RU2570520C1

RU2570520C1 - Railway vehicle underframe

Info

Publication number: RU2570520C1
Application number: RU2014132482/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алектинович Панин; Татьяна Викторовна Сариева; Алексей Валерьевич Трифонов; Василий Витальевич Берёзин
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2015-12-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: claimed under frame comprises mounted axles (1) with wheels (3, 4) rigidly fitted on axles (2). The wheel of every mounted axle incorporates the electromagnetic clutch (5) electrically connected with the appropriate transducer (6) arranged at underframe structure (7) to respond to the change of angle (α) between the mounted axle geometrical axis (8) and crosswise geometrical axis (9) if the underframe structure.

EFFECT: ruled out wear of mounted axle hubs and contact surface of wheels and rails.

1 dwg

Description

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и может быть использовано в конструкциях тележек пассажирских вагонов железнодорожного подвижного состава.The invention relates to rail vehicles and can be used in the construction of bogies of passenger cars of railway rolling stock.

В течение последних десятилетий возрастают темпы износа колес подвижного состава и рельсов. Задачей, стоящей перед исследователями и разработчиками, является создание экипажа рельсового транспорта, который позволил бы улучшить вписывание в кривые участки пути и уменьшить износ гребней колес экипажа, снизить сопротивление движению и сократить затраты на текущее содержание пути.Over the past decades, the rate of wear of wheels of rolling stock and rails has been increasing. The challenge facing researchers and developers is to create a crew of rail vehicles that would improve fit into the curved sections of the track and reduce wear on the crests of the wheels of the crew, reduce resistance to movement and reduce the cost of maintaining the track.

В настоящее время вопросы вписывания в кривую решаются несколькими способами.Currently, questions of fitting into a curve are solved in several ways.

Известна тележка для железнодорожных вагонов с изменяющейся колеей между колесами (патент RU 2123952, МПК B61F 7/00, опубл. 27.12.1998 г.). Тележка содержит раму и колеса, установленные на раме при помощи подвески и с возможностью перемещения поперек тележки. Подвеска состоит из четырех кронштейнов, спиральных пружин и гасителей вертикальных колебаний. На одном конце каждого кронштейна при помощи подшипниковых узлов закреплены колеса, с гасителями колебаний соединены вторые концы кронштейнов, которые закреплены на раме при помощи шарниров. Спиральные пружины опираются нижними концами на нижнюю часть рамы, а вторые концы кронштейнов опираются на спиральные пружины. Каждое колесо выполнено с тормозными дисками и закреплено на полуоси, на концах которой установлены подшипниковые узлы с цилиндрическими поверхностями для опирания соответствующего кронштейна.Known trolley for railway cars with a changing track between the wheels (patent RU 2123952, IPC B61F 7/00, publ. 12/27/1998). The trolley contains a frame and wheels mounted on the frame by means of a suspension and with the possibility of moving across the trolley. The suspension consists of four brackets, coil springs and vibration dampers. Wheels are fixed at one end of each bracket using bearing assemblies, and the second ends of the brackets are connected to vibration dampers, which are fixed to the frame using hinges. The coil springs are supported by the lower ends on the lower part of the frame, and the second ends of the brackets are supported by the coil springs. Each wheel is made with brake discs and mounted on the axle shaft, at the ends of which bearing units with cylindrical surfaces are mounted to support the corresponding bracket.

Недостатком этой конструкции является увеличение неподрессоренной массы из-за введения дополнительных буксовых узлов и, как следствие, ухудшение динамических свойств экипажа, а также необходимость дополнительного технического обслуживания элементов осевого узла.The disadvantage of this design is the increase in unsprung mass due to the introduction of additional axle boxes and, as a consequence, the deterioration of the crew’s dynamic properties, as well as the need for additional maintenance of the axle unit elements.

