ТЕЛЕЖКА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Предлагаемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции грузовых тележек подвижного состава.
Известна тележка грузового вагона, раскрытая в патенте РФ на изобретение № 2099220, опубликованном 20.12.1997 г, и принятая в качестве наиболее близкого аналога. Известная тележка грузового вагона содержит две боковые рамы, две колёсные пары, два рессорных комплекта, четыре буксовых узла, гасители колебаний, содержащие фрикционные клинья, и надрессорную балку. При этом каждая боковая рама включает в себя два буксовых проёма, в которых установлены колёсные пары с помощью буксовых узлов, и опорную поверхность для рессорного комплекта. Каждый рессорный комплект включает в себя двухрядные пружины, состоящие из наружных и внутренних пружин, и расположено под фрикционными клиньями и под надрессорной балкой.
Известная тележка обладает несколькими недостатками.
Во-первых, неравная взаимная высота наружных и внутренних пружин двухрядных пружин для подвешивания фрикционного клина гасителя колебаний приводит к тому, что для пустого вагона используется только одна пружина из двухрядной пружины, расположенной под фрикционным клином гасителя колебаний, что не создаёт достаточного усилия прижима фрикционного клина к надрессорной балке и приводит к увеличению амплитуды колебаний кузова грузового вагона при больших скоростях его движения.
Во-вторых, постоянная жёсткость используемого в тележке грузового вагона рессорного комплекта, независящего от загрузки грузового вагона. Поскольку все одновременно работающие пружины обеспечивают один показатель жёсткости, рассчитанный только для гружёного грузового вагона. Наличие одинакового показателя жёсткости как для пустого (порожнего), так и для и гружёного режимов загрузки вагона приводит к малому значению полного и расчётного прогибов пружинного комплекта в пустом режиме, что существенно снижает эффективность работы элементов сухого трения гасителя колебаний, ухудшает связанность боковых рам с надрессорной балкой, вследствие чего ухудшаются динамические показатели грузового вагона, что на практике приводит к ограничению скорости движения пустых вагонов.
В-третьих, наличие в рессорном комплекте тележки грузового вагона всего двух высотных групп пружин не обеспечивает оптимальные динамические характеристики грузового железнодорожного вагона.
Техническая проблема, решаемая при использовании предложенной полезной модели, заключается в низких динамических характеристиках грузового железнодорожного вагона.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании предложенной полезной модели, заключается в повышении динамических характеристик грузового железнодорожного вагона.
Технический результат достигается за счёт того, что тележка грузового вагона содержит две боковые рамы, две колёсные пары, два рессорных комплекта, четыре подшипниковых узла, гасители колебаний, содержащие фрикционные клинья, и надрессорную балку, при этом каждая боковая рама включает в себя два буксовых проёма, в которых установлены колёсные пары с помощью подшипниковых (буксовых) узлов, и опорную поверхность для рессорного комплекта. Каждый рессорный комплект включает в себя двухрядные пружины, состоящие из наружных и внутренних пружин, и расположен под фрикционными клиньями и под надрессорной балкой, а отношение диаметров D колёс колёсных пар по кругу катания к базе L тележки грузового вагона удовлетворяет условию .
0
0
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что наружные и внутренние пружины двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями гасителя колебаний, выполнены с равными между собой высотами в свободном состоянии, наружная и внутренняя пружина двухрядных пружин, расположенных под надрессорной балкой, выполнены с неравными между собой высотами в свободном состоянии и при этом меньшими, чем высоты двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями гасителя колебаний, в свободном состоянии, причём осевая нагрузка P удовлетворяет условию , где P задана в тс, диаметр D колеса колёсной пары задан в метрах, база L тележки задана в метрах.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что в по меньшей мере одной двухрядной пружине, расположенной под надрессорной балкой, высота наружной пружины в свободном состоянии меньше высоты внутренней пружины в свободном состоянии.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что в по меньшей мере одной двухрядной пружине, расположенной под надрессорной балкой, высота внутренней пружины в свободном состоянии меньше высоты наружной пружины в свободном состоянии.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что в по меньшей мере одной двухрядной пружине, расположенной под надрессорной балкой, разница высот между пружинами в свободных состояниях составляет от 30 до 40 мм, при этом разница между высотами по меньшей мере одной пружины, расположенной под фрикционным клином гасителя колебаний, и наибольшей по высоте пружины по меньшей мере одной двухрядной пружины, расположенной под надрессорной балкой, составляет от 10 до 20 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что показатель суммарной жёсткости двухрядных пружин по меньшей мере одного рессорного комплекта при движении пустого грузового вагона, ниже в от 1,5 до 2,0 раз показателя суммарной жёсткости двухрядных пружин рессорного комплекта, используемых при движении гружёного грузового вагона, при этом разность полных статических прогибов по меньшей мере одного рессорного комплекта под пустым и гружёным кузовом вагона составляет от 65 мм до 80 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что для пустого кузова неподвижного грузового вагона расчётный прогиб рессорного комплекта составляет от 10 мм до 20 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что для гружёного кузова неподвижного грузового вагона расчётный прогиб рессорного комплекта составляет от 65 мм до 75 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что для пустого неподвижного грузового вагона прогиб рессорного комплекта составляет от 0,4 до 0,6 значений прогиба двухрядных пружин рессорного комплекта, используемых при движении пустого грузового вагона.
