ХОДОВАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
CHASSIS FOR RAIL TRANSPORT

Изобретение относится к ходовой части для рельсового транспортного средства, в частности, с внутренне установленными колесными парами, по меньшей мере с одним редуктором, по меньшей мере с одним поперечно установленным приводным двигателем, а также по меньшей мере с одной рамой ходовой части, которая включает в себя по меньшей мере одну поперечину, по меньшей мере один первый лонжерон и второй лонжерон.
Ходовые части для рельсовых транспортных средств должны быть надежными для исключения опасности схода с рельсов. Надежность в смысле исключения опасности схода с рельсов может быть достигнута тем, что ходовая часть упруго реагирует на перекосы пути. Упругость (податливость) в отношении перекосов пути обычно реализуется в первую очередь через соответствующее выполнение основной подвески (подрессоривания). Кроме того, свойство низкой жесткости на скручивание рамы ходовой части способствует податливости и, следовательно, компенсации перекосов пути.
Исключение опасности схода с рельсов, с одной стороны, и требования из основания для ограничения, например, согласно Инструкции 505-1 Международного Союза железных дорог (UIC) или Европейской норме (EN) 15273, с другой стороны, часто приводят к конфликтам при проектировании, которые делают желательным, чтобы большая часть рамы ходовой части сама обеспечивала компенсацию перекосов пути. Это может быть реализовано, например, поперечиной с низкой жесткостью на скручивание или посредством шарнирного соединения поперечины с первым лонжероном и вторым лонжероном рамы ходовой части.
Поперечина с низкой жесткостью на скручивание требует наличия упругой структуры с открытыми профилями. В случае обычной подвески приводного двигателя на поперечине, например, через консоли, в конструкцию вводятся крутящие моменты. Следовательно, поперечина должна быть выполнена жесткой на скручивание, поэтому обычно применяются закрытые профили.
В соответствии с известным уровнем техники, в этой связи известна, например, ходовая часть Siemens SF7000, в которой приводной двигатель через консоли подвешен на поперечине с закрытыми профилями и, следовательно, высокой жесткостью на скручивание.
Кроме того, известны три конструкции, которые позволяют создать поперечину с низкой жесткостью на скручивание.
Так, US 4,046,080 описывает принцип ʺWegmann-ходовой частиʺ, при котором приводной двигатель подвешен в центральной точке сдвига поперечины. Через качающуюся шайбу осуществляется частичная поддержка приводного двигателя на редукторе (передаче). Между