Известен экипаж рельсового транспортного средства (патент RU 2090403, МПК B61F 5/00, B61F 3/04, опубл. 20.09.1997 г.), содержащий раму, колеса, которые жестко закреплены на полуосях, установленных на раме, тяговый электродвигатель и управляющий электродвигатель. Тяговый электродвигатель соединен с полуосями механизмами передачи. Управляющий электродвигатель соединен через цилиндрическую и червячную передачи и промежуточные зубчатые колеса с центральными шестернями, которые жестко закреплены на соответствующих полуосях.Known crew of a rail vehicle (patent RU 2090403, IPC B61F 5/00, B61F 3/04, publ. 09/20/1997), containing a frame, wheels that are rigidly fixed to the axles mounted on the frame, a traction motor and a control motor . The traction motor is connected to the semi-axes by transmission mechanisms. The control motor is connected through a cylindrical and worm gears and intermediate gears with central gears, which are rigidly fixed to the corresponding axles.

Недостатком данной конструкции является увеличение неподрессоренной массы из-за установки дополнительного специального привода, что, в свою очередь, приводит к ухудшению динамических свойств экипажа, а также необходимость дополнительного технического обслуживания конструктивных элементов, которые восприимчивы к рабочим зазорам и требуют многочисленных и частых регулировок.The disadvantage of this design is the increase in unsprung mass due to the installation of an additional special drive, which, in turn, leads to a deterioration in the crew’s dynamic properties, as well as the need for additional maintenance of structural elements that are susceptible to working clearances and require numerous and frequent adjustments.

Известна железнодорожная тележка с независимыми колесами, самоустанавливающимися в зависимости от кривизны пути (международная публикация WO 2006/027485 А1, МПК B61F 3/16, B61F 5/44, B61F 7/00, опубл. 16.03.2006 г.), которая состоит из рамы тележки, сочлененной с кузовом по вертикальной оси, двух поперечных траверс, опирающихся на раму тележки с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, поворотных (маятниковых) кронштейнов, несущих с одного из его краев колесо, независимое от других колес, при этом каждый из кронштейнов соединен с другого края с горизонтальной и поперечной осью одной из траверс, тогда как каждая траверса соединена с пневматическими или гидравлическими вспомогательными устройствами, выполняющими сравнение геометрической осевой линии тележки с геометрической осевой линией кузова транспортного средства, электродвигателей и привода, расположенных между двух сочлененных кронштейнов, для каждого из колес цепь питания электродвигателей находится под управлением электронного устройства, срабатывающего на воздействие токов управления от устройства сравнения геометрической осевой линии тележки с геометрической осевой линией кузова транспортного средства.Known railway trolley with independent wheels, self-mounted depending on the curvature of the track (international publication WO 2006/027485 A1, IPC B61F 3/16, B61F 5/44, B61F 7/00, publ. March 16, 2006), which consists of the frame of the trolley articulated with the body along the vertical axis, two transverse traverses resting on the trolley frame with the possibility of rotation around the vertical axis, swivel (pendulum) brackets carrying a wheel independent of the other wheels from one of its edges, while each of the brackets is connected from the other side with horizontal and the transverse axis of one of the traverses, while each traverse is connected to pneumatic or hydraulic auxiliary devices that compare the geometrical axial line of the cart with the geometrical axial line of the vehicle body, electric motors and drive located between two articulated brackets, for each of the wheels the electric motor power circuit is controlled by an electronic device that is triggered by the influence of control currents from a device comparing geometric Evia line of the truck with the geometric center line of the vehicle body.

Недостатком конструкции является увеличение массы тележки за счет дополнительной рамы из поперечных траверс, увеличение неподрессоренной массы за счет электродвигателя и привода для каждого из колес, что ухудшает динамические характеристики тележки, увеличение эксплуатационных расходов и необходимость дополнительного технического обслуживания из-за усложнения конструкции тележки.The design drawback is the increase in the mass of the trolley due to the additional frame from the transverse traverses, the increase in unsprung mass due to the electric motor and drive for each of the wheels, which affects the dynamic characteristics of the trolley, increased operating costs and the need for additional maintenance due to the complexity of the design of the trolley.

