RU32741U1 - Тележка для экипажей железных дорог - Google Patents

Description

2003115288

||11||1Ш11П|1РРЦ

МПК: B61F5/00

ТЕЛЕЖКА ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к ходовым частям экипажей железных дорог.

Известна тележка, включающая в себя две колесные пары, каждая из которых содержит два колеса на одной оси с внутренними буксами, надрессорную балку, опертую на две боковые рамы с рессорными комплектами (Железные дороги мира, 1998, №3, с. 17.),

Известна тележка ( выбранная за прототип), включающая в себя две колесные пары, каждая из которых содержит два колеса на одной оси с наружными буксами, надрессорную балку, опертую на две боковые рамы с рессорными комплектами (Вагоны, учебник для вузов железнодорожного транспорта, Шадур Л.А. и др. М.: Транспорт. 1980, с. 182.).

Однако, приведенные выше известные тележки выполнены по традиционной схеме, предусматривающей опирание боковых рам на одну ось колесной пары только в двух сечениях, несовмещение центров приложения равнодействующих сил опирания надрессорной балки на боковые рамы и средних линий катания колес в одной вертикальной плоскости.

Недостатком таких тележек являются дополнительные динамические эффекты, возникающие за счет их бессвязевой конструктивной схемы и несимметричного распределения относительно линии катания колеса статической нагрузки на одну ось колесной пары в условиях возрастания грузоподъемности и скорости поездов, Бессвязевость тележки сказывается на повышенном отклонении ее от прямоугольности в плане, на увеличении концентрации энергии в области контактного взаимодействия колеса и рельса. Несимметричное устройство боковых рам и буксовых узлов

относительно линии катания колеса вызывает дополнительно десятикратное увеличение прогибов шейки, других участков оси и углов поворота колес в плоскости изгиба, что создает условия накопления повреждений и разрушений элементов подшипника, узла соединения колеса во время движения поезда.

Дополнительные динамические эффекты проявляются в указанных выше условиях в виде дополнительных ударных воздействий на элементы ходовых частей, рельсов, что приводит к неизбежному повьппению износов, повреждений оси, колес, буксовых узлов и торцовых креплений, боковых рам, надрессорной балки, элементов пути, опасности схода колеса с рельса.

Задачей полезной модели является увеличение срока службы ходовых частей и элементов железнодорожного пути, уменьшение эксплуатационных затрат, повышение безопасности движения поездов за счет оптимального распределения нагрузки на ходовые части подвижного состава.

Технический результат достигается тем, что тележка для экипажей железных дорог, включающая в себя две колесные пары, каждая из которых содержит одну ось, на которой смонтированы два колеса, буксы, надрессорную балку, опертую на две боковые рамы с рессорными комплектами, отношение диаметра отверстия полой оси колесной пары к наружному диаметру в пределах от 0.4 до 0.6, две боковые рамы выполнены с возможностью опирания на одну ось колесной пары в четырех сечениях симметрично относительно средней линии катания колеса на две внутренние и две наружные буксы через надбуксовые упругие элементы, надрессорная балка выполнена с возможностью совмещения центров приложения равнодействующих сил опирания ее на боковые рамы и средних линий катания колес в одной вертикальной плоскости.

//

Наличие новых элементов и связей позволяет, сохраняя как существующие скорость и нагрузку на тележку, так и тенденцию на их увеличение, уменьшить износы, повреждения оси, колес, буксовых узлов и торцовых креплений, элементов пути, опасность схода колеса с рельса.

На фигЛ. схематично изображена предлагаемая тележка, вид сбоку; на фиг. 2.-ТО же, в плане; на фиг. 3 разрез по А-А.

Тележка для экипажей железных дорог включает в себя две колесные пары, каждая из которых содержит одну полую ось 1, на которой смонтированы два колеса 2, две наружные 3 и две внутренние 4 по отношению к колесам 2 буксы, которые размещены на одной оси 1 в четырех сечениях симметрично относительно средних линий 5 катания каждого колеса 2, надрессорную балку 6, опертую на две боковые рамы 7 с рессорными комплектами 8, отношение диаметра отверстия полой оси колесной пары к наружному диаметру в пределах от 0.4 до 0.6, надрессорная балка 6 выполнена с возможностью совмещения центров 9 приложения равнодействующих сил опирания ее на боковые рамы 7 через комплекты рессорного подвешивания 8 и средней линии 5 катания колеса в одной вертикальной плоскости, две боковые рамы 7 выполнены с возможностью опирания на одну ось 1 в четырех сечениях симметрично относительно средней линии катания колеса 2 на две вщтренние 4 и две наружные 3 буксы через надбз совые упругие элементы 10.

