Устройство для автоматического управления тележками локомотива в кривых участках пути

 

Изобретение относится к железнодорожному транспортному машиностроению. Устройство содержит упругие элементы, представляющие собой две упругие параллельные друг другу и расположенные с зазором в горизонтальной плоскости балки. Балки средними частями жестко закреплены в ползуне, установленном с возможностью свободного перемещения в поперечном относительно продольной оси рамы локомотива направлении по двум направляющим. Концы этих направляющих жестко закреплены на раме локомотива. В зазоре между концами упругих балок размещены головки кронштейнов, жестко закрепленных посередине концевых балок тележек. Обеспечивается снижение интенсивности износа гребней колесных пар локомотива. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспортному машиностроению и может быть использовано в локомотивах.

Типовые решения установки экипажных тележек локомотивов под их рамами не обеспечивают нормального взаимодействия колесных пар с рельсами железнодорожной колеи, что выражается в интенсивном износе гребней колес и боковых поверхностей головок рельсов, особенно в кривых участках пути.

Причина в том, что передние, по ходу движения локомотива, колесные пары тележек в кривых участках пути настолько прижимаются своими гребнями к головке наружного рельса, что возникающая при этом сила трения разворачивает тележку в положение режима заклинивания, в результате чего возникает сопротивление движению локомотива и резко увеличивается интенсивность износа гребня колеса и боковой поверхности головки рельса.

Известны решения, направленные на предупреждение сверхоптимального разворота экипажных тележек локомотива, из числа которых теоретической работоспособностью обладает группа устройств, например, по а.с. СССР N 799995, кл. 61 F 5/38, где для уменьшения направляющих усилий набегающих колес тележек локомотива применен расположенный перпендикулярно оси локомотива силовой цилиндр, одним концом шарнирно связанный с наружным концом рамы тележки, другим - с рамой локомотива. Устройство снабжено гидроцилиндром с датчиком поворота локомотива в виде закрепленного на наружном конце рамы тележки двух электрических катушек с незамкнутыми сердечниками, ветви каждого из которых расположены симметрично головке рельса.

Эта группа устройств характерна сложной и ненадежной в эксплуатации конструкцией и по этой причине не может претендовать на практическое применение.

К другой группе решений, в основу которой положен принцип автоматической адаптации экипажных тележек локомотива ко всей совокупности факторов, способствующих заклиниванию тележек в кривых участках пути, относятся те, где в качестве датчика выступает рельсовая колея, а исполнительным органом является простое механическое устройство, обеспечивающее совместную работу всех тележек локомотива, направленную на устранение заклинивания тележек в рельсовой колее, см. например. а.с. СССР N 119747, кл. B 61 F 5/00 "Сочленение тележек железнодорожного транспорта".

Вторая группа известных решений является более перспективной и может найти практическое применение, поскольку предполагает простое и надежное механическое устройство.

В качестве прототипа предлагаемого устройства принято техническое решение по а. с. СССР N 1194747, кл. B 61 F 5/00, содержащее две диагонально расположенные тяги, каждая из которых одним концом соединена с одной из тележек транспортного средства непосредственно, а другим шарнирной соединена с другой из тележек через устройство изменения длины тяги, которое выполнено в виде упругого элемента, одним концом закрепленного на плите, шарнирно связанной с рамой одной из тележек, а другим - со штоком, проходящим через отверстие в плите и шарнирно сочлененным с другим концом каждой тяги.

Недостатки прототипа.

1. При движении локомотива по прямым участкам пути, который имеет неисправности колеи в плане, даже в пределах допустимых нормами ее содержания, тележки не удерживаются устройством от неизбежных и нежелательных разворотов, что углубляет расстройство колеи в плане и повышает интенсивность износа колес и рельсов.

2. При движении локомотива в кривой в работу может включиться любая из тяг или обе тяги одновременно, а не та тяга, которая должна работать на сжатие (кстати, если диагональные элементы должны работать только на сжатие, то они не могут называться тягами).

Скорее и чаще всего будет наблюдаться положение, когда обе тяги и соответствующие им штоки встанут в прямые линии и это положение сохранится и при выходе из кривой на прямой участок пути, и тогда окажется, что обе тележки усилиями упругих элементов принудительно будут развернуты.

Такой вывод напрашивается из следующих соображений: если мягкие пружины удерживают тягу и шток в прямой линии на кривом участке пути, то обязательно это будет иметь место и при выходе локомотива на прямой участок пути.