Предложенное техническое решение характеризуется чертежом, где на Фигуре представлен её вид сбоку.
0
0
Тележка грузового вагона содержит две боковые рамы 1, две колёсные пары 2, два рессорных комплекта 3, четыре подшипниковых узла 4, гасители колебаний, содержащие фрикционные клинья 5, и надрессорную балку 6, при этом каждая боковая рама 1 включает в себя два буксовых проёма, в которых установлены колёсные пары 2 с помощью подшипниковых узлов 4, и опорную поверхность 7 для рессорного комплекта 3, а каждый рессорный комплект 3 включает в себя двухрядные пружины, состоящие из наружных и внутренних пружин, и расположено под фрикционными клиньями 5 и под надрессорной балкой 6. При этом отношение диаметров D колёс колёсных пар 2 по кругу катания к базе L тележки удовлетворяет условию , а осевая нагрузка P удовлетворяет условию , где P задана в тс, диаметр D колеса колёсной пары задан в метрах, база L тележки задана в метрах.
Наружная и внутренняя пружина двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями 5 гасителя колебаний, выполнены с равными между собой высотами в свободном состоянии. Наружная и внутренняя пружины двухрядных пружин, расположенных под надрессорной балкой 6, выполнены с неравными между собой высотами в свободном состоянии и при этом меньшими, чем высоты двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями 5 гасителя колебаний, в свободном состоянии. В различных вариантах выполнения предложенного технического решения возможны различные варианты выполнения двухрядных пружин, расположенных под надрессорной балкой 6. Так в, по меньшей мере, одной двухрядной пружине, расположенной под надрессорной балкой 6, высота наружной пружины в свободном состоянии меньше высоты внутренней пружины в свободном состоянии или в, по меньшей мере, одной двухрядной пружине, расположенной под надрессорной балкой 6, высота внутренней пружины в свободном состоянии меньше высоты наружной пружины в свободном состоянии. При этом разница высот между пружинами в свободных состояниях в, по меньшей мере, одной двухрядной пружине, расположенной под надрессорной балкой 6, составляет от 30 до 40 мм. А разница между высотами по меньшей мере одной пружины, расположенной под фрикционным клином 5 гасителя колебаний, и наибольшей по высоте пружины по меньшей мере одной двухрядной пружины, расположенной под надрессорной балкой 6, составляет от 10 до 20 мм. Очевидно, что высоты двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями 5, больше высот двухрядных пружин, расположенных под надрессорной балкой 6.
Под двухрядной пружиной, расположенной под фрикционными клиньями 5, понимается двухрядная пружина, соединённая (примыкающая, приведённая в контакт) с опорной поверхностью 7 для рессорного комплекта 3 одной из боковых рам 1 и с опорной поверхностью для двухрядной пружины одного из фрикционных клиньев 5.
Под двухрядной пружиной, расположенной под надрессорной балкой 6, понимается двухрядная пружина, соединённая (примыкающая, приведённая в контакт) с опорной поверхностью 7 для рессорного комплекта 3 одной из боковых рам 1 и выполненная с возможностью соединения с одной из опорных поверхностей надрессорной балки 6.