Тележка для экипажей железных дорог работает следующим образом. Нри совмещении в одной вертикальной плоскости со средней линией катания 5 колеса центров 9 приложения равнодействующих сил опирания надрессорной балки 6 через комплекты 8 центрального рессорного подвешивания на боковые рамы 7 обеспечивается симметричное распределение статической нагрузки от кузова вагона на боковины боковых рам 7, на две буксы 3 и две бутссы 4 одной оси колесной пары относительно средней линии 5 катания колеса. Нри этом пролет и

масса надрессорной балки уменьшаются до 30%, что приводит к существенному эффекту: в наиболее опасном сечении (середина пролета, где кузов вагона опирается на подпятник) балки максимальный изгибающий момент и напряжения в статике уменьшаются более, чем на 30%. Вертикальное перемещение середины пролета надрессорной балки с подпятниковым узлом уменьшается более, чем в два раза, углы поворота торцевых сечений балки, где происходит ее опирание на боковые рамы, уменьшается более чем в 1.5 раза. Уменьшение массы балки на 30 % при циклически изменяюпщхся напряжениях, при наличии концентраторов напряжений в пятниковом узле, может привести к )пвеличению ресурса надрессорной балки более, чем в два раза.

Симметричное относительно линии катания 5 колеса 2 размещение пружин центрального подвешивания 8 обеспечивает равномерное распределение сил реакций на опорную поверхность надрессорной балки 6, что устраняет дополнительные силы удара и повышает динамическое качество рессорного подвешивания.

При симметричной передаче нагрузки на боковую раму 7 относительно линии катания 5 колеса 2 устраняются дополнительные касательные напряжения в опасных сечениях боковой рамы, где происходит опирание боковин на четыре буксовых узла одной оси колесной пары, что должно увеличить ресурс боковых рам более, чем в два раза.

Симметричное относительно линии катания 5 колеса вертикальное нагружение буксовых узлов 3, 4 приводит к существенным положительным следствиям в работе буксовых подшипников и оси колесной пары. Так, для буксового подшипника, представляющего собой трехслойную конструкцию (внутреннее, наружное кольца, как замкнутые цилиндрические оболочки, и дискретно размещенные между ними ролики), плохо приспособленную для сопротивления радиальным

контактным силам в условиях изгиба колец-цилиндров совместно с шейкой оси, создаются благоприятные условия для работы подшипника, т.к. практически исключается изгиб шейки оси и колец-цилиндров. В условиях динамики это приводит к увеличению ресурса буксовых узлов более, чем в два раза. Благодаря симметрии вертикального нагружения в четырех сечениях одной оси колесной пары, статические изгибные напряжения в опасных околоступичных сечениях уменьшаются в четыре раза, а средняя часть ее освобождается от изгиба полностью. Однако разгружение от изгиба не освобождает ось колесной пары от значительных продольных сил ударного характера, возникающих при боковых ударах по гребню колеса, от сопротивления и сдвигу. Поэтому колесная пара предлагаемой тележки включает одну ось, на которую монтируются два колеса и опираются в четырех сечениях боковые рамы. Характер объемного напряженного состояния в окрестности опасных точек опасных сечений оси таков, что позволяет освободить внутреннюю часть оси колесной пары от материала, т.е. выполнить ось полой при сохранении стандартного наружного диаметра. Выбранный диапазон отношения внутреннего к нарз жному диаметру dl/d2 0.4 - 0.6 полой оси обусловлен оптимальностью между требованием обеспечения прочности в условиях сложного сопротивления (одновременно происходящие растяжениесжатие, изгиб, кручение и сдвиг) и возможностью зпменьшить необрессоренную часть тележки в среднем на 160-200кг.

Увеличение сопротивляемости перекосу рамы тележки в плане обеспечивается дополнительными связями боковых рам с колесными парами, что уменьшит угол набегания и горизонтальные поперечные силы в контактных пятнах колеса и рельса при движении в кривых или при извилистом движении на прямых участках пути.

несимметричного и нестационарного режимов нагружения колесной пары и элементов тележки, что приводит к смещению в сторону увеличения значения критической скорости, вызывающей неустойчивость, автоколебания и дополнительные боковые силы.

Claims (1)

1. Тележка для экипажей железных дорог, включающая в себя две колесные пары, каждая из которых содержит одну ось, на которой смонтированы два колеса, буксы, надрессорную балку, опертую на две боковые рамы с рессорными комплектами, отношение диаметра отверстия полой оси колесной пары к наружному диаметру в пределах от 0,4 до 0,6, отличающаяся тем, что две боковые рамы выполнены с возможностью опирания на одну ось колесной пары в четырех сечениях симметрично относительно средней линии катания колеса на две внутренние и две наружные буксы через надбуксовые упругие элементы, надрессорная балка выполнена с возможностью совмещения центров приложения равнодействующих сил опирания ее на боковые рамы и средних линий катания колес в одной вертикальной плоскости.