Патент на изобретение №2276029

(54) УСТРОЙСТВО ПРОДОЛЬНОЙ СВЯЗИ ТЕЛЕЖЕК С КУЗОВОМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТЯГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и касается устройства продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства (ТТС). ТТС содержит кузов или раму 1, тяговые тележки 3 с колесными парами 5 с буксами 6, буксовые поводки 9, соединяющие буксы колесных пар с рамами 8 тележек, шкворни или кронштейны, тяги, соединяющие тележки с кузовом или рамой. Кузов или рама снабжены шкворнями 13 или кронштейнами и соединены с шкворнями 14 или кронштейнами, которыми снабжены рамы тележек, тягами 17, расположенными в срединной вертикальной продольной плоскости ТТС между осями колесных пар, с шарнирами 18 с консистентной или жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней и тяги, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго, относительно вертикальной и поперечной осей. Технический результат – улучшение тяговых качеств ТТС, снижение динамических нагрузок, повышение допустимых скоростей движения, снижение сопротивления движению, снижение расхода топлива и износа деталей, уменьшение габарита тележки, улучшение использования подкузовного пространства. 5 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к грузовым, пассажирским, маневровым тепловозам и электровозам, и касается конструкции устройств, предназначенных для передачи силы тяги и тормозной силы от тележек на раму или кузов железнодорожного тягового транспортного средства.

Известно устройство продольной связи тележки с кузовом тепловоза ТЭ2, содержащее шкворень, установленный на кузове тепловоза, и поперечную шкворневую литую балку, приваренную своими лапами к брусковым боковинам рамы тележки, в центре которой установлен подпятник с отверстием для шкворня, а по бокам установлены скользуны (Тепловозы. С.А. Шафрановский и др., “Транспорт”, 1964, стр.270).

Известно устройство продольной связи тележки с кузовом тепловоза 2ТЭ116, содержащее шкворень, установленный на кузове тепловоза, и продольную шкворневую балку коробчатого сечения с прямоугольным гнездом для размещения шкворня и пружин возвращающего устройства, приваренную сверху к двум средним междурамным креплениям рамы тележки (Тепловозы, под редакцией Н.И.Панова, “Машиностроение”, 1976, стр.414).

Недостатками данных конструкций являются низкие тяговые качества, высокие динамические нагрузки в узлах экипажа особенно при движении в кривых участках пути, низкие допустимые скорости движения, высокое сопротивление движению и соответственно высокий расход топлива и высокие износы деталей и узлов экипажа.

Известно также устройство продольной связи тележки с кузовом локомотива, содержащее тяги, шарнирно соединяющие раму тележки с кузовом локомотива, каждая из которых одним концом шарнирно соединена с рычагом, который вторым концом установлен на торсионном валу, закрепленном своими концами в торцевой поперечине рамы тележки или в ее боковинах, при этом рычаг снабжен соосными с торсионным валом цапфами, которыми он закреплен в торцевой поперечине рамы тележки или в кронштейне, установленном на раме тележки (Патент РФ №2176604, кл. В 61 F 5/00).

Недостатками этого устройства являются большой габарит тележки по длине, создаваемый концевыми тягами, что затрудняет использование подкузовного пространства и может привести к росту габарита локомотива.

Техническим результатом изобретения является улучшение тяговых качеств железнодорожного тягового транспортного средства, снижение динамических нагрузок в узлах экипажа, повышение допустимых скоростей движения, снижение сопротивления движению, снижение расхода топлива и износа деталей, понижение габарита тележки по длине, улучшение использования подкузовного пространства локомотива.

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем кузов или раму с автосцепками, опирающиеся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на две, три или четыре тяговых тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни или кронштейны, тяги, соединяющие тележки с кузовом или рамой железнодорожного тягового транспортного средства, кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства, снабженные съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку, соединены со съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку, которыми снабжены рамы тележек, соединенных буксовыми поводками с буксами по одному на буксу, расположенными ниже или выше осей колесных пар, тягами, расположенными в срединной вертикальной продольной плоскости железнодорожного тягового транспортного средства между осями колесных пар каждой тележки горизонтально или под углом к горизонту на уровне осей или ниже их, с шарнирами с консистентной или с жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней и тяги, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей.

Предлагаемое устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства представлено на чертежах, где:

на фиг.1 изображено устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, общий вид;

на фиг.2 изображен вид сверху на фиг.1;

на фиг.3 изображен вид I на фиг.1, изображающий соединение съемных шкворней кузова и рамы тележки тягой с шарнирами с жидкой смазкой с обеспечением возможности их вращения относительно трех осей;

на фиг.4 изображено сечение А-А на фиг.2, изображающее соединение съемного шкворня кузова со съемным кронштейном рамы тележки тягой с шарнирами с обеспечением возможности вращения относительно вертикальной и поперечной осей со стороны кузова с жидкой смазкой и с обеспечением возможности вращения относительно трех осей со стороны рамы тележки с консистентной смазкой;

на фиг.5 изображено устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, изображающее соединение съемного шкворня кузова с несъемным шкворнем рамы тележки тягой с резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности их вращения относительно трех осей.

Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5) состоит из кузова или рамы 1, второй ступени рессорного подвешивания 2, тяговых тележек 3, тяговых электродвигателей 4, колесных пар 5, букс 6, буксовой ступени рессорного подвешивания 7, рам тележек 8, буксовых поводков 9, вертикальных гасителей колебаний 10, горизонтальных гасителей колебаний 11, ограничителей относа кузова 12, тяговых шкворней кузова 13. тяговых шкворней тележек 14, тяговых кронштейнов 15, проушин тяговых кронштейнов 16, тяг 17, шарниров 18, резинометаллических шарниров 19, кронштейнов 20, стопорных колец 21, упорных пятников 22, уплотнений 23, прокладок 24, крышек 25, систем жидкостного смазывания тяг 26, уплотнения 27, корпуса 28, упорных подшипников 29, проушин корпуса 30, осей 31, шкворневой системы жидкостного смазывания 32, осей шарниров 33, уплотнений шарниров 34, съемных кронштейнов кузова с несъемными шкворнями 35, несъемных шкворней тележек 36, фиксирующих устройств 37, защитных кожухов 38.

Технический результат изобретения достигается при любой совокупности альтернативных конструктивных элементов, приведенных в описании способа его достижения и в предметном составе изобретения.

Примеры совокупности конструктивных элементов способа достижения технического результата выглядят следующим образом:

Пример 1

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем кузов с автосцепками, опирающийся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на две, три или четыре тяговых тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни, тяги, соединяющие тележки с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, кузов железнодорожного тягового транспортного средства, снабженный съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку, соединен со съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку, которыми снабжены рамы тележек, соединенных буксовыми поводками с буксами по одному на буксу, расположенными ниже осей колесных пар, тягами, расположенными в срединной вертикальной продольной плоскости железнодорожного тягового транспортного средства между осями колесных пар каждой тележки горизонтально на уровне осей, с шарнирами с консистентной смазкой, размещаемой в полостях шкворней и тяги, с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира.

Пример 2

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем кузов с автосцепками, опирающийся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на две, три или четыре тяговых тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни, тяги, соединяющие тележки с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, кузов железнодорожного тягового транспортного средства, снабженный съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку, соединен со съемными тяговыми кронштейнами по одному на тележку, которыми снабжены рамы тележек, соединенных буксовыми поводками с буксами по одному на буксу, расположенными выше осей колесных пар, тягами, расположенными в срединной вертикальной продольной плоскости железнодорожного тягового транспортного средства между осями колесных пар каждой тележки горизонтально ниже уровня осей, с шарнирами с жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней и тяги с обеспечением возможности вращения одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей.

Пример 3

Технический результат достигается тем, что в устройстве продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащем раму с автосцепками, опирающуюся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на две, три или четыре тяговых тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни, тяги, соединяющие тележки с рамой железнодорожного тягового транспортного средства, рама железнодорожного тягового транспортного средства, снабженная съемными тяговыми шкворнями по одному на тележку, соединена с несъемными тяговыми шкворнями по одному на тележку, которыми снабжены рамы тележек, соединенных буксовыми поводками с буксами по одному на буксу, расположенными выше осей колесных пар, тягами, расположенными в срединной вертикальной продольной плоскости железнодорожного тягового транспортного средства между осями колесных пар каждой тележки под углом к горизонту на уровне осей, с резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира.

Положение буксовых поводков и тяг относительно осей колесных пар и тяг относительно горизонта являются средствами экономической и технической оптимизации тяговых и динамических качеств для каждого конкретного транспортного средства, которую проводит разработчик конкретного транспортного средства в соответствии с описанием изобретения по техническим требованиям и характеристикам, предъявляемым к этому транспортному средству техническим заданием (ТЗ) на его разработку, включающим в себя требования по величине тяги, по положению автосцепки по высоте, по величине расстояния между автосцепками, расстояния между осями колесных пар, жесткости ступеней рессорного подвешивания, типу привода, радиусу проходимой кривой и др.

Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства работает следующим образом: при включении тяговых электродвигателей 4 колесные пары 5 начинают вращаться и в зонах контакта колес с рельсами создают тяговые усилия, которые с колес колесных пар через их оси передаются на буксы 6, с которых буксовыми поводками 9 и буксовыми ступенями рессорного подвешивания 7 передаются на рамы 8 тележек 3, с которых через тяговые шкворни тележек 14 или тяговыми кронштейнами 15 с проушинами 16 и осями 33, тяги 17 с шарнирами 18, закрепленные стопорными кольцами 21 и закрытыми уплотнениями 34, или с осями 31 с корпусом 28 с проушинами 30, закрепленными на шкворне 13 упорными пятниками 22 через упорные подшипники 29, и тяговые шкворни кузова 13 с кронштейнами 20 передаются на раму или кузов 1 и далее на автосцепку.

При этом железнодорожное тяговое транспортное средство совместно с прицепным подвижным составом приходит в движение.

