее в круговых кривых.Using the proposed solution allows, when inscribing in the curves of a locomotive with various types of bogies, to reduce by 2-3 times the pressure force H on the rail of the ridge of the wheel in transition curves and completely eliminate it in circular curves.

Источники информацииInformation sources

1. Механическая часть тягового подвижного состава / Под ред. И.В.Бюрикова. - М.: Транспорт, 1992. С.168.1. The mechanical part of the traction rolling stock / Ed. I.V. Burikova. - M .: Transport, 1992. P.168.

2. Заявка №96114300 РФ, МПК 6 B 61 F 5/38. Двухосный экипаж с радиальной установкой колесных пар / В.В.Березин, А.И.Кокорев, В.В.Потехин и др.; НИИ тепловозов и путевых машин (РФ). - Заявлено 11.07.96; Опубл. 10.08.97.2. Application No. 96114300 of the Russian Federation, IPC 6 B 61 F 5/38. Biaxial crew with a radial installation of wheelsets / V.V. Berezin, A.I. Kokorev, V.V. Potehin and others; Research Institute of Diesel Locomotives and Track Machines (RF). - Declared 07/11/96; Publ. 08/10/97.

3. Пат.№2176202 РФ, МПК 7 В 61 F 5/38. Устройство для автоматического управления тележками в кривых участках пути / Григоренко В.Г., Доронин В.И., Леонов Э.А. и др.; ДВГУПС (РФ). - Заявлено 30.11.2000; Опубл. 21.11.2001, Бюл. №33.3. Pat. No. 2176202 of the Russian Federation, IPC 7 B 61 F 5/38. Device for automatic control of bogies in curved sections of the track / Grigorenko V.G., Doronin V.I., Leonov E.A. and etc.; DVGUPS (RF). - Announced on 11/30/2000; Publ. 11/21/2001, Bull. No. 33.

4. Доронин С. В. Определение параметров вписывания электровозов серии ВЛ80 в криволинейные участки пути: учебное пособие / С.В.Доронин, А.Е.Стецюк. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. С.46.4. Doronin S. V. Determination of the parameters for fitting electric locomotives of the VL80 series into curved sections of the track: a training manual / S.V. Doronin, A.E. Stetsyuk. - Khabarovsk: Publishing House DVGUPS, 2000. P.46.

5. Доронин В.И. Причины перекосной установки тележек в кривых / В.И.Доронин, С.В.Доронин // Повышение эффективности эксплуатации подвижного состава в ДВ регионе: Сб. научн. тр. ДВГУПС. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999, С.61.5. Doronin V.I. The reasons for the skew installation of bogies in curves / V.I. Doronin, S.V. Doronin // Improving the efficiency of operation of rolling stock in the Far East region: Sat. scientific tr DVGUPS. - Khabarovsk: DVGUPS Publishing House, 1999, p. 61.

Claims (1)

