Локомотив
ЛОКОМОТИВ, содержащий кузов с автосцепкой, связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которых смонтированы двигатели, сориентированные опорнь л узлами на раму тележек к центру локомотива; отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной эффективности , опоры кузова на тележку снабжены пружинами , причем отношение жесткостей пружин буксового подвешивания и пружин опор определяется следуюш.им выражением V (д. -g)(QiC2+ Q OJ-fc.-fC)ji 3
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
4(5D В 61 F 5/24
Р
f $6> "Pb
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
5(а + а,)(а,-С,) f,+3(à,ñ,-а,С,) VU2. 7
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3643262/27-11 (22) !9.09.83 (46) 07.02.85. Бюл. № 5 (72) T. А. Тибилов и Ю. А. Ермолов (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (53) 625.282-843.6 (088.8) (56) 1. Панов Н. П. Тепловозы. Конструкция, теория и расчет. М., «Машиностроение», 1976, с. 386. (54) (57) ЛОКОМОТИВ, содержащий кузов с автосцепкой, связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которых смонтированы двигатели, сориентированные опорш.,i узлами на раму тележек к центру локомотива, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной эффективности, опоры кузова на тележку снабжены пружинами, причем отношение жесткостей пружин буксового подвешивания и пружин опор определяется следующим выражением
V,.SU„. 1138337 А фд(а,— а) aiC а с, -(c,+C
1 где, — отношение высоты шкворня над уровнем пятна контакта колеса колесной пары к высоте оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары;
1, — отношение жесткости буксового подвешивания, приходящегося на одну ось, к жесткости опорных пружин кузова, расположенных с одной стороны шкворня; а, расстояние от центра кузова локомотива до соответствующей пружины опоры кузова;
c z — - расстояние от шкворня до соот1 ветствующей пружины опоры кузова; с — расстояние от оси колесной пары до опорного узла на раму; р — диаметр колеса;
H — - высота оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары.
Изобретение относится к области передачи тягового усилия между тележкой и кузовом локомотива и предназначено для использования на железнодорожном транспорте.
Известен локомотив, содержащий кузов с автосцепками, связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которых смонтированы двигатели, сориентированные опорными узлами на раму тележек к центру локомотива (!).
Недостатком известного локомотива являются большие изменения нагрузок колесных пар на рельсы, что ухудшает эксплуатационные качества локомотива.
Цель изобретения — повышение эксплуатационной эффективности.
Поставленная цель достигается тем, что в локомотиве, содержащем кузов с автосцепками. связанный через шкворни и расположенные вокруг них, образуя в плане четырехугольники, боковые опоры с двумя трехосными тележками, на осях которых смонтированы двигатели, сориентированные опорными узлами на раму тележек к центру локомотива, опоры кузова на тележку снабжены пружинами, причем отношение жесткостей пружин буксового . подвешивания и пружин опор определяется следующим выражением 30
Q а,а)( за+а а
) ц;-а,)(а,С а,с, — с +сг)
= З(p, +а,)(а, — с,) f 3(а,с,-агС,) 1138337
Локомотив, содержащий кузов 1, две
1ележки 2, комплект пружин 3, шкворни 4. трехосные тележки с двигателями 5, направленными узлами опоры на раму тележки к центру локомотива, опорные пружины кузова расположены по четыре на каждой тележке так, что в плане они образуют прямоугольник, внутри которого закрепляется шкворень.
Устройство работает следующим образом
При реализации силы тяги локомотивом происходит отклонение кузова и тележек от положения (на фиг. 2 показано штриховыми линиями) . В результате кузов и тележки займут новое положение равновесия (на фиг. 2 показано сплошными линиями).
Положение каждого тела характеризуется углом поворота и вертикальным перемещением.
Таким образом, вводятся следующие, координаты:
А — угол поворота кузова; — вертикальное перемещение кузова; ; — угол поворота соответствующей тележки; — вертикальное перемещение соответствующей тележки.
Максимальная реализация силы тяги происходит при условии
= г= О.