Расположение шарниров 18 или 19 и тяг 17 ниже уровня оси автосцепок и ниже уровня передачи тяговых усилий обычным шкворневым устройством обеспечивает выравнивание нагрузок по осям тележек (снижение разности вертикальных и тяговых нагрузок между осями тележек). При предварительных расчетах выравнивание вертикальных нагрузок на оси оценивается по выражению:

R=T·((H-h)+l·sin)/n/L,

где: Т – расчетное тяговое усилие локомотива;

Н – высота над уровнем головки рельса передачи тягового усилия тележки на кузов обычным шкворневым устройством;

h – высота над уровнем головки рельса нижнего шарниров 18 или 19, или нижней оси 31 предлагаемого устройства;

l – расстояние от первой по ходу оси тележки до дальнего относительно ее шарнира 18 или 19 или оси 31;

n – количество тележек локомотива; L-база тележки;

– угол наклона тяги 17 относительно горизонта.

Одновременно увеличение расчетного тягового усилия локомотива оценивается по выражению: Т=·2·R=2··Т·((Н-h)+l·sin)/L,

где: – коэффициент сцепления колес с рельсами в зависимости от типа привода.

Так, если для обычного шкворневого локомотива (2ТЭ116):

Т=245,2 кН; Н=1100 мм; L=3700 мм; =0,3,

то для него при использовании предлагаемого устройства с h=330 мм, l=3350 мм и =12° увеличение расчетного тягового усилия локомотива составит: Т=2·0,3·245,2·((1100-330)+3350·sin12)|3700=58,3 кН.

При этом тяга длительного режима локомотива составит:

Т_нов=245,2+58=303,5 кН

Таким образом, использование предлагаемого изобретения может увеличить тяговые качества обычного локомотива на 23,8%.

Тяги 17, установленные с обеспечением возможности вращения одного конца относительно трех осей, а второго относительно трех или двух осей, кроме выравнивания нагрузок по осям, обеспечивают возможность вращения тележек относительно кузова вокруг поперечной и продольной осей, а также поперечное перемещение тележки относительно кузова 1 величиной не ниже величины, допускаемой рессорным подвешиванием второй ступени 2 с ограничителем поперечных перемещений ограничителем относа кузова 12. Это в свою очередь приводит к эффективному гашению колебаний тележек вертикальными 10 и горизонтальными 11 гидравлическими гасителями колебаний и снижению динамических нагрузок в прямых и кривых участках пути.

Снабжение шкворней 13 и 14 полостями для заполнения жидкой смазкой и системой жидкой смазки 32 или тяг 17 системой жидкого смазывания 26 с уплотнением 23, закрытых снизу крышкой 25 с прокладкой 24 и сверху уплотнением 27, обеспечивает смазывание трущихся поверхностей шкворневых узлов и тяг длительное время без их обслуживания.

Применение тяг 17 с резинометаллическими шарнирами 19, соединяющих с помощью фиксирующих устройств 37 съемные тяговые шкворни кузова 35 с несъемными тяговыми шкворнями тележек 36, не требует дополнительного смазывания шарниров и тем самым дополнительно упрощает их эксплуатацию.

Установка защитных кожухов 38 на узлы соединения тяг со шкворнями и кронштейнами кузова и тележек обеспечивает их защиту от механических повреждений.

Все это и приводит к улучшению тяговых качеств железнодорожного тягового транспортного средства, снижению динамических нагрузок в узлах экипажа, повышению допустимых скоростей движения, снижению сопротивления движению, снижению расхода топлива и износа деталей, понижению габарита тележки по длине, улучшению использования подкузовного пространства железнодорожного тягового транспортного средства.

Формула изобретения

Устройство продольной связи тележек с кузовом железнодорожного тягового транспортного средства, содержащее кузов или раму с автосцепками, опирающиеся через пружины второй ступени рессорного подвешивания на две, три или четыре тяговых тележки с тяговыми двигателями и колесными парами с буксами, на которые через пружины буксовой ступени рессорного подвешивания опираются рамы тележек, буксовые поводки, соединяющие буксы колесных пар с рамами тележек, тяговые шкворни или кронштейны, тяги, соединяющие тележки с кузовом или рамой железнодорожного тягового транспортного средства, отличающееся тем, что кузов или рама железнодорожного тягового транспортного средства, снабженные съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку, соединены со съемными или несъемными тяговыми шкворнями или кронштейнами по одному на тележку, которыми снабжены рамы тележек, соединенных буксовыми поводками с буксами по одному на буксу, расположенными ниже или выше осей колесных пар, тягами, расположенными в срединной вертикальной продольной плоскости железнодорожного тягового транспортного средства между осями колесных пар каждой тележки горизонтально или под углом к горизонту на уровне осей или ниже их, с шарнирами с консистентной или жидкой смазкой, размещаемой в полостях шкворней и тяги, или резинометаллическими шарнирами с обеспечением возможности вращения вокруг трех осей каждого шарнира или одного шарнира каждой тяги относительно трех осей, а второго относительно вертикальной и поперечной осей.

РИСУНКИ