Колесная пара рельсового транспортного средства

 

Сущность изобретения: колесная пара содержит колеса с ребордами, закрепленные на концах пустотелого барабана Я Подшипниковая опора 5 смонтирована на цапфе 4 рамы тележки и заведена внутрь барабана 2. Между подшипниковой опорой 5 и внутренней поверхностью барабана 2 установлен кольцеобразный амортизирующий элемент 6, работающий по типу резинометаллического амортизатора Во внутреннем объеме барабана 2 возможно размещение не только тормозного механизма 12. но и приводного двигателя и других вспомогательных агрегатов. Изменение традиционной схемы установки колес 1 относительно рамы тележки позволяет при повышении надежности и долговечности пэры обеспечить и безопасность эксплуатации , особенно при сходе колесной пары с рельсового пути. 2 злф-лы, 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российскей Федерации пе патентам и теварным знакам (21) 4945565/11 (22) 140691 (46) 30.11.93 Бкж Na 43-44 (76) Андреев Дмитрий Владимирович (54) КОЛЕСНАЯ ПАРА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Сущность изобретения: колесная пара содержит колеса с ребордамц закрепленные на концах пустотелого барабана 2 Подшипниковая опора 5 смонтирована на цапфе 4 рамы тележки и заведена внутрь барабана 2. Между подшипниковой опорой

5 и внутренней поверхностью барабана 2 установ(и) RÖ (11) 2003480 Cl (51) В60В37 08 лен кольцеобразный амортизирующий элемент 6, работающий по типу резннометаллического амортизатора Во внутреннем объеме барабана 2 возможно размещение не только тормозного механизма 12, но и приводного двигателя и других вспомогательных агрегатов. Изменение традиционной схемы установки колес 1 относительно рамы тележки позволяет при повышении надежности и долговечности пары обеспечить и безопасность эксплуатации, особенно при сходе колесной пары с рельсового пути. 2 здф-лы, 1 ил.

2003480

Изобретение относится к рельсовому транспорту, в частности к ходовой части вагонов железнодорожного подвижного состава.

Иэвесгна колесная пара для железнодорожного подвижного состава, содержащая закрепленные на оси ребордные колеса в виде плоских колец, подшипниковые опоры для связи вращаощейся оси с рамой тележки, а также коэьцеобразные упругие амортизирующие элементы (авторское свидетельство СССР N 1618676, кл. В 60 8

37/10, 1986), Известная колесная пара обладает рядом положительных качеств, заключающихся в ведении между ребордной частью колеса и ступицей амортизирующего упругого элемента, работающего на сжатие и на сдвиг. Сжимающее усилие появляется е результате действия радиальной нагрузки, а сдвигающее усилие возникает от взаимодействия реборды колеса с боковой поверхностью головки рельса. Амортизирующий элемент, надежно удерживая ребордную часть колеса на головке рельса, исключает передачу возмущающих усилий на тележку, обеспечивая благоприятные условия работы подвески и, в случае наличия привода колесной пары, механизма передачи крутящего момента, Недостатки этой конструкции — ee построение по традиционной схеме, заключающейся в монтаже колес на оси и размещении тормозных и других механизмов в околоколесном пространстве, ударные нагрузки на подшипниковые опоры иэ-за неточностей укладки рельсового пути, наличия стыков и т.д. В результате качения колес по такому рельсовому пути пиковые ударные нагрузки непосредственно передаются в первую очередь подшипниковым опорам, что, естественно, снижает их долговечность. В прототипе этот недостаток частично устраняется введением амортизирующего элемента, Но из-за места его установки этот элемент приходится выполнять значительных размеров, что приводит к большому расходу материала и некоторым технологическим трудностям изготовления крупногабаритного элемента с определенными демпфирующими свойствами, Другим большим недостатком является . потеря устойчивости состава при сходе колесной пары с рельсового пути. Как правило, ребордами колес прорезается шпальное полотно. При этом разное сопротивление продавливанию под колесами одной оси приводит к появлению момента разворачивающего ележку и колесные. пары, и опрокидывания вагона или железнодорожной тележки.

Торможение таких колес обеспечивается с внешней их поверхности по ограниченному участку дуги реборды. Это приводит к созданию большого количества тормозных механизмов на одну тележку и расчет значительногоусилия в фрикционной паре. Внеш10 не расположенный тормозной механизм в данном случае подвержен воздействию внешних климатических условий. Кроме того, при торможении происходит ужесточение подвески (т.е. практически она выводится из работы), что приводит к передаче всех динамических усилий уже на платформу.

