Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи
Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи, содержащий: подвижный диск (8), имеющий центральное сквозное отверстие и соединительное отверстие (82), расположенное снаружи центрального сквозного отверстия; и подшипник (9), имеющий внешнее кольцо, закрепленное в центральном сквозном отверстии, и внутреннее кольцо, закрепленное вокруг внешней ступицы колеса (4). Технический результат – повышение эффективности работы узла подвижного диска колесной пары. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской заявки № 2019105412424, поданной 21 июня 2019 г. и озаглавленной “Movable disk Assembly of Gauge-changing wheelset”.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящая заявка относится к технической области железнодорожного транспортного средства для колеи с переменной шириной, в частности, к узлу подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Чтобы удовлетворить требования к перевозкам между путями с разной шириной колеи в соседних странах, обычно тележки с разным расстоянием между внутренними гранями колес колесных пар, как правило, заменяют на границе между странами, но такое решение является дорогостоящим и требует много времени. Тележки для колеи с переменной шириной были изобретены в Испании, а затем в Японии, для обеспечения непрерывного движения поездов по железным дорогам с разными колеями.
[0004] Однако все традиционные конструкции для колеи с переменной шириной являются пассивными, и необходимо выполнять операции для изменения переменной ширины колеи колес, используя внешнее вспомогательное оборудование, что приводит к низкой эффективности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] (1) Технические задачи, которые необходимо решить
[0006] Настоящая заявка предназначена для решения по меньшей мере одной из технических задач, существующих на известном уровне техники или предшествующем уровне техники.
[0007] Один вариант осуществления настоящей заявки предусматривает узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи для решения проблем, которые заключаются в том, что все традиционные конструкции для колеи с переменной шириной являются пассивными, и операции по изменению переменной ширины колеи колес необходимо выполнять с помощью внешнего вспомогательного оборудования, что приводит к низкой эффективности.
[0008] (2) Технические решения
[0009] Для решения вышеописанных технических проблем один вариант осуществления настоящей заявки предусматривает узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи, который может включать:
[0010] подвижный диск, имеющий центральное сквозное отверстие и соединительные отверстия, расположенные снаружи центрального сквозного отверстия; и
[0011] подшипник, имеющий внешнее кольцо, закрепленное в центральном сквозном отверстии, и внутреннее кольцо, закрепленное вокруг внешней ступицы колеса.
[0012] В одном варианте осуществления настоящей заявки подвижный диск содержит два соединительных отверстия, симметричных относительно центрального сквозного отверстия, при этом соединительные отверстия выполнены с возможностью соединяться с механизмом поперечного привода для перемещения колеса.
[0013] В одном варианте осуществления настоящей заявки каждое соединительное отверстие обеспечено резиновым узловым элементом, каждый механизм поперечного привода содержит электрический цилиндр, имеющий выдвижной конец, обеспеченный позиционирующим утолщением и наружной резьбой; при этом выдвижной конец проходит через резиновый узловой элемент, и позиционирующее утолщение примыкает к торцевой поверхности соединительного отверстия, и на наружную резьбу навинчена гайка, которая примыкает к другой торцевой поверхности соединительного отверстия.
[0014] В одном варианте осуществления настоящей заявки подвижный диск имеет сходную ромбовидную форму, при этом верхние углы сходной ромбовидной формы выполнены в виде дуг, промежуточно соединенных со смежными сторонами, при этом два соединительных отверстия соответственно обеспечены в паре верхних углов на подвижном диске напротив друг друга.
[0015] В одном варианте осуществления настоящей заявки подшипник представляет собой радиально-упорный шарикоподшипник с четырехточечным контактом.
[0016] В одном варианте осуществления настоящей заявки фиксирующее кольцо подвижного диска обеспечено на стороне подвижного диска, ближней к колесу; при этом внешнее фиксирующее кольцо подшипника и внутреннее фиксирующее кольцо подшипника соответственно обеспечены на стороне подвижного диска, удаленной от колеса.
[0017] В одном варианте осуществления настоящей заявки как фиксирующее кольцо подвижного диска, так и внешнее фиксирующее кольцо подшипника соединены с подвижным диском с помощью болта и гайки; при этом внутреннее фиксирующее кольцо подшипника закреплено на внешней ступице колеса с помощью винта.
[0018] В одном варианте осуществления настоящей заявки обеспечен зазор между внутренним фиксирующим кольцом подшипника и внешним фиксирующим кольцом подшипника.
[0019] В одном варианте осуществления настоящей заявки резиновый узловой элемент имеет толщину, меньшую или равную осевой длине каждого соединительного отверстия.
[0020] Положительные эффекты
[0021] По сравнению с существующим уровнем техники настоящая заявка имеет по меньшей мере следующие преимущества:
[0022] Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи согласно настоящей заявке имеет простую конструкцию, которая может крепиться к колесу и занимать небольшое пространство на колесе. Благодаря подшипнику подвижный диск может оставаться неподвижным при вращении колеса. Общий передаваемый крутящий момент велик, и может быть повышена надежность.