Известен промышленный вагон с дифференциальными колесными парами (патент RU 2491195, МПК B61F 5/00, B61F 3/04, опубл. 27.03.2013 г.), принятый за прототип. Вагон содержит тележки с колесными парами, каждая из которых включает ось, два колеса, одно из которых напрессовано на ось, две клеммы с разъемными ступицами, установленные в проточках с двух сторон от вращающегося колеса.Known industrial car with differential wheelsets (patent RU 2491195, IPC B61F 5/00, B61F 3/04, publ. 03/27/2013), adopted as a prototype. The wagon contains trolleys with wheelsets, each of which includes an axle, two wheels, one of which is pressed onto the axle, two terminals with split hubs installed in grooves on both sides of the rotating wheel.

Недостатком этой конструкции является возникновение износа подступичной части оси и ступицы колесных пар из-за трения между контактирующими поверхностями, и, как следствие, необходимость обеспечения смазывания и дополнительного технического обслуживания этого узла трения.The disadvantage of this design is the occurrence of wear of the undercarriage of the axle and wheel hubs due to friction between the contacting surfaces, and, as a result, the need for lubrication and additional maintenance of this friction unit.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение износа подступичной части осей и ступиц колесных пар, а также снижение износа контактных поверхностей колес с рельсом за счет возможности дифференциального вращения колес и устранение затрат на техническое обслуживание дополнительных узлов трения экипажа.The technical result of the claimed invention is to eliminate wear on the underside of the axles and wheel hubs, as well as reduce wear on the contact surfaces of the wheels with the rail due to the possibility of differential rotation of the wheels and eliminate the cost of maintenance of additional friction units of the crew.

Для достижения указанного технического результата в экипаже рельсового транспортного средства, имеющего бортовое электричество, состоящего из рамы, колесных пар, колеса которых жестко напрессованы на оси, в одно из колес каждой колесной пары встроена электромагнитная муфта, электрически связанная с соответствующим датчиком, установленным на раме экипажа, реагирующим на изменение угла α между геометрической осью колесной пары и поперечной геометрической осью рамы экипажа и осуществляющим автоматическое включение и выключение электромагнитной муфты в зависимости от положения геометрической оси колесной пары относительно поперечной геометрической оси рамы экипажа.To achieve the specified technical result, in the carriage of a rail vehicle having on-board electricity, consisting of a frame, wheelsets, the wheels of which are rigidly pressed on the axle, an electromagnetic clutch is integrated into one of the wheels of each wheelset, electrically connected to the corresponding sensor mounted on the crew frame responsive to a change in the angle α between the geometric axis of the wheelset and the transverse geometric axis of the frame of the crew and automatically turning on and off the electric magnetic clutch depending on the position of the geometric axis of the wheelset relative to the transverse carriage frame geometrical axis.

На чертеже изображен экипаж рельсового транспортного средства, имеющего бортовое электричество.The drawing shows the crew of a rail vehicle having on-board electricity.

Экипаж рельсового транспортного средства содержит колесные пары 1, на оси 2 которых жестко напрессованы колеса 3 и 4. В колесо 3 каждой колесной пары встроена электромагнитная муфта 5, электрически связанная с соответствующим датчиком 6, установленным на раме 7 экипажа и реагирующим на изменение угла α между геометрической осью 8 колесной пары 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа.The crew of the rail vehicle contains wheelsets 1, on the axis 2 of which wheels 3 and 4 are rigidly pressed. An electromagnetic clutch 5 is electrically connected to the wheel 3 of each wheel pair, electrically connected to the corresponding sensor 6 mounted on the crew frame 7 and responsive to a change in the angle α between the geometric axis 8 of the wheelset 1 and the transverse geometric axis 9 of the frame 7 of the crew.

Экипаж рельсового транспортного средства работает следующим образом.The crew of the rail vehicle operates as follows.