Указанные недостатки традиционной схемы, по которой выполнена известная ко20 лесная пара, принятая за прототип, существенно влияют на надежность колесной пары, ее безопасность в эксплуатации, Цель изобретения — повышение надежности и безопасности эксплуатации при сходе тележки с рельсового пути. упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в колесной паре для железнодорожного подвижного состава, содержащей закреплен30 ные на оси ребордные колеса в виде плоских колец, подшипниковые опоры для связи вращающейся оси с рамой тележки, а также кольцеобразные упругие амортизирующие элементы, ось выполнена в виде пустотело35 го барабана, на концах которого закреплены ребордные колеса, торцовая поверхность которых расположена в плоскости торца барабана. Подшипниковые опоры смонтированы на цапфах рамы те40 лежки внутри барабана. а кольцеобразные упругие элементы смонтированы между внутренней поверхностью барабана и наружной обоймой подшипниковой опоры.

Упругие элементы выполнены резинометал45 лическими.

Разность между наружными радиусами колеса по месту его контакта с головкой рельса и барабана равна высоте головки рельса от плоскости шпального полотна. о0 цапфа выполнена полой для подвода магистралей питания и управления к размещенным внутри барабана силовому приводному двигателю и тоомозному механизму.

Сравнение заявленного решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретения "новизна".

Повышение надежности колесной пары, повышение безопасности ее эксплуатации при сходе тележки с рельсового пути, а также простота конструкции указывает на соот2003480

10

30

55 ветствие заявленного решения критерию изобретения "положительный эффект".

При изучении других известных технических решений в данной и других областях техники и науки не было выявлено сходных в части реализации отличительных признаков решений, что позволяет установить соответствие заявленного предложения критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже изображена колесная пара, продольный разрез.

Колесная. пара включает в себя ребордные колеса 1, жестко закрепленные известными способами на оси, выполненной в виде пустотелого барабана 2. Рама 3 тележки (показана частично) снабжена цапфой 4, которая в качестве одного из возможных вариантов может быть выполнена также полой. На цапфе 4 смонтирована подшипниковая опора 5. Подшипниковая опора 5 может быть расположена непосредственно в плоскости, проходящей через ребордное колесо 1 или вне этой плоскости, если такой монтаж определен расчетами жесткости и необходимости размещения дополнительных аксессуаров жизнеобеспечения работоспособности колесной пары на цапфе.

Между наружной обоймой подшипниковой опоры 5 и внутренней поверхностью барабана расположен амортизирующий кольцеобразный упругий элемент 6, выполненный, например, как и в прототипе, из резинометаллического материала, обладающего с одной стороны определенной жесткостью для сохранения формы и упругостью для гашения нагрузок. Таким образом, видно, что барабан с колесами 1 установлен на цапфе с возможностью вращения, но с сохранением плавающего подвеса, т,е. с возможностью относительных смещений от цапфы.

Особенностью конструкции является то, что торцевые поверхности ребордных колес 1 расположены в плоскости торца барабана 2. т.е, узел получается без выступающих элементов.

Разность наружных радиусов ребордного колеса 1 и барабана 2 выбирается равной высоте головки рельса 7 от плоскости шпального полотна 8 и в общем виде может быть представлено равенством i 1, где!— разность наружных радиусов ребордного колеса по месту его контакта с головкой рельса и барабана, f1 — высота головки рельса.

Возможны и другие варианты соотношений. но представленный характеризует наиболее оптимальный случай. Это определяется следующим. При сходе колесной пары с рельсового пути одно колесо оказывается на шпальном полотне 8 между рельсами 7, а другое оказывается с внешней стороны рельс. Но в данном случае колесо 1 будет вывешенным, так как барабан ляжет на рельс 7. В этом случае отсутствует либо сведен к минимуму перекос в вертикальной плоскости оси колесной пары. и платформа, просев, сохраняет горизонтальное положение, а состав может продолжать движение до полной остановки без опрокидывания вагонов. Данная ко струкция колесной пары позволяет продолжать движение состава даже при сходе колес с рельсового пути, что, существенно повышает безопасность эксплуатации подвижного состава, оснащенного такой колесной парой.

Для варианта приводной колесной пары возможно размещение внутри барабана обратимого приводного электродвигателя с закреплением в моторной части 9 на внутренней поверхности барабана 2 ротора 10, а на цапфе — статора 11. Подводка магистралей управления и питания проходит по полости выполненной для этого пустотелой цапфы 4, Как ведомая, так и ведущая колесные пары по данной конструкции оснащаются тормозными механизмами 12. например, колодочного типа, с закреплением фрикционных элементов 13 на цапфе, а опорных элементов 14 на внутренней поверхности барабана 2. Подвод. питающих магистралей также можно обеспечить через полость цапфы 4. Видно, что при такой компоновке можно реализовать большие поверхности трения в тормозном механизме 12, что выгодно отличает предлагаемую конструкцию от известной по прототипу.