[0023] Кроме того, механизм поперечного привода отталкивает или притягивает подвижный диск, чтобы приводить в движение колеса для бокового перемещения, что может стабилизировать боковое перемещение колес, уменьшить износ между осями колес и повысить надежность колесной пары с изменяемой шириной колеи. Дополнительно, наземное приспособление для изменения ширины колеи становится относительно простым, и может быть повышена надежность изменения ширины колеи и эффективность изменения ширины колеи, поскольку сигналы для изменения ширины колеи выводятся системой управления транспортным средством.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0024] На фиг. 1 представлено трехмерное схематическое изображение узла подвижного диска согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0025] На фиг. 2 представлен вид в разрезе в осевом направлении узла подвижного диска согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0026] На фиг. 3 представлено схематическое изображение комбинации узла подвижного диска и колеса согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0027] На фиг. 4 представлено трехмерное схематическое изображение, демонстрирующее внешнюю ступицу колеса согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0028] На фиг. 5 представлено трехмерное схематическое изображение, демонстрирующее внутреннюю ступицу колеса согласно варианту осуществления настоящей заявки;
[0029] На фиг. 6 представлено трехмерное схематическое изображение колесной пары с изменяемой шириной колеи согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0030] На фиг. 7 представлено схематическое изображение в разрезе в осевом направлении, демонстрирующее механизм поперечного привода колесной пары с изменяемой шириной колеи согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0031] На фиг. 8 представлено схематическое изображение в разрезе в осевом направлении, демонстрирующее блокирующий механизм колесной пары с изменяемой шириной колеи согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0032] На фиг. 9 представлен частичный увеличенный вид части “A” на фиг. 8;
[0033] На фиг. 10 представлено структурное схематическое изображение тягового электромагнита в блокирующем механизме согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0034] На фиг. 11 представлено трехмерное схематическое изображение пылезащитного кожуха согласно одному варианту осуществления настоящей заявки;
[0035] На фиг. 12 представлено трехмерное схематическое изображение пылезащитного кожуха согласно одному варианту осуществления настоящей заявки при рассмотрении под другим углом;
[0036] Ссылочные позиции: 1 механизм поперечного привода; 11 электрический цилиндр; 12 гайка; 2 тормозной диск; 3 блокирующий механизм; 31 втулка; 32 тяговый электромагнит; 32-1 тяговый соленоид; 32-2 подвижный сердечник; 33 блокирующий штифт; 34 фиксирующий соленоид; 35 блокировочный штифт; 4 колесо; 41 блокирующее отверстие; 42 резьбовое отверстие; 43 винт; 5 ось; 6 пылезащитный кожух; 61 электрощетка; 62 микросхема; 63 изоляционная резиновая прокладка; 64 проушина; 7 корпус буксы; 8 подвижный диск; 81 фиксирующее кольцо подвижного диска; 82 соединительное отверстие; 9 радиально-упорный шарикоподшипник с четырехточечным контактом; 91 внутреннее фиксирующее кольцо подшипника; 92 внешнее фиксирующее кольцо подшипника; 10 болт.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0037] Конкретные варианты осуществления настоящей заявки дополнительно подробно описаны ниже со ссылками графические материалы и варианты осуществления. Представленные ниже варианты осуществления предназначены для иллюстрации данной заявки, но не предназначены для ограничения объема защиты данной заявки.
[0038] В описании настоящей заявки следует отметить, что ориентация или взаимные расположения, обозначенные такими терминами, как «центральный», «продольный», «боковой», «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «внутри», «снаружи» и т.п., основаны на ориентации или взаимном расположении, показанных на графических материалах, и используются только для удобства описания настоящей заявки и упрощения описания, а не указания или выражения того, что заявленные устройство или компонент должны иметь конкретную ориентацию, выполнены и работают в конкретной ориентации, и поэтому их не следует считать ограничивающими данную заявку.
[0039] В описании настоящей заявки следует отметить, что, если только явным образом не заявлено и не определено иное, термины «установленный/смонтированный», «соединенный с» и «соединенный» необходимо понимать широко, например, это может быть либо неподвижное соединение, либо соединение с возможностью разъединения, или выполнение как единого целого; это может быть механическое соединение или электрическое соединение; может быть непосредственное соединение или соединение, опосредованное с помощью промежуточного элемента, и сообщение между внутренним пространством двух элементов. Специалист в данной области техники может понимать конкретные значения терминов, представленных выше в настоящей заявке, в соответствии с конкретными условиями.
[0040] Дополнительно, в описании настоящей заявки термины «несколько», «множество» и «несколько групп» обозначают два или более, если не указано иное.
[0041] Как показано на фиг. 1 – 3, один вариант осуществления настоящей заявки предусматривает узел подвижного диска для колесной пары с изменяемой шириной колеи, который может включать: подвижный диск 8, имеющий центральное сквозное отверстие и соединительное отверстие 81, расположенное снаружи центрального сквозного отверстия;
[0042] подшипник, имеющий внешнее кольцо, закрепленное в центральном сквозном отверстии, то есть, внешнее кольцо подшипника соединено посадкой с натягом с центральным сквозным отверстием, при этом внутреннее кольцо закреплено вокруг внешней ступицы колеса, другими словами, внутреннее кольцо подшипника соединено посадкой с натягом с внешней ступицей колеса с целью обеспечения того, что подвижный диск 8 остается относительно неподвижным при вращении оси 5.
[0043] Следует отметить, что поскольку подшипник здесь должен испытывать большую двунаправленную осевую силу, но в основном не испытывает радиальной силы, предпочтительно используется радиально-упорный шарикоподшипник 9 с четырехточечным контактом.
