RU2606409C1

RU2606409C1 - Diesel locomotive

Info

Publication number: RU2606409C1
Application number: RU2015132120A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский; Валентин Иванович Киселёв; Валерий Семёнович Коссов; Ирина Николаевна Гридчина
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railway vehicles, namely to diesel locomotives. Diesel locomotive consists of a body connected with a pair of 3-axle bogies by means of pins and the central suspension arranged in the form of helical compression springs. On each of the bogies in their longitudinal plane at equal distance relative to the axis of symmetry passing through the pins there are elastic rods. One ends of the rods are equipped with levers interacting with the body bottom, and the other ones – with splines moving in supports rigidly fixed on the bogies. Each of the elastic rods with its splines is interconnected with mating splines made in the jars of square cross-section movably installed in one of the supports. Inside the jars there are helical compression springs in contact both with their inner end walls and with ends of the elastic rods. Each of the jars with outer end inclined surfaces interacts with blocks of a wedge shape movably installed in guides rigidly secured on the bogies.

EFFECT: provided is development of the central locomotive suspension, which enables to automatically change the rigidness characteristics.

1 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях тепловозов.The present invention relates to the field of rail vehicles and can be used in the construction of diesel locomotives.

Известен тепловоз 2ТЭ116, описанный в книге «Конструкция и динамика тепловозов» (Изд. 2-е, доп., под ред. Иванова В.Н. М.: Транспорт, 1974 г. ) и показанный на рис. 3, стр. 9. Такой тепловоз состоит из кузова, установленного на раме, которая с помощью опорно-возвращающих устройств (см. ту же книгу стр. 118, рис. 71 и стр. 123, рис. 75) взаимосвязана с рамами тележек (см. стр. 111, рис. 64). Рамы тележек также связаны с помощью шкворневого узла с кузовом тепловоза (стр. 117, рис. 70).The 2TE116 diesel locomotive is known, described in the book “Design and Dynamics of Diesel Locomotives” (2nd ed., Additional, edited by Ivanov V.N. M .: Transport, 1974) and shown in Fig. 3, p. 9. Such a locomotive consists of a body mounted on a frame, which is interconnected with trolley frames using support-returning devices (see the same book p. 118, Fig. 71 and p. 123, Fig. 75) see page 111, figure 64). The frames of the trolleys are also connected with the help of a pivot assembly to the body of a diesel locomotive (p. 117, Fig. 70).

В то же время рамы тележек через рессорное подвешивание соединены с буксами колесных пар, составляющих вместе с тяговыми электродвигателями колесно-моторные блоки, которые через опорные приливы соединены с рамами тележек (стр. 174, рис. 119). Для повышения плавности хода тепловоза 2ТЭ116 в конструкции тележек предусмотрена установка фрикционных амортизаторов (стр. 117, рис. 70). Несмотря на свою эффективность использования, такой тепловоз обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что он имеет только одну степень рессорного подвешивания, причем последняя совместно с фрикционными амортизаторами не может в автоматическом режиме изменять свои жесткостные характеристики, а это не позволяет эффективно производить гашение колебаний экипажа при его движении как на прямых, так кривых участках рельсового пути.At the same time, the frames of the trolleys are connected via spring suspension to the axleboxes of the wheelsets, which together with the traction motors are wheel-motor blocks, which are connected to the frames of the trolleys through the supporting tides (p. 174, Fig. 119). To increase the smoothness of the 2TE116 diesel locomotive, the design of the bogies provides for the installation of friction shock absorbers (p. 117, Fig. 70). Despite its efficiency of use, such a locomotive has a significant drawback, namely, that it has only one degree of spring suspension, and the latter together with friction shock absorbers cannot automatically change their stiffness characteristics, and this does not allow the crew to dampen vibrations when it moves on both straight and curved sections of the rail track.