3. Устройство изменения длины тяги излишне сложное и делает работу сочленения не предсказуемой, а следовательно, ненадежной.

Ставится задача получить устройство, сочленяющее экипажные тележки, обеспечивающее нормальную работу последних при прохождении локомотива как в прямых, так и в кривых участках пути и лишенное недостатков прототипа.

Для решения поставленной задачи в устройстве, содержащем сочленяющую экипажные тележки конструкцию, сочленяющая конструкция выполнена в виде двух упругих балок, расположенных параллельно друг другу в горизонтальной плоскости с зазором между ними, которые в средней своей части жестко закреплены в ползуне, установленном с возможностью свободного перемещения в поперечном, относительно продольной оси рамы локомотива, направлении в двух направляющих, концы которых жестко сочленены с рамой локомотива, при этом концы упругих балок своими зазорами свободно заведены в головки кронштейнов, жестко укрепленных посередине концевых балок тележек. Упругие балки по разным сторонам от ползуна снабжены охватывающими их хомутами, которые установлены на этих балках с возможностью свободного скольжения по ним и связаны с головками кронштейнов с помощью шатунов.

Выполнение устройства в виде двух упругих балок с зазором между собой, средняя часть которых жестко закреплена в ползуне, свободно перемещающемся в поперечном направлении относительно продольной оси рамы локомотива по двум направляющим, концы которых жестко закреплены на раме локомотива, и при этом концы упругих балок своими зазорами заведены на головки кронштейнов, жестко закрепленных на концевых балках тележек, позволяет при движении локомотива по прямому и кривому участкам пути удерживать продольные оси тележек строго по оси колеи и, следовательно, исключить тенденцию к заклиниванию тележек в рельсовой колее.

Установкой на концах упругих балок охватывающих хомутов, связанных с головками кронштейнов шатунами, достигается возможность автоматической настройки требуемой жесткости концов упругих балок в зависимости от радиуса кривой, которая должна увеличиваться в зависимости от радиуса кривой.

На фиг. 1 показана экипажная часть локомотива с устройством для автоматического управления тележками локомотива на прямом участке пути; на фиг. 2 - то же на кривом участке пути.

Устройство для автоматического управления тележками локомотива включает две направляющих 1, жестко закрепленных своими концами в средней части рамы локомотива 2, ползун 3, установленный в направляющих 1 с возможностью свободного перемещения в последних, две упругие балки 4, средние части которых жестко закреплены в ползуне 3, а концы их обращены в стороны тележек 5 и 6, причем обе балки установлены параллельно друг другу в горизонтальной плоскости с зазором между ними, два хомута 7, охватывающие балки 4 и находящиеся по разным сторонам от ползуна 3 с возможностью свободного перемещения по ним, два кронштейна с головками 8, жестко закрепленные на концевых балках тележек 5 и 6, и два шатуна 9, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с соответствующей головкой 8 и с хомутом 7.

Устройство работает следующим образом.

При выходе локомотива на кривую тележки 5 и 6 относительно шкворневых осей 10 поворачиваются и с помощью головок 8, находящихся в зазоре между концами балок 4, смещают их, а следовательно, и ползун 3 по направляющим 1 в направлении от центра кривой, в результате чего тележки фиксируются в положении, соответствующем радиусу данной кривой и каждая из тележек удерживается в этом положении реакциями концов упругих балок P₅ и P₆ (см. фиг. 2).

Величины реакций P₅ и P₆ изменяются автоматически в зависимости от радиуса кривой. Чем меньше радиус кривой, тем большее значение реакций P₅ и P₆, что обеспечивается сдвижкой хомутов 7 по балкам 4 в сторону их торцов с помощью шатунов 9, которыми хомуты 7 связаны с головками 8, а последние с уменьшением радиуса кривой удаляются от центра тележки.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления тележками локомотива, содержащее упругие элементы, отличающееся тем, что упругие элементы представляют собой две упругие параллельные друг другу и расположенные с зазором в горизонтальной плоскости балки, которые средними своими частями жестко закреплены в ползуне, установленном с возможностью свободного перемещения в поперечном относительно продольной оси рамы локомотива направлении по двум направляющим, концы которых жестко закреплены на раме локомотива, а в зазоре между концами упругих балок размещены головки кронштейнов, жестко закрепленных посередине концевых балок тележек.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено двумя хомутами, охватывающими упругие балки по разным сторонам от ползуна и которые установлены на упругих балках с возможностью свободного скольжения по ним и связаны с головками кронштейнов с помощью шатунов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2