Работает колесная парэ следующим образом.

В ведомом варианте исполнения происходит перекатывание ребордных колес 1 под действием толкающего усилия подвижного состава. Пиковые нагрузки от рельсового пути воспринимаются амортизирующими элементами 6 без передачи на подшипниковые опоры 4. Подшипниковые опоры работают в нормальных условиях только на качение. Резинометаллический амортизатор работает как и в прототипе на сжатие и на сдвиг, нейтрализуя своей работой неровности пути и пиковые нагрузки. При этом в плавающем состоянии находится система колеса-барабан, представляющая собой жесткую конструкцию, способную нести значительную нагрузку при сходе колесной пары с рельсового пути за счет опирания барабана 2 на головку рельса 7, .При торможении подается рабочий агент в управляющие полости тормоэно 0

2003480 (56) Asmpc«oe свидетельство СССР

t4 1618676, кл. В 60 В 37/10, 1986.

Формула изобретения

1. КОЛЕСНАЯ ПАРА РЕЛЬСОВОГО

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 40, содержащая закрепленные на оси колеса с ребордой, подшипникоаые опоры и коль- цеобраэные амортизирующие элементы, отличающаяся тем, что ось представляет собой пустотелый барабан, на концах кото- 45 рого зэкреялены указанные колеса, торцевые поверхности которых расположены s одних вертикальных плоскостях с соответствующими торцами барабана, при этом каждый кольцеобразный амортизирующий

Составитель Д. Андреев

Редактор Т. Павловская Техред М.Моргентэл Корректор С. Шекмар

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Рэушскэя наб., 4/5

Заказ 3298

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 механизма через полую цапфу, Прижатие фрикционных поверхностей к внутренней поверхности барабана обеспечивает торможение колесной пары. Данная компоновочная схема позволяет максимально увеличить площадь прижимаемых поверхностей, что позволяет реализовать больший тормозной момент, используя более простую отработанную конструкцию тормозного механизма, например автомобильного колодочного типа, В режиме экстренного торможения усилия захвата колес тормозными колодками максимальны. В прототипе при этом вследствие фиксации колес происходит выключение в значительной степени хода подвески.

Данное явление особо опасно при появлении сдвигающих усилий, влекущих за собой опрокидывание вагона или платформы. В заявленной конструкции исключается влияние на подвеску при торможении из-за расположения тормозных механизмов внутри барабана.

Работа колесной пары в ведущем режиме ничем не отличается от работы этой же пары в ведомом режиме. Исключением является наличие внутри барабана привода m электродвигателя, связанного непосредственно напрямую с барабаном при использовании обратимого двигателя или связанного через редуктор при использовании обычной электромашины. Ввиду того, что существо заявленного предложения касается компоновочного решения, вопросы, связанные с размещ кием и конкретным

35 подводом момента к барэбану, детально не рассматриваются, Очевидно, что использование внутреннего пространства полой оси барабана 2 многофункционально. Если по прототипу необходимые для жизнеобеспечения агрегаты располагались снаружи колесной пэры, то а заявленном решении возможно их размещение внутри барабана. Это позволит обеспечить их эзщиту от внешних воздействий, в том числе при работе а агрессивных средах. Такое решение также позволяет благоприятно решить вопрос шума и вибрации в сторону их уменьшения. Ограниченный внутренний объем также позволяет снизить вероятность распространения возгорания и позволяет меньшими средствами обеспечить пожэротушенив.

Изобретение позволяет за счет изменения комгюновочной схемы повысить надежность колесной пары, ее долговечность за счет разгрузки подшипниковых опор от динамических нагрузок, улучшить безопасность эксплуатации за счет обеспечения возможность перемещения вагона или платформы по рельсовому пути даже в случае схода колесной пары с рельс, Конструкция ме только проста в схемном решении, но и позволяет использовать новые материалы, упрощенныв технологии, обеспечивая более высокив результаты по сравнению с прототигюм. элемент установлен между внутренней поверхностью барабана и внешним кольцом подшипниковой опоры с внутренним кольцом для опирэния на цапфы рамы тележки.

2. Колесная пара по п.1, отличающаяся тем, что указанные амортизирующие элементы выполнены резиномвтэллическими.

3. Колесная пара по п,1, отличающаяся тем, что разность между радиусами поверхности качения колеса и барабана равна расстояние от поверхности шпалы до поверхности катания головки рельса.