Известен также тепловоз 2ТЭ25К, который имеет две ступени рессорного подвешивания, расположенного как в буксовых узлах, так и в зоне контакта кузова тепловоза с тележками, представляющего собой центральное подвешивание (см. статью Г.С. Михальченко, А.С. Юршин. Оценка износа колес грузового тепловоза с радиальной установкой колесных пар. Вестник Брянского государственного технического университета. Транспортное машиностроение. 2007. - 39 - 45 с.). У такого тепловоза для гашения колебаний используются гидравлические гасители колебаний, установленные между рамой и кузовом тепловоза (см. рис. 1 указанной статьи). Однако последние не имеют возможности изменять в автоматическом режиме свои демпфирующие характеристики, и поэтому недостатки тепловоза 2ТЭ25К подобны описанным недостаткам, указанным в аналоге для тепловоза 2ТЭ1116.Also known is the 2TE25K diesel locomotive, which has two stages of spring suspension located both in axle boxes and in the zone of contact between the body of the diesel locomotive and the bogies, which is a central suspension (see article G.S. Mikhalchenko, A.S. Yurshin. Wear assessment wheels of a locomotive with a radial installation of wheelsets. Bulletin of the Bryansk State Technical University. Transport Engineering. 2007. - 39 - 45 p.). Such a locomotive uses hydraulic vibration dampers installed between the frame and the body of the diesel locomotive to damp vibrations (see Fig. 1 of this article). However, the latter do not have the ability to automatically change their damping characteristics, and therefore the disadvantages of the 2TE25K diesel locomotive are similar to the described disadvantages indicated in the analogue for the 2TE1116 diesel locomotive.

Целью предлагаемого изобретения является разработка такой конструкции центрального подвешивания, которая бы в автоматическом режиме, изменив свои жесткостные характеристики, эффективно позволила бы производить гашение колебаний кузова тепловоза.The aim of the invention is the development of such a design of the central suspension, which would automatically, changing its stiffness characteristics, effectively allow damping the body of the locomotive.

Поставленная цель достигается тем, что в каждой из тележек в продольной их плоскости на одинаковом расстоянии относительно оси симметрии, проходящей через шкворни, расположены упругие стержни, одни концы которых снабжены рычагами, взаимодействующими с днищем кузова, а другие - шлицами, подвижно размещенными в опорах, жестко закрепленных на тележках, каждый из упругих стержней своими шлицами взаимосвязан с ответными, выполненными в стаканах квадратного сечения, подвижно установленных в одних из опор, а во внутренних полостях стаканов размещены винтовые пружины сжатия, контактирующие как с внутренними их торцевыми стенками, так и с торцами упругих стержней, каждый из стаканов, имеющих внешние торцевые наклонные поверхности, взаимодействует с сухарями клиновой формы, подвижно установленными в направляющих, жестко закрепленных на тележках, причем их поверхности, обращенные в сторону кузова, выполнены плоскими и контактируют с упомянутым днищем кузова тепловоза.This goal is achieved by the fact that in each of the carts in their longitudinal plane at the same distance relative to the axis of symmetry passing through the pivots, there are elastic rods, some ends of which are equipped with levers interacting with the underbody, and others with slots movably placed in the supports, rigidly mounted on carts, each of the elastic rods with its slots is interconnected with the counterparts made in glasses of square section, movably mounted in one of the supports, and in the internal cavities of the glasses screw compression springs are placed in contact with both their internal end walls and the ends of the elastic rods, each of the glasses having external end inclined surfaces interacts with wedge-shaped crackers movably mounted in guides rigidly fixed to the bogies, and their surfaces, facing the body, made flat and in contact with the said underbody of the locomotive.

На фиг. 1 показана одна из тележек тепловоза вид сбоку, на фиг. 2 - принципиальная схема центрального подвешивания тепловоза, на фиг. 3 - укрупненный узел центрального подвешивания тепловоза, вид сбоку, с разрезом его деталей, на фиг. 4 - сечение по А-А фиг. 3.In FIG. 1 shows a side view of one of the locomotive trolleys; FIG. 2 is a schematic diagram of a central suspension of a diesel locomotive; FIG. 3 - enlarged site of the central suspension of the locomotive, side view, with a cut of its parts, in FIG. 4 is a section along AA of FIG. 3.