[0044] Для того чтобы достичь скорости поезда 400 км/ч, предельная угловая скорость радиально-упорного шарикоподшипника 9 с четырехточечным контактом должна быть не менее 
(об./мин), где D – диаметр каждого колеса 4 (единица измерения: мм). (Осевая) ширина радиально-упорного шарикоподшипника 9 с четырехточечным контактом должна быть около 45 мм, и его (радиальная) толщина должна быть настолько малой, насколько возможно при условии соблюдения требований. Радиально-упорный шарикоподшипник 9 с четырехточечным контактом не имеет осевого внутреннего зазора. Кроме того, радиально-упорный шарикоподшипник 9 с четырехточечным контактом главным образом испытывает двусторонние осевые силы, поэтому двухсторонние фиксирующие кольца должны быть обеспечены на внутренней и внешней сторонах.
[0045] В одном варианте осуществления настоящей заявки для обеспечения баланса сил, воздействующих на каждое колесо 4, подвижный диск 8 обеспечен двумя соединительными отверстиями 82, симметричными относительно центрального сквозного отверстия, при этом соединительные отверстия 82 выполнены с возможностью присоединять механизм поперечного привода 1, который приводит в движение колесо. Каждый из механизмов поперечного привода 1 включает два электрических цилиндра 11, прикрепленных параллельно на корпусе 7 буксы. Два электрических цилиндра 11 отдельно расположены на обеих сторонах ступиц колес 4, и каждый электрический цилиндр 11 имеет выдвижной конец, проходящий сквозь соединительные отверстия, при этом выдвижной конец электрического цилиндра 11 неподвижно соединен с соединительным отверстием 82 с помощью крепежного элемента, так что при перемещении выдвижного конца электрического цилиндра 11 он может приводить в синхронное движение колеса 4.
[0046] Дополнительно, баланс сил, воздействующих на каждое колесо 4, может быть достигнут за счет симметричного расположения двух соединительных отверстий 82 относительно центра центрального сквозного отверстия подвижного диска 8, т.е. путем обеспечения того, что сила, приложенная к диску каждого колеса 4, одинакова на обеих сторонах.
[0047] В одном варианте осуществления настоящей заявки соединительные отверстия 82 обеспечены резиновым узловым элементом, то есть резиновой осевой втулкой, которая имеет толщину, меньшую или равную осевой длине соединительных отверстий 82, чтобы избежать неблагоприятного воздействия вибрации на электрический цилиндр 11. То есть резиновый узловой элемент не может выступать за пределы соединительного отверстия 82, чтобы не влиять на точность работы электрического цилиндра 11 в поперечном направлении. Выдвижной конец каждого электрического цилиндра 11 обеспечен позиционирующим утолщением и наружной резьбой; при этом выдвижной конец проходит через резиновый узловой элемент, и позиционирующее утолщение примыкает к одной торцевой поверхности соединительного отверстия 82, и гайка 12 навинчена на наружную резьбу, так что гайка 12 примыкает к другой торцевой поверхности соединительного отверстия 82, так что оба этих элемента могут быть надежно соединены с целью обеспечения того, что после соединения выдвижного конца электрического цилиндра 11 с соединительным отверстием 82, не будет относительного смещения между электрическим цилиндром 11 и подвижным диском 8, и таким образом колеса 4 перемещаются точно.
[0048] При изменении колеи с широкой на узкую, электрический цилиндр 11 толкает подвижный диск 8, чтобы переместить его от корпуса 7 буксы, и подвижный диск 8 приводит колеса 4 в одновременное движение, таким образом может достигаться изменение с широкой колеи на узкую колею.
[0049] При изменении колеи с узкой на широкую, электрический цилиндр 11 притягивает подвижный диск 8, чтобы переместить его к корпусу 7 буксы, и подвижный диск 8 приводит колеса 4 в одновременное движение, таким образом может достигаться изменение с узкой колеи на широкую колею.
[0050] В одном варианте осуществления настоящей заявки для уменьшения веса подвижного диска 8 подвижный диск 8 имеет сходную ромбовидную форму, при этом верхние углы сходной ромбовидной формы выполнены в виде дуг, промежуточно соединенных со смежными сторонами, чтобы избежать образования острых углов, которые снижают безопасность использования, и избежать концентрации напряжения на углах.
[0051] Два соединительных отверстия соответственно расположены в паре верхних углов на подвижном диске напротив друг друга. Поскольку в другой паре верхних углов нет соединительных отверстий, другая пара верхних углов может быть выполнена в виде дуговых поверхностей, соответствующих наружной окружности центрального сквозного отверстия подвижного диска 8 с целью дальнейшего уменьшения веса подвижного диска 8 и экономии материалов и пространства для установки подвижного диска 8, таким образом, оставляя пространство для установки других компонентов.
[0052] В варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 2, фиксирующее кольцо 81 подвижного диска обеспечено на стороне подвижного диск 8 вблизи колеса; при этом фиксирующее кольцо 81 подвижного диска образовано круговым выступом, проходящим от подвижного диска 8 в центральное сквозное отверстие. Когда установлен подшипник, внешнее фиксирующее кольцо подшипника вблизи колеса защищено фиксирующим кольцом 81 подвижного диска, и внутреннее фиксирующее кольцо подшипника вблизи колеса защищено утолщением, образованным на ступице колеса. Внешнее фиксирующее кольцо подшипника и внутреннее фиксирующее кольцо подшипника соответственно расположены на стороне подвижного диска, расположенной в противоположном от колеса направлении, чтобы уплотнить внутреннюю и внешнюю стороны подшипника, чтобы уплотнить подшипник внутри и снаружи с целью предотвращения попадания в подшипник мусора и пыли, что отразиться на точности и сроке службы подшипника.