Устройство для установки колесных пар локомотивной тележки в кривой, установленное на локомотивной тележке, содержащее две вертикальные стойки, поперечную тягу и два упругих буксовых поводка, и в котором каждая вертикальная стойка установлена на раме тележки с возможностью поворота вокруг своей оси и выполнена с двумя плечами, при этом плечи каждой стойки расположены под углом друг к другу, первые плечи стоек имеют равную длину, а вторые плечи имеют, по крайней мере, такую же длину, каждый конец поперечной тяги шарнирно связан с первым плечом соответствующей вертикальной стойки, каждый буксовый поводок одним концом соединен с соответствующей буксой крайней колесной пары тележки, другим концом - со вторым плечом соответствующей вертикальной стойки, при этом оси вращения концевых шарниров каждого поводка перпендикулярны поводку и расположены под прямым углом друг к другу, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком управления с планом эксплуатируемого участка пути и датчиком перемещения локомотива, поперечная тяга выполнена из трех шарнирно связанных звеньев, оси вращения концевых и внутренних шарниров которой взаимно параллельны между собой и оси вращения вертикальной стойки, среднее звено поперечной тяги выполнено с приводом, установленным на раме тележки и выполненным с возможностью поступательного перемещения в переходной кривой среднего звена поперечной тяги вдоль его продольной оси и обеспечения движущей силы в зависимости от радиуса кривизны переходной кривой, равнойA device for mounting wheel pairs of a locomotive trolley in a curve mounted on a locomotive trolley, comprising two vertical struts, a transverse link and two elastic axle boxes, and in which each vertical strut is mounted on the frame of the trolley with the possibility of rotation around its axis and is made with two shoulders, the shoulders of each strut are angled to each other, the first shoulders of the struts have an equal length, and the second shoulders have at least the same length, each end of the transverse link is pivotally connected to the first apart from the corresponding vertical strut, each axle box leash is connected at one end to the corresponding axle box of the trolley wheel pair and at the other end to the second shoulder of the corresponding vertical strut, while the axis of rotation of the end hinges of each leash are perpendicular to the leash and are located at right angles to each other, that it is additionally equipped with a control unit with a plan of the operated track section and a locomotive displacement sensor, the transverse link is made of three articulated links c, the axis of rotation of the end and inner joints of which are mutually parallel with each other and the axis of rotation of the vertical strut, the middle link of the transverse thrust is made with a drive mounted on the frame of the trolley and made with the possibility of translational movement in the transition curve of the middle link of the transverse thrust along its longitudinal axis and providing driving force depending on the radius of curvature of the transition curve equal to
Figure 00000013
Figure 00000013
где β - коэффициент упругого проскальзывания колеса по рельсу при единичной вертикальной нагрузке на колесо;where β is the coefficient of elastic wheel slip on the rail at a unit vertical load on the wheel; N - вертикальная нагрузка на каждое колесо тележки;N is the vertical load on each wheel of the trolley; l - половина расстояния между контактными точками колес при среднем положении колесной пары в рельсовой колее;l is half the distance between the contact points of the wheels with the middle position of the wheelset in the rail track; l0 - половина расстояния между центрами букс одной колесной пары;l 0 - half the distance between the centers of the axle boxes of one wheel pair; r1 и r2 - длины первого и второго плеч вертикальной стойки;r 1 and r 2 are the lengths of the first and second shoulders of the upright; a1,a2...a6 - коэффициенты дифференциальных уравнений,a 1 , a 2 ... a 6 - coefficients of differential equations, характеризующих установившееся движение локомотивной тележки по криволинейному участку пути, определяемые из соотношенийcharacterizing the steady movement of a locomotive trolley along a curved section of the path, determined from the relations
Figure 00000014
Figure 00000014
где φ - коничность средней части поверхности катания обода колеса;where φ is the conicity of the middle part of the surface of the wheel rim; b - номинальный радиус окружности катания колеса;b is the nominal radius of the wheel; L - половина базы тележки;L - half the base of the trolley; u - половина колейного зазора;u is half of the gauge gap; с - коэффициент жесткости буксового узла в продольном направлении;C is the stiffness coefficient of the axle box assembly in the longitudinal direction; ρ - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи;ρ is the radius of curvature of the axial line of the rail track; ρ0 - радиус кривизны осевой линии рельсовой колеи при F(ρ)=0,ρ 0 is the radius of curvature of the axial line of the rail track at F (ρ) = 0, при этом блок управления электрически связан с приводом и датчиком перемещения локомотива.the control unit is electrically connected to the drive and the locomotive displacement sensor.
RU2005106686/11A 2005-03-09 2005-03-09 Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track RU2286900C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106686/11A RU2286900C1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106686/11A RU2286900C1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005106686A RU2005106686A (en) 2006-08-20
RU2286900C1 true RU2286900C1 (en) 2006-11-10

Family

ID=37060300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005106686/11A RU2286900C1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2286900C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005106686A (en) 2006-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2154686C (en) Self-steering railway bogie
EP3081451B1 (en) Steerable truck for a railway car, a railway car, and an articulated car
KR100916594B1 (en) The steering bogie for railway vehicle with leverage
EP2248678B1 (en) Wheel unit, railway bogie, railway vehicle, and railway system
JPH11509161A (en) Two-wheeled bogie for track-guided vehicles
EP2184214B1 (en) Self-steering platform car
CN110949440B (en) Straddle type monorail traction mechanism with auxiliary steering device and bogie thereof
RU2286900C1 (en) Device for setting wheelsets of locomotive bogie for negotiating curved sections of track
RU72448U1 (en) DEVICE FOR ADJUSTABLE INSTALLATION OF THE AXIS OF THE FRONT WHEEL PAIR OF THE LOCOMOTIVE TRUCK IN CURVES
JP2004161115A (en) Rolling stock having truck frame turning device
KR101040375B1 (en) Steering Bogie for Railway Vehicles using Three Bar Link Type
RU2710051C1 (en) Running gear of rolling stock with steering wheel pair
RU2185983C2 (en) Locomotive three-axle bogie
RU2291079C1 (en) Two-axle locomotive bogie with radial setting of wheelsets
RU2289525C1 (en) Railway eight-axle traction vehicle
RU2297350C1 (en) Freight-car bogie with three-member frame and diagonal braces
RU2301754C1 (en) Railway passenger car (versions)
RU2573682C1 (en) Diesel locomotive three-axle bogie
RU2284931C1 (en) Railway traction vehicle with two-axle bogies
RU2727046C1 (en) Mechanism for kinematic connection of steering wheel pair with bogie
RU2706668C1 (en) Freight car bogie
RU2220064C1 (en) Locomotive four-axle bogie with radial alignment of extreme wheelsets
RU2289527C1 (en) Railway eight-axle traction vehicle
RU2277486C1 (en) Device for longitudinal coupling of bogies with body of railway traction vehicle
RU2350499C1 (en) Locomotive bogie axle-box assembly with adjustable wheel pairs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130310