Тепловоз состоит из кузова 1, контактирующего с рычагами 2, жестко закрепленными на упругих стержнях 3, подвижно установленных в опорах 4, жестко смонтированных на раме тележки 5. Упругие стержни 3 также подвижно размещены в неподвижных опорах квадратного сечения 6, жестко закрепленных на раме 5, в которых подвижно установлены подобного сечения стаканы 7, взаимодействующие шлицами 8 со шлицами 9, выполненными на упругих стержнях 3. Между торцами упругих стержней 3 и стаканами 7 размещены цилиндрические винтовые пружины сжатия 10. Стаканы 3 имеют наклонные поверхности 11, взаимодействующие с сухарями клиновой формы 12, примыкающими к кузову 1 так же, как и рычаги 2. Сухари клиновой формы 12 расположены подвижно в направляющих 13, жестко закрепленных на раме 5. Рама 5 с помощью рессорного подвешивания 14 соединена с колесными парами 15, связанными с тяговыми электродвигателями 16. Колесные пары 15 перемещаются по рельсовому пути 17. Рама тележки 5 соединена с кузовом 1 шкворнем 16.The locomotive consists of a body 1 in contact with levers 2, rigidly mounted on elastic rods 3, movably mounted in supports 4, rigidly mounted on the frame of the trolley 5. The elastic rods 3 are also movably placed in fixed supports of square section 6, rigidly mounted on the frame 5, in which cups 7 movably mounted with a similar section, interacting with slots 8 with slots 9 made on elastic rods 3. Between the ends of the elastic rods 3 and cups 7 are placed cylindrical compression screw springs 10. The cups 3 have n the inclined surfaces 11 interacting with the wedge-shaped crackers 12 adjacent to the body 1 as well as the levers 2. The wedge-shaped crackers 12 are movably in the guides 13 rigidly mounted on the frame 5. The frame 5 is connected to the wheel pairs by means of spring suspension 14 15, associated with traction motors 16. Wheel pairs 15 move along the rail 17. The frame of the trolley 5 is connected to the body 1 by a pin 16.

Работает тепловоз следующим образом. The locomotive works as follows.

При установке кузова 1 на тележку рычаги 2 всех четырех упругих стрежней 3 (см. фиг. 2) располагают примерно под углом α=45° к горизонту, при этом угловую деформацию упругие стержни 3 не получают, иными словами они не деформированы при таком положении рычагов 2. Затем кузов 1 опускают на тележку, который фиксируется шкворнем 16, при этом, упираясь в кузов 1, рычаги 2 располагаются под углом порядка α=30° и в статике тепловоза больше их положение не изменяется. Понятно, что при этом упругие стержни 3 так же получат угловую деформацию и окажутся в напряженном состоянии, но таком, что не теряют своих упругих свойств и не получают остаточной деформации. Предположим теперь, что тепловоз получает движение по стрелке В и, преодолевая неровности пути, совершает колебания кузова 1 относительно рамы 5 вида - подпрыгивания и боковую качку, при этом амплитуда таких колебаний будет незначительна и вот почему. Так, при колебаниях подпрыгивание все четыре рычага 2 получат дополнительное угловое перемещение в отличие от вышеуказанного α=30°, при этом упругие стержни 3 так же получат угловой поворот в этом же направлении. Одновременно сухари клиновой формы 12 переместятся в своих направляющих 13 по стрелкам Е, что позволит стаканам 7 получить перемещение по стрелкам F, сжать свои цилиндрические винтовые пружины сжатия 10 и уменьшить тем самым рабочую длину упругих стержней 3 с l до l₁ (см. фиг. 3). И тогда крутильная жесткость упругих стержней 3 возрастет, что позволит сдемфировать такое перемещение кузова 1. When installing the body 1 on the trolley, the levers 2 of all four elastic rods 3 (see Fig. 2) are placed at an angle α = 45 ° to the horizontal, while the elastic rods 3 do not receive angular deformation, in other words, they are not deformed when the levers are in this position 2. Then the body 1 is lowered onto the trolley, which is fixed by the pivot 16, while resting against the body 1, the levers 2 are located at an angle of the order of α = 30 ° and their position in the locomotive’s statics no longer changes. It is clear that in this case the elastic rods 3 will also receive angular deformation and will be in a stressed state, but such that they do not lose their elastic properties and do not receive permanent deformation. Suppose now that the locomotive receives movement along arrow B and, overcoming the irregularities of the path, vibrates the body 1 relative to the frame 5 of the form — bouncing and side-rolling, while the amplitude of such vibrations will be insignificant and that is why. So, when bouncing, all four levers 2 will receive additional angular displacement, in contrast to the above α = 30 °, while the elastic rods 3 will also receive an angular rotation in the same direction. At the same time, the wedge-shaped crackers 12 will move in their guides 13 along the arrows E, which will allow the glasses 7 to move along the arrows F, compress their cylindrical compression coil springs 10 and thereby reduce the working length of the elastic rods 3 from l to l ₁ (see Fig. 3). And then the torsional stiffness of the elastic rods 3 will increase, which will allow to damp such movement of the body 1.