Очевидно, что тележка грузового вагона может содержать по меньшей мере один рессорный комплект 3 с описанным выше строением двухрядных пружин. Предпочтительно также, чтобы наружная и внутренняя пружина каждой из двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями 5, выполнены равной высоты в свободном состоянии. Или в общем случае, предложенное техническое решение содержит по меньшей мере одну двухрядную пружину, расположенную под фрикционным клином 5 и внутренняя пружина и наружная пружина имеют одинаковую высоту. Также предпочтительно, чтобы высоты двухрядных пружин под фрикционными клиньями 5 в, по меньшей мере, одном рессорном комплекте 3 и/или в тележке были одинаковыми. Кроме того, наружная и внутренняя пружины каждой из двухрядных пружин, расположенных под надрессорной балкой 6, выполнены с неравными между собой высотами в свободном состоянии и при этом меньшими, чем высоты двухрядных пружин, расположенных под фрикционными клиньями 5 гасителя колебаний, в свободном состоянии. Или в общем случае, предложенное техническое решение содержит по меньшей мере одну двухрядную пружину, наружная и внутренняя пружина которой имеют разные высоты в свободном состоянии и при этом меньшие, чем высота по меньшей мере одной двухрядной пружины, расположенной под фрикционным клином 5 гасителя колебаний, в свободном состоянии. Также предпочтительно, чтобы высоты внутренних и/или наружных пружин двухрядных пружин под надрессорной балкой 6 в, по меньшей мере, одном рессорном комплекте 3 и/или в тележке были одинаковыми. В результате, повышается динамические свойства тележки грузового вагона (уникальный показатель динамики) и грузового вагона в целом.
Предложенное техническое решение работает и его используют следующим образом.
Упомянутое соотношение  обусловлено тем, что при  менее 0,504 возникает сложность прохождения кривых участков пути малого радиуса, набегания колёс на головки рельсов, перекос колёсных пар 2, повышенный износ поверхности катания. При  более 0,517 возникает повышенное виляние тележки. Например, диаметр D каждого колеса по кругу катания каждой колёсной пары 2 может составлять 957 мм, а база L тележки – 1870 мм, следовательно,  составляет примерно 0,512. В результате, повышается динамические свойства тележки грузового вагона (уникальный показатель динамики) и грузового вагона в целом.
Равные по высоте внутренние и внешние пружины двухрядных пружин под фрикционными клиньями 5, на которых подвешены фрикционные клинья 5 гасителя колебаний, создают постоянное усилие прижима фрикционного клина 5 гасителя колебаний к надрессорной балке 6, обеспечивая эффективную работу гасителя колебаний кузова грузового вагона. При загрузке грузового вагона, либо при увеличении динамической нагрузки, кузов грузового вагона вместе с надрессорной балкой 6 опускается вниз сначала разницу высот между внутренней или внешней пружин двухрядных пружин под фрикционными клиньями 5 и большей по высоте пружины двухрядной пружины под надрессорной балкой 6, затем на разницу высот между бóльшей и мéньшей пружины двухрядных пружин под надрессорной балкой 6. Таким образом, последовательно увеличивается жёсткость рессорного комплекта 3 тележки грузового железнодорожного вагона, соответствующее увеличению нагрузки на железнодорожный вагон и рессорный комплект 3.
Постоянное прижатие фрикционных клиньев 5 гасителя колебаний к надрессорной балке 6, а также последовательное включение в работу групп пружин рессорного комплекта 3 тележки, обеспечивают улучшение динамических характеристик грузового железнодорожного вагона.
Для обеспечения оптимальных динамических характеристик пустого грузового вагона при различных скоростях его движения для пустого неподвижного грузового вагона прогиб рессорного комплекта составляет от 0,4 до 0,6 значений прогиба двухрядных пружин рессорного комплекта, используемых при движении пустого грузового вагона. При этом показатели суммарной жёсткости двухрядных пружин по меньшей мере одного рессорного комплекта при движении пустого грузового вагона, ниже в от 1,5 до 2,0 раз показателя суммарной жёсткости двухрядных пружин рессорного комплекта, используемых при движении гружёного грузового вагона.
Для обеспечения оптимальных динамических характеристик грузового вагона при различных скоростях его движения и загрузке, рессорный комплект тележки грузового вагона может быть сформированы пружинами с характеристиками такими, что для пустого кузова неподвижного грузового вагона расчётный прогиб рессорного комплекта составляет от 10 мм до 20 мм, а для гружёного кузова неподвижного грузового вагона расчётный прогиб рессорного комплекта составляет от 65 мм до 75 мм. При этом по меньшей мере одно рессорный комплект 3 выполнено с возможностью обеспечения разности полных статических прогибов под пустым и гружёным кузовом грузового вагона в диапазоне от 65 мм до 80 мм, т.е. разность полных статических прогибов по меньшей мере одного рессорного комплекта 3 под пустым и гружёным кузовом вагона составляет от 65 мм до 80 мм. Такой подбор двухрядных пружин рессорного комплекта 3 тележки грузового вагона обеспечивает получение оптимальных динамических показателей как для пустого, так и для гружёного грузового вагона.
Таким образом, предлагаемое техническое решение повышает динамические характеристики грузового вагона при различных скоростях его движения и при различной его загрузке.