[0053] В одном варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 1 – 3, в частности, как фиксирующее кольцо 81 подвижного диска, так и внешнее фиксирующее кольцо 92 подшипника могут проходить сквозь фиксирующее кольцо 81 подвижного диска и подвижный диск 8 с использованием болтов 10 и сквозь внешнее фиксирующее кольцо 92 подшипника и подвижный диск 8 с использованием болтов 10, таким образом как фиксирующее кольцо 81 подвижного диска, так и внешнее фиксирующее кольцо 92 подшипника плотно соединены с подвижным диском 8 при помощи навинчивания гаек. Внутреннее фиксирующее кольцо 91 подшипника может быть закреплено на внешней ступице колеса с помощью винтов 43, как показано на фиг. 4, на торцевой поверхности внешней ступицы колеса может быть обеспечено множество резьбовых отверстий 42, при этом винты 43 могут проходить сквозь внутреннее фиксирующее кольцо 91 подшипника для соединения с резьбовыми отверстиями 42 по одному. Таким образом, внутреннее фиксирующее кольцо 91 подшипника может быть закреплено на колесе.
[0054] В одном варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 1, обеспечен зазор между внутренним фиксирующим кольцом 91 подшипника и внешним фиксирующим кольцом 92 подшипника, чтобы избежать задевания внешнего фиксирующего кольца подшипника при вращении внутреннего фиксирующего кольца подшипника.
[0055] В варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 6, колесная пара с изменяемой шириной колеи содержит колеса 4 и ось 5. Колеса 4 расположены на обоих концах оси 5 и соединены с осью 5 с помощью шлицев. В частности, внутренняя окружность каждого колеса 4 обеспечена внутренними шлицами, ось 5 обеспечена наружными шлицами, при этом каждое колесо 4 и ось 5 плотно соединены с внутренними шлицами и наружными шлицами, чтобы равномерно распределять крутящий момент по внутренней окружности каждого колеса 4, что не только обеспечивает передачу крутящего момента, но также обеспечивает скольжение каждого колеса 4 вдоль оси 7 для изменения ширины колеи. Оба конца оси 5, расположенные снаружи каждого колеса 4, соответственно, установлены внутри корпуса 7 буксы, что может обеспечить опорную силу для колесной пары. В настоящем варианте осуществления ступица каждого колеса 4 проходит ко внешней стороне каждого колеса 4 и ко внутренней стороне каждого колеса 4 соответственно, с образованием внешней ступицы и внутренней ступицы, способствуя установке соответствующих компонентов.
[0056] Пара тормозных дисков 2 также обеспечена на оси 5 между двумя колесами 4 и используется для взаимодействия с тормозным суппортом на тележке для замедления или торможения поезда.
[0057] Как показано на фиг. 6-12, колесная пара с изменяемой шириной колеи согласно настоящему варианту осуществления дополнительно содержит:
[0058] механизм поперечного привода 1 и узел подвижного диска для колесной пары с изменяемой шириной колеи, как описано в указанном выше техническом решении, при этом подвижный диск 8 плотно закреплен вокруг внешней ступицы каждого колеса 4 с помощью подшипника, при этом механизм поперечного привода 1 расположен на внешней стороне подвижного диска 8; при этом подвижный диск 8 отталкивается или притягивается механизмом поперечного привода 1, чтобы приводить в движение каждое колесо 4, таким образом изменяя ширину колеи для колес 4. В настоящей заявке подвижный диск 8 отталкивается или притягивается механизмом поперечного привода 1 для достижения поперечного перемещения колес 4, так что колеса 4 могут поперечно перемещаться с большей устойчивостью, может быть уменьшен износ между колесом и осью, и повышается надежность колесной пары с изменяемой шириной колеи.
[0059] Колесная пара с изменяемой шириной колеи согласно настоящему варианту осуществления дополнительно содержит: блокирующий механизм 3, соответственно расположенный на внутренней стороне каждого колеса 4.
[0060] В частности, блокирующий механизм 3 содержит тяговый электромагнит 32. Тяговый электромагнит 32 содержит тяговый соленоид 32-1 и подвижный сердечник 32-2, приводимый в движение тяговым соленоидом 32-1. Как показано на фиг. 5, внутренняя ступица каждого колеса 4 обеспечена множеством блокирующих отверстий 41 с интервалами в осевом направлении. Тяговый соленоид 32-1 имеет фиксированное положение, и подвижный сердечник 32-2 направлен к положению, где расположено одно из блокирующих отверстий 41. Дополнительно, ось подвижного сердечника 32-2 расположена соосно осям блокирующих отверстий 41, при этом подвижный сердечник 32-2 может быть введен в соответствующее блокирующее отверстие 41 или извлечен из него. В частности, когда транспортное средство движется в обычном режиме, подвижный сердечник 32-2 находится в блокирующем отверстии 41, соответствующем ширине колеи, и подвижный сердечник 32-2 и блокирующее отверстие 41 заблокированы между собой. Когда необходимо изменить ширину колеи, сначала нужно разблокировать каждое колесо 4. В это время на тяговый соленоид 32-1 подается ток, и подвижный сердечник 32-2 перемещается ближе к тяговому соленоиду 32-1 под действием силы магнитного поля тягового соленоида 32-1, и подвижный сердечник 32-2 втягивается и выходит из блокирующего отверстия 41 для его разблокирования.