Это условие выполняется при выполнении соотношения где, — отношение высоты шкворня над уровнем пятна контакта колеса колесной пары к высоте оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары; — отношение жесткости буксового 40
) t подвешивания, приходящегося на одну ось, к жесткости опорных пружин кузова, расположенных с одной стороны шкворня; расстояние от центра кузова локомотива до соответствующей пружины опоры кузова; расстояние от шкворня до соответствующей пружины опоры кузова; г — расстояние от оси колесной пары gp до опорного узла на раму двигателя;
D — диаметр колеса;
H — высота оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого локомотива; на фиг. 2 — схема, поясняющая вывод необходимых соотношений. где — отношение высоты шкворня над 1 уровнем пятна контакта колеса колесной пары к высоте оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары;
1 -отношение жесткости буксового подвешивания, приходящегося на одну ось, к жесткости опорных пружин кузова, расположенных с одной стороны шкворня; а, г — расстояние от центра кузова локомотива до соответствующей пружины .опоры кузова; с, q — расстояние от шкворня до соответствующей пружины опоры кузова;
С - расстояние от оси колесной пары до опорного узла на раму тележки двигателя;
Р— диаметр колеса;
Н вЂ” высота оси автосцепки над уровнем пятна контакта колеса колесной пары.
Этот результат получается при рассматривании взаимодействия элементов локомотива при реализации силы тяги согласно схеме (фиг. 2).
1138337
В соответствии со схемой математическое описание взаимодействия элементов локомотива сводится к следующим уровням равновесия этих элементов.
Система уравнений для кузова
6F(H — h) — R,à, — Ryan+ Rha+ R,à, = О; — R,— 14 — Rh R — — О, (2) где Н вЂ” высота оси автосцепки над уровнем головки рельса;
h — высота шкворня над уровнем пятна контакта колеса; 10
1}- - » — силы натяжения опорных пружин кузова;
К1 — — ((4t4di) — (di+4ic») ) К,;
R, = ((4+АЬ) — (А — „с ) (K,;
R, = ((4 — "é) — (ба+ 4 с ) ) К,;
R, = =((4 — Ldi) — (62 — 4с,) ) К,; п-и,(а, e,).}:3: ьп,=к,(м; б,)-(B вп кЕ Рй ьП5Ко ГВ ьП;- К,(-И, 4)+}:g; a f4-K,(-14,-4.)-FP ° где Ki — жесткость опорных пружин, 20 расположенных с одной стороны шкворня.
h П1 — ьП вЂ” изменения реакции со сторонь рельсов для соответствующей оси.
Система уравнений равновесия для пер- 25 вой тележки — P„.d — Ж + Zq + Pç d+ Zqh+ R c,— — R,c,+3F(h — - ) =0; — К+К вЂ” Р,— Р,— Р— ÇZ=O (3) где } сила тяги двигателя; 30 и,, -q -расстояние от точки подвески двигателя до оси средней колесной пары тележки; - - - -сила, возникающая в подвеске к«c D двигателя;
Р, — P — силы, возникающие в буксо- 35 вом подвешивании, причем
Р =Кг(d< +А)
Рг=К,d>., Р, =К,(— И,+4), где с(- расстояние между колесными па- 40 рами;
К вЂ” жесткость буксового подвешивания, приходящаяся на одну ось.
Система уравнений равновесия для второй тележки — P»d+ Zq +Zq< — Zq +Рс д+ЗР(Ь+)+
+ Rich Я4с = 0; — P, — P — Ph + К + R»,+ ÇZ = 0; (4)
Р» = K h(d + А)
Р5 КФ?
P =К,(— И,+Ь.
Решая полученную систему шести уравнений (2), (3) и (4), получаем
8,- -(; (1-4- z {31 1i(а,+a.)(а,-с,)+3y,(а,с,-a,c,)лги — щ (a,-a,)(a,с,+a.c,)+ (c, +c,) ).(6 А(В+Я)
+ (, Ц)(а» +а,)+ с((а,-аг) 3 (а,С, — а1 с,) ),(5) где,= ., h .
fà
Приравнивая выражение (5) нулю, получаем выражение (1), дающее условие компенсации момента, приложенного к тележке.
Расчеты, показывающие эффективность предлагаемой конструкции, проведены на примере тепловоза 27Э 116. Этот тепловоз серийного изготовления имеет следующие параметры: }1=1,02 м, К,=244 кгс/мм, К =
= 1000 кгс/мм.
При таких условиях коэффициент использования сцепного веса составляет 88 /О. При,. выборе параметра К, согласно соотношению (1) получаем, что при h = 1,02 м, Кг =
=244 гс/мм, К» — — 7000 кгс/мм коэффициент использования сцепного веса составляет 951.
Как видно из приведенных данных, выбор параметров локомотива указанным образом позволяет повысить коэффициент использования сцепного веса на 5 — 7О/О. Это является одним из возможных способов повышения провозной и пропускной способности железных дорог.
113833?
Составитель М. Жарцова
Редактор Т. Кугрышева Техред И. Верес Корректор С. Черни
Заказ 106!8/14 Тираж 493 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
