БЕСЧЕЛЮСТНАЯ ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА
DIESEL LOCOMOTIVE NON-PEDESTAL BOGIE

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях трехосных тележек магистральных и промышленных тепловозов.
Известна конструкция бесчелюстной тележки тепловоза 2ТЭ116 (см. книгу Конструкция и динамика тепловозов / изд. 2-е доп. под ред. Иванова В.Н. М.: Транспорт, 1974. 336 с.), показанная на стр. 117, рис. 70 данной книги. Такая тележка состоит из рамы, которая с помощью первой ступицы рессорного подвешивания, выполненного в виде цилиндрических винтовых пружин сжатия, взаимосвязана с крыльями букс колесных пар тяговых электродвигателей. Сам кузов тепловоза с помощью шкворневого узла и опорно-возвращающих устройств соединяется с тележкой. Несмотря на свою достаточно высокую эффективность использования такой тепловоз имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в его конструкции отсутствует вторая ступень рессорного подвешивания, что в итоге плавность хода тепловоза уже сегодня не отвечает современным требованиям комфортности машиниста и его помощника.
Известна также конструкция бесчелюстной тележки тепловоза ТЭП75 (см. книгу Повышение надежности экипажной части тепловозов / А.И. Беляев, Б.Б. Бунин и др.; под ред. Л.К. Добрынина. - М.: Транспорт, 1984. - 248.), показанная и описанная на стр. 44-45, рис. 22. Такой тепловоз имеет первую и вторую ступени рессорного подвешивания, что позволяет повысить плавность его хода, однако использование во второй ступени рессорного подвешивания значительного числа винтовых цилиндрических пружин сжатия (их установлено 8 штук) делает такое его устройство более металлоемким. В то же время в рассмотренном подвешивании второй ступени используются четыре гидравлических гасителя колебаний, что увеличивает как стоимость такого технического решения, так и усложняет его конструкцию.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции второй ступени рессорного подвешивания, указанного в прототипе тепловоза, снижение его металлоемкости и ликвидация четырех гидравлических гасителей колебаний, имеющих сложную конструкцию и достаточно высокую стоимость.
Поставленная цель достигается тем, что вторая ступень рессорного подвешивания изготовлена в виде торсиона, расположенного в поперечной плоскости тележки, стержень которого в своей средней части снабжен шлицами, контактирующими с ответными, выполненными в упорах, подвижно расположенных в пазах рамы тележки и подпружиненных относительно неподвижных опор, жестко закрепленных на раме, причем упоры своими наклонными криволинейными поверхностями взаимосвязаны с клином круглого сечения, жестко закрепленным на днище кузова тепловоза, а сам стержень торсиона на своих торцевых поверхностях снабжен рычагами, взаимодействующими своими концами с упомянутым днищем кузова.
На  фиг. 1 показан общий вид части тепловоза сбоку, на фиг. 2 - его часть в сечении А-А, и на фиг. 3 - одна из деталей тележки в аксонометрии.
Бесчелюстная тележка тепловоза состоит из рамы 1, снабженной колесно-моторными блоками 2 с колесными парами 3 и буксами 4. Буксы 4 посредством первой ступени рессорного подвешивания 5 связаны с рамой 1. На раме 1 выполнен паз 6 с размещенными в нем подвижно упорами 7, связанными с помощью шлицев 8 с ответными, выполненными на стержне 9, который с возможностью угловых поворотов расположен в неподвижных опорах 10, жестко установленных с помощью болтов 11. На раме 1 стержень 9 по своим торцам имеет рычаги 12, примыкающие к кузову 13 тепловоза, причем на нем закреплен клин круглого сечения 14, контактирующий подвижно с упорами 7. Между неподвижными опорами 10 и упорами 7 установлены винтовые цилиндрические пружины сжатия 15. Колесные пары 3 расположены на рельсовом пути 16.
Работает бесчелюстная тележка тепловоза следующим образом. В статике, когда тепловоз находится в отстое, все конструкционные элементы его тележки находятся в таком состоянии, как это показано на фиг. 1 и  2. В случае же его в движении, например, по стрелке В, из-за преодоления неровностей рельсового пути 16, происходят пространственные колебания его кузова 13 в вертикальной плоскости по стрелке С, галопирование по стрелке Е, боковая качка по стрелкам F и т.д. Однако такие колебания кузова 13 в предложенном техническом решении демпфируются, и поэтому плавность хода тепловоза улучшается за счет следующих режимов работы второй ступени рессорного подвешивания, состоящего из стержня 9, рычагов 12, упоров 7, винтовых цилиндрических пружин сжатия 15 и клина круглого сечения 14. Так, например, при вертикальных колебаниях кузова 13 по стрелкам C происходит перемещение рычагов 12 по стрелкам K, что способствует угловому повороту стержня 9 в разные стороны, обеспечив упругую деформацию по всей его длине. При этом клин круглого сечения 14, переместившись также по стрелке C (см. фиг. 2), приводит в движение по стрелкам М упоры 7, которые уменьшают рабочие длины стержня 9, но увеличивают его жесткость, определяемую, как известно, по зависимости:
где G - модуль упругости материала стержня;
J - момент инерции стержня при кручении;
- рабочая длина стержня;
d - диаметр стержня.
1
Увеличение же жесткости стержня 9 позволяет уменьшить амплитуду колебания кузова 1 в вертикальном его направлении. После исчезновения динамической нагрузки, вызвавшей такое перемещение кузова 1, клин круглого сечения 14 вместе с кузовом 1 возвращается в направлении, противоположном стрелке C (см. фиг. 2), а упоры 7, под действием ранее сжатых винтовых цилиндрических пружин сжатия 15, перемещаются в направлении, обратном стрелкам М, занимая исходное положение, такое, как это показано на фиг. 1 и 2. При боковой качке кузова 1, вызванной также составляющей динамической нагрузки, сопровождающейся по стрелкам F (см. фиг. 2), его днище занимает положение, показанное на фиг. 2 пунктирной линией ОО, при этом понятно, что левый его рычаг 12 получит перемещение по стрелке N, а правый - по стрелке Q. Такое перемещение кузова вызовет, с одной стороны, закрутку стержня 9, а с другой - его отпуск. Увеличение же жесткости стержня 9, сопровождаемое движением левого рычага по стрелке N, также создает условия по демпфированию боковой качки кузова 1. При галопировании кузова 1, так же как и при вертикальных колебаниях последнего, стержень 1 получит угловой поворот от двух рычагов 9 за счет того, что подобный узел второй ступени рессорного подвешивания расположен и на второй тележке тепловоза. В дальнейшем работа второй ступени подвешивания для двух тележек тепловоза будет происходить неоднократно при всех режимах колебаний его кузова 1.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными конструкциями второй ступени рессорного подвешивания тепловозов очевидно, так как оно успешно гасит колебания кузова без использования гидравлических амортизаторов и менее металлоемко.