[0061] Механизм поперечного привода 1 закреплен на корпусе 7 буксы. Механизм поперечного привода 1 содержит электрический цилиндр 11, при этом выступающий конец электрического цилиндра 11 используется для того, чтобы отталкивать или притягивать разблокированные колеса 4 для изменения ширины колеи колес 4. После изменения ширины колеи тяговый соленоид 32-1 обесточивают, сила магнитного поля тягового соленоида 32-1, воздействующая на подвижный сердечник 32-2, исчезает, и подвижный сердечник 32-2 перемещается в направлении от тягового соленоида 32-1 под действием внешнего усилия, т.е. подвижный сердечник 32-2 перемещается в направлении ближе к блокирующему отверстию 41 и входит в блокирующие отверстия 41 для его повторной блокировки.
[0062] В настоящем варианте осуществления колеса 4 выполнены с возможностью блокирования и разблокирования непосредственно тяговым электромагнитом 32 без дополнительного обеспечения конструкции для помощи в блокировании и разблокировании на наземном приспособлении для изменения ширины колеи, и таким образом конструкция наземного приспособления для изменения ширины колеи упрощается и становится относительно простой и более надежной. Колеса 4 отталкиваются или притягиваются электрическим цилиндром 11 механизма поперечного привода 1 для обеспечения поперечного перемещения колес 4, так что поперечное перемещение колес 4 является более устойчивым, может быть уменьшен износ между колесами и осью, и повышается надежность колесной пары с изменяемой шириной колеи.
[0063] В одном варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 8 и 9, блокирующий механизм 3 дополнительно содержит втулку 31 и блокирующие штифты 33. Втулка 31 передает поперечное усилие каждого колеса 4 через соединение с осью 5 посредством посадки с натягом.
[0064] В частности, втулка 31 содержит первую втулку и вторую втулку, соединенную с первой втулкой; при этом первая втулка содержит первую торцевую крышку и первую цилиндрическую часть, проходящую к колесу 4 в направлении по окружности первой торцевой крышки; при этом первая торцевая крышка оснащена осевым сквозным отверстием и плотно закреплена вокруг оси 5 посредством осевого сквозного отверстия. Другими словами, первая торцевая крышка соединена с осью 5 посредством посадки с натягом. Вторая втулка содержит вторую торцевую крышку, присоединенную в качестве единого целого к первому цилиндру в направлении по окружности первого цилиндра, и вторую цилиндрическую часть, проходящую в сторону каждого колеса 4 в направлении по окружности второй торцевой крышки.
[0065] Внутренняя ступица каждого колеса 4 проходит в первую цилиндрическую часть, при этом первый цилиндр оснащен сквозным отверстием, сквозь которое проходит подвижный сердечник 32-2. Одно блокирующее отверстие 41 на внутренних ступицах каждого колеса 4 находится напротив сквозного отверстия. При поперечном перемещении колес 4 внутренняя ступица колес 4 перемещается относительно первой цилиндрической части до тех пор, пока другое блокирующее отверстие 41 не станет соответствовать положению сквозного отверстия. Разумеется, следует понимать, что «одно блокирующее отверстие 41» и «другое блокирующее отверстие 41» соответствуют ширине колеи.
[0066] Для обеспечения установки и закрепления тягового соленоида 32-1, тяговый электромагнит 32 дополнительно содержит корпус, закрепленный на внутренней боковой стенке второй торцевой крышки, и тяговый соленоид 32-1 расположен в корпусе; при этом один конец подвижного сердечника 32-2 проходит сквозь тяговый соленоид 32-1, другой конец подвижного сердечника 32-2 неподвижно соединен с блокирующим штифтом 33, и блокирующий штифт 33 может быть неподвижно соединен с концом подвижного сердечника 32-2 с помощью соединительных деталей, таких как болты и винты; при этом, посредством подвижного сердечника 32-2, блокирующий штифт 33 приводится в движение для прохождения сквозь сквозное отверстие в блокирующее отверстие 41, соответствующие ширине колеи, так чтобы колеса 4 были заблокированы, в то время как посредством подвижного сердечника 32-2 блокирующие штифты 33 приводятся в движение для выхода из блокирующих отверстий 41, так чтобы колеса 4 были разблокированы, таким образом легко блокировать или разблокировать колеса, может быть повышена надежность блокирования и разблокирования и удобство в работе.
[0067] В варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 5, для улучшения надежности внутренняя ступица каждого колеса 4 оснащена множеством рядов блокирующих отверстий 41 в направлении по окружности, и каждый ряд блокирующих отверстий 41 включает множество блокирующих отверстий 41, расположенных с интервалами в осевом направлении, и расстояние между двумя смежными блокирующими отверстиями 41 равно половине ширины колеи, которую необходимо изменить. При изменении ширины колеи колеса 4 на обоих концах оси 5 перемещаются одновременно, при этом каждое из двух колес 4 перемещается на половину ширины колеи, которую необходимо изменить, то есть общее расстояние перемещения двух колес является шириной колеи, которую необходимо изменить, например, при изменении со стандартной ширины колеи на узкую колею или широкую колею; или с узкой колеи или широкой колеи на стандартную ширину колеи, что может быть выбрано согласно конкретным требованиям.