Такой процесс подтверждается известной зависимостью:This process is confirmed by the known dependence:

где G - модуль Юнга;where G is Young's modulus;

J - момент инерции сечения стержня;J is the moment of inertia of the rod section;

d - диаметр стержня;d is the diameter of the rod;

l - длина стержня.l is the length of the rod.

После исчезновения динамической нагрузки, вызвавший угловой поворот рычагов 2 и движение по стрелке Е сухарей клиновой формы 12, указанные детали возвращаются в исходное положение, такое, как это показано на фигуре 3. При боковой качке кузова 1 тепловоза относительно тележки 5 процесс увеличения крутильной жесткости упругих стержней 3 подобен вышеописанному, с той лишь разницей, что в восприятии таких колебаний участвуют не все устройства, показанные на фиг. 2, а только их пара, расположенная слева или справа чертежа, при этом, например, упругие стержни 3, расположенные слева на фиг. 2, увеличивают свою крутильную жесткость, а находящиеся справа, наоборот, ее снижают. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.After the disappearance of the dynamic load, which caused the angular rotation of the levers 2 and the movement along the arrow E of the crackers of the wedge shape 12, these parts return to their original position, such as shown in figure 3. When side rolling the body 1 of the locomotive relative to the truck 5, the process of increasing the torsional stiffness of elastic rods 3 is similar to the above, with the only difference being that not all devices shown in FIG. 2, but only their pair, located on the left or right of the drawing, while, for example, elastic rods 3, located on the left in FIG. 2, increase their torsional stiffness, and those on the right, on the contrary, reduce it. Further, the processes described may be repeated repeatedly.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как использование его в практике позволит повысить плавность хода тепловозов.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, since using it in practice will increase the smoothness of the diesel locomotive.

Claims

A diesel locomotive consisting of a body connected with a pair of triaxial bogies using pivots and central suspension made in the form of helical cylindrical compression springs, characterized in that on each of the bogies in their longitudinal plane at the same distance relative to the axis of symmetry passing through the pivots, there are elastic rods, some ends of which are equipped with levers interacting with the underbody, and others are slots movably placed in supports rigidly mounted on carts, each of the elastic rods by their slots it is interconnected with mates, made in square-shaped cups, movably installed in one of the supports, and in the internal cavities of the cups there are screw compression springs in contact with both their internal end walls and the ends of the elastic rods, each of the cups having external end inclined surfaces interacts with wedge-shaped crackers movably mounted in guides rigidly mounted on carts, and their surfaces facing the body are made flat and ntaktiruyut with said underbody locomotive.