Датчики 6 непрерывно отслеживают изменение угла α между геометрической осью 8 колесной пары 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа. Предварительно устанавливается диапазон измеряемых значений для датчиков 6 в пределах, соответствующих углу вхождения в кривую пути и выхода из кривой пути экипажем транспортного средства, при которых датчики 6 автоматически срабатывают и передают электрический сигнал на соответствующую электромагнитную муфту 5, встроенную в колесо 3 каждой колесной пары. При прохождении рельсовым транспортным средством прямого участка пути датчики 6 не реагируют на незначительные изменения угла α, т.е. при значениях угла α между геометрической осью 8 колесной пары 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа, не входящих в заданный диапазон, электрическая цепь замкнута, соответствующая электромагнитная муфта 5 включена. Колесо 3 каждой колесной пары, в которое встроена электромагнитная муфта 5, остается жестким, а сама колесная пара 1 движется по прямому участку пути как единое целое.The sensors 6 continuously monitor the change in the angle α between the geometric axis 8 of the wheelset 1 and the transverse geometric axis 9 of the crew frame 7. The range of measured values for the sensors 6 is preset within the limits corresponding to the angle of entry into the curve of the path and exit from the curve of the path by the crew of the vehicle, in which the sensors 6 automatically operate and transmit an electrical signal to the corresponding electromagnetic clutch 5, built into the wheel 3 of each wheel pair. When the rail vehicle passes a straight section of the track, the sensors 6 do not respond to minor changes in the angle α, i.e. when the values of the angle α between the geometric axis 8 of the wheelset 1 and the transverse geometric axis 9 of the crew frame 7 are not included in the specified range, the electric circuit is closed, the corresponding electromagnetic clutch 5 is included. The wheel 3 of each wheel pair, in which the electromagnetic clutch 5 is integrated, remains rigid, and the wheel pair 1 itself moves along a straight section of the path as a whole.

При вхождении экипажа рельсового транспортного средства в кривую пути между геометрической осью 8 колесных пар 1 и поперечной геометрической осью 9 рамы 7 экипажа появляется некоторый угол α, входящий в диапазон измеряемых величин. Датчики 6 реагируют на изменение положения геометрической оси 8 колесной пары 1 относительно поперечной геометрической оси 9 рамы 7 экипажа, находящееся в диапазоне измеряемых величин, что влечет за собой размыкание электрической цепи, в результате колесо 3 каждой колесной пары получает дополнительную степень свободы, позволяющую ему иметь собственную скорость вращения независимо от соосного ему колеса 4. Поэтому колеса 3 и 4, находящиеся на одной жесткой оси 2, будут иметь разные угловые перемещения, что обеспечит вхождение экипажа в кривую пути с осями 2 колесных пар 1, установленными вдоль радиуса R поворота, тем самым снизив износ контактных поверхностей колес с рельсом.When the crew of the rail vehicle enters the curved path between the geometric axis 8 of the wheel pairs 1 and the transverse geometric axis 9 of the frame 7 of the crew, a certain angle α appears, which falls within the range of measured values. The sensors 6 respond to a change in the position of the geometric axis 8 of the wheel pair 1 relative to the transverse geometric axis 9 of the crew frame 7, which is in the range of measured values, which entails the opening of the electric circuit, as a result, the wheel 3 of each wheel pair receives an additional degree of freedom, allowing it to have own rotation speed regardless of wheel 4 coaxial with it. Therefore, wheels 3 and 4 located on the same rigid axis 2 will have different angular displacements, which will ensure that the crew enters the curve paths with axles 2 of the wheel pairs 1 installed along the turning radius R, thereby reducing wear on the contact surfaces of the wheels with the rail.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет устранить износ подступичной части осей и ступиц колесных пар, снизить износ контактных поверхностей колес с рельсом за счет возможности дифференциального вращения колес и устранить затраты на техническое обслуживание дополнительных узлов трения экипажа.Thus, the present invention allows to eliminate the wear of the underside of the axles and hubs of the wheelsets, reduce the wear of the contact surfaces of the wheels with the rail due to the possibility of differential rotation of the wheels and eliminate the cost of maintenance of additional friction units of the crew.

Claims

The crew of a rail vehicle having on-board electricity, consisting of a frame, wheelsets, the wheels of which are rigidly pressed onto the axles, characterized in that an electromagnetic clutch is integrated into one of the wheels of each wheelset, electrically connected to the corresponding sensor mounted on the crew frame, reacting to change the angle α between the geometric axis of the wheelset and the transverse geometric axis of the crew frame and automatically turning the electromagnetic clutch on and off, depending on the position of the geometric axis of the wheelset relative to the transverse geometric axis of the crew frame.