[0068] Для повышения надежности подвижного сердечника 32-2 в заблокированном состоянии и разблокированном состоянии, как показано на фиг. 10, тяговый электромагнит 32 дополнительно содержит фиксирующие соленоиды 34, соответственно расположенные на противоположных сторонах подвижного сердечника 32-2, и блокировочный штифт 35 стыкуется с каждым из фиксирующих соленоидов 34. Два кольцевых блокирующих паза расположены на подвижном сердечнике 32-2 с интервалами в его осевом направлении, и один из двух кольцевых блокирующих пазов находится напротив блокировочного штифта 35. Блокировочный штифт 35 вводят в один из кольцевых блокирующих пазов для фиксации подвижного сердечника 32-2 в разблокированном положении или заблокированном положении. То есть, когда подвижный сердечник 32-2 вводят в сквозное отверстие и блокирующее отверстие 41, блокировочный штифт 35 вводят в соответствующий кольцевой блокирующий паз для фиксации подвижного сердечника 32-2 в заблокированном положении для повышения надежности блокировки. После выхода подвижного сердечника 32-2 из соответствующего блокирующего отверстия 41 блокировочный штифт 35 вводят в соответствующий кольцевой блокирующий паз для фиксации подвижного сердечника 32-2 в разблокированном положении, что повышает надежность разблокирования и предотвращает неправильное функционирование подвижного сердечника 32-2.
[0069] В одном варианте осуществления настоящей заявки блокировочный штифт 35 имеет Т-образную форму, и в месте, где фиксирующий соленоид 34 установлен на блокировочный штифт 35, обеспечена полость для размещения конца блокировочного штифта 35, и в полости обеспечен зазор, в котором блокировочный штифт 35 перемещается в осевом направлении. Конец блокировочного штифта 35, расположенный снаружи полости, обеспечен кольцевым утолщением, при этом блокировочный штифт 35 соединен с первой пружиной, один конец которой примыкает к кольцевому утолщению, а другой конец примыкает ко внешней стороне полости. Когда на фиксирующий соленоид 34 подается ток, блокировочный штифт 35 притягивается магнитной силой фиксирующего соленоида 34 для преодоления силы упругости первой пружины и перемещается в направлении от подвижного сердечника 32-2 до тех пор, пока он не выйдет из подвижного сердечника 32-2. В это время подвижный сердечник 32-2 может выполнять операцию разблокирования или операцию блокировки. После завершения операции разблокирования или операции блокировки подача тока на фиксирующий соленоид 34 прекращается, блокировочный штифт 35 повторно вводят в соответствующий кольцевой блокирующий паз под действием возвращающей силы первой пружины, и подвижный сердечник 32-2 устанавливают в разблокированном или заблокированном состоянии.
[0070] Вторая пружина расположена на одном конце подвижного сердечника 32-2 снаружи корпуса, один конец второй пружины примыкает к наружной части корпуса, и другой конец второй пружины примыкает к кольцевому фланцу на конце подвижного сердечника 32-2. С помощью второй пружины подвижный сердечник 32-2 быстро возвращается в исходное положение после прекращения подачи тока на тяговый соленоид 32-1. Во время изменения ширины колеи рабочий процесс тягового электромагнита 32 выглядит следующим образом: сначала подается ток на фиксирующий соленоид 34, и блокировочный штифт 35 притягивается для преодоления усилия пружины, так что блокировочный штифт 35 вытягивается из кольцевого блокирующего паза подвижного сердечника 32-2. Блокировочный штифт 35 проходит в кольцевой паз подвижного сердечника 32-2 на 3 мм, то есть притягиваемая поверхность блокирующего штифта 35 находится на расстоянии 3 мм от фиксатора. Поскольку магнитная сила в воздушном зазоре величиной 3 мм является относительно большой, может использоваться миниатюрный фиксатор. Затем подают ток на тяговый соленоид 32-1, и подвижный сердечник 32-2 приводит в движение блокирующий штифт 33 для выхода из блокирующего отверстия 41, и каждое колесо 4 разблокируется. Кроме того, перед тем, как каждое колесо 4 начнет перемещаться в поперечном направлении, сначала прекращается подача тока на фиксирующий соленоид 34, и блокировочный штифт 35 зажимается в кольцевом блокирующем пазу на нижнем конце подвижного сердечника 32-2, чтобы удерживать подвижный сердечник 32-2 в положении разблокировки каждого колеса 4, и затем прекращается подача тока на тяговый соленоид 32-1, что может предотвратить перегорание соленоида из-за длительной подачи тока. Наконец, после завершения изменения ширины колеи колес 4 подают ток на фиксирующий соленоид 34, подвижный сердечник 32-2 разблокирован, перемещается вниз под действием возвращающей силы второй пружины и приводит в движение блокирующий штифт 33 для перемещения вниз в блокирующее отверстие 41 в ступице колеса 4, каждое колесо 4 снова заблокировано. Прекращается подача тока на фиксирующий соленоид 34, и подвижный сердечник 32-2 зажимается блокировочным штифтом 35 для того, чтобы он не приводил в движение блокирующий штифт 33 для перемещения в радиальном направлении под действием центробежной силы, и таким образом каждое колесо 4 разблокировано.
[0071] Поскольку рабочее напряжение электромагнита переменного тока обычно составляет 220 В переменного тока, то во время работы повышается температура. Когда подвижный сердечник 32-2 зажимается, электромагнит легко перегорает из-за чрезмерного тока и имеет короткий срок службы. Электромагнит постоянного тока в основном использует напряжение 24 В постоянного тока и обычно не перегорает из-за зажимания подвижного сердечника 32-2. Они имеют небольшой размер и длительный срок службы. Однако электромагниту постоянного тока требуется меньшая пусковая мощность, чем электромагниту переменного тока. Потому как в данном случае требуется небольшая пусковая мощность, применяется источник питания постоянного тока.
[0072] В одном варианте осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 11 и 12, колесная пара с изменяемой шириной колеи дополнительно содержит пылезащитный кожух 6, соединенный с наружной периферией второй цилиндрической части, при этом пылезащитный кожух 6 содержит кольцевой корпус кожуха и фиксирующие кольца, расположенные на обоих концах кольцевого корпуса кожуха. Множество электрощеток 61 расположены внутри корпуса кожуха, пара кольцевых установочных пазов, окружающих наружную окружность второй цилиндрической части, расположены с интервалами в осевом направлении второй цилиндрической части, и внутренние окружности фиксирующих колец соответственно установлены в кольцевом установочном пазу. При конкретном использовании пылезащитный кожух 6 неподвижен, а вторая цилиндрическая часть вращается вместе с колесами 4. Микросхемы 62, соответствующие электрощеткам 61, расположены друг за другом на наружной окружности второй цилиндрической части и между парой кольцевых установочных пазов. Для предотвращения передачи контурного тока, присутствующего на каждом колесе 4 и оси 5, на микросхемы 62, которая вызвала бы электрическую работу соленоида, когда это не нужно, изоляционная резиновая прокладка 63 обернута вокруг каждой микросхемы 62, и открыта только сторона, соответствующая электрощетке 61, то есть микросхемы 62 установлены на изоляционной резиновой прокладке 63 и смежные микросхемы 62 разделены изоляционной резиновой прокладкой 63 для предотвращения коротких замыканий. Тяговый соленоид 32-1 и фиксирующий соленоид 34 соответственно электрически соединены с соответствующей микросхемой 62, вторая цилиндрическая часть вращается относительно пылезащитного кожуха 6, так что микросхемы 62 и электрощетки 61 осуществляют трение с образованием электрического соединения с целью подачи тока на тяговый соленоид 32-1 и фиксирующий соленоид 34. Для облегчения установки пылезащитного кожуха 6, пылезащитный кожух 6 выполнен с возможностью формирования из двух частей, и две электрощетки 61 расположены на каждой части.
[0073] В одном варианте осуществления настоящей заявки электрощетки 61 включают две пары электрощеток, микросхемы 62 включают две пары микросхем, тяговый соленоид 32-1 электрически соединен с одной парой микросхем 62, и фиксирующий соленоид 34 электрически соединен с другой парой микросхем 62.
[0074] Две пары электрощеток 61 соответственно соединены с блоком питания, а блок питания соединен с управляющим механизмом, выполненным с возможностью управления блоком питания для подачи тока на тяговый соленоид 32-1 и/или фиксирующий соленоид 34. Управляющий механизм может представлять собой управляющий механизм собственно поезда.
[0075] Процесс изменения ширины колеи имеет пять этапов, т.е. разгрузку, разблокирование, поперечное перемещение, блокировку и нагрузку колес 4. В этом случае в качестве примера, чтобы проиллюстрировать процесс изменения ширины колеи из данного решения по активному изменению ширины колеи, взято изменение ширины колеи со стандартной колеи шириной 1435 мм на широкую колею шириной 1520 мм.
[0076] На первом этапе колеса 4 разгружают: когда поезд движется от колеи шириной 1435 мм к секции изменения ширины колеи, скорость уменьшается до 15 м/с, и затем по мере продвижения поезда опорная колея постепенно поднимается и после того, как опорная колея войдет в контакт с корпусом 7 буксы и пройдет небольшое расстояние, стандартная стальная колея заканчивается, и колеса 4 оказываются полностью разгруженными.
[0077] На втором этапе разблокируют каждое колесо 4: устройство, установленное на наземной опорной колее, посылает сигнал, указывающий, что колеса 4 разгружены. Управляющий механизм подает ток на блокирующий механизм 3, и в тяговом электромагните 32 фиксирующий соленоид 34 и тяговый соленоид 32-1 включаются один за другим, подвижный сердечник 32-2 разблокируется и приводит в движение блокирующий штифт 33 для его втягивания, и колеса 4 разблокируются. Когда тяговый электромагнит 32 обнаруживает, что подвижный сердечник 32-2 находится во втянутом положении, посылается сигнал, указывающий, что колеса 4 разблокированы, и управляющий механизм отключает втягивающий соленоид 34 и тяговый соленоид 32-1, в свою очередь, чтобы предотвратить перегорание соленоида из-за длительной подачи тока. В это время подвижный сердечник 32-2 зажат в положении разблокировки каждого колеса 4 с помощью блокировочного штифта 35.
[0078] На третьем этапе изменяют ширину колеи: после того, как управляющий механизм получает сигнал, указывающий на разблокировку колес 4, он поочередно прекращает подачу тока на втягивающий соленоид 34 и тяговый соленоид 32-1 и подает ток на электрический цилиндр с планетарной ролико-винтовой передачей (с направлением подачи тока, противоположным предыдущему направлению подачи тока, то есть в прошлый раз ток подавался в обратном направлении, а в этот раз ток подается в прямом направлении). Электрический цилиндр 11 толкает/притягивает подвижный диск 8 для того, чтобы перевести колеса 4 в новое положение ширины колеи.
[0079] На четвертом этапе блокируют колеса 4: после того, как электрический цилиндр 11 достигает этого положения ширины колеи, посылается сигнал, указывающий на то, что изменение ширины колеи завершено, и тогда подается ток на фиксирующий соленоид 34 тягового электромагнита 32, и подвижный сердечник 32-2 разблокируется, и блокирующий штифт 33 приводится в движение, вытягиваясь с помощью возвращающей силы пружины. Когда устройство обнаружения обнаруживает, что подвижный сердечник 32-2 находится в вытянутом положении, посылается сигнал, указывающий на то, что колеса 4 заблокированы, прекращается подача тока на фиксирующий соленоид 34, и блокировочный штифт 35 блокирует подвижный сердечник 32-2 и блокирующий штифт 33 в позиции блокировки колес 4, чтобы предотвратить его движение под действием центробежной силы.
[0080] На пятом этапе колеса 4 нагружают: появляется стальной рельс для колеи шириной 1520 мм, опорная колея постепенно исчезает и колеса 4 повторно нагружают; процесс изменения ширины колеи полностью завершен.
[0081] Из вышеописанных вариантов осуществления узел подвижного диска согласно настоящей заявке имеет простую конструкцию, может быть прикреплен к колесу и может занимать небольшое пространство на колесе. Благодаря подшипнику, подвижный диск остается неподвижным при вращении колеса; при этом общий передаваемый крутящий момент велик, и может быть повышена надежность.
[0082] Механизм поперечного привода отталкивает или притягивает подвижный диск, чтобы приводить в движение колеса для бокового перемещения, что может стабилизировать боковое перемещение колес, уменьшить износ между осями колес и повысить надежность изменения ширины колеи. Дополнительно, наземное приспособление для изменения ширины колеи становится относительно простым, и может быть повышена надежность изменения ширины колеи и эффективность изменения ширины колеи, поскольку сигналы для изменения ширины колеи выводятся системой управления транспортным средством.
[0083] Варианты осуществления, описанные выше, являются только предпочтительными вариантами осуществления настоящей заявки и не предназначены для ограничения данной заявки. Любые модификации, эквивалентные замены, улучшения и т.п., которые находятся в пределах сущности и принципов настоящей заявки, должны быть включены в объем защиты настоящей заявки.
1. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи, содержащий:
подвижный диск, имеющий центральное сквозное отверстие и соединительное отверстие, расположенное снаружи центрального сквозного отверстия; и
подшипник, имеющий внешнее кольцо, закрепленное в центральном сквозном отверстии, и внутреннее кольцо, закрепленное вокруг внешней ступицы колеса,
при этом подвижный диск содержит два соединительных отверстия, симметричных относительно центрального сквозного отверстия, при этом соединительные отверстия выполнены с возможностью соединяться с механизмом поперечного привода для перемещения колеса,
при этом в каждом из соединительных отверстий предусмотрен резиновый узловой элемент, механизм поперечного привода содержит электрический цилиндр, имеющий выдвижной конец, снабженный позиционирующим утолщением и наружной резьбой; при этом выдвижной конец проходит через резиновый узловой элемент, и позиционирующее утолщение примыкает к торцевой поверхности соединительного отверстия, и на наружную резьбу навинчена гайка, которая примыкает к другой торцевой поверхности соединительного отверстия.
2. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи по п. 1, отличающийся тем, что подвижный диск имеет сходную ромбовидную форму, при этом верхние углы сходной ромбовидной формы выполнены в виде дуг, промежуточно соединенных со смежными сторонами, при этом два соединительных отверстия соответственно расположены в паре противоположных верхних углов на подвижном диске.
3. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что подшипник представляет собой радиально-упорный шарикоподшипник с четырехточечным контактом.
4. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи по п. 3, отличающийся тем, что подвижный диск имеет фиксирующее кольцо подвижного диска на ближней к колесу стороне; и
подвижный диск имеет внешнее фиксирующее кольцо подшипника и внутреннее фиксирующее кольцо подшипника на удаленной от колеса стороне.
5. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи по п. 4, отличающийся тем, что как фиксирующее кольцо подвижного диска, так и внешнее фиксирующее кольцо подшипника соединены с подвижным диском с помощью болта и гайки; и
внутреннее фиксирующее кольцо подшипника закреплено на внешней ступице колеса с помощью винта.
6. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи по п. 5, отличающийся тем, что между внутренним фиксирующим кольцом подшипника и внешним фиксирующим кольцом подшипника расположен зазор.
7. Узел подвижного диска колесной пары с изменяемой шириной колеи по п. 4, отличающийся тем, что резиновый узловой элемент имеет толщину, меньшую или равную осевой длине соединительного отверстия, в котором расположен резиновый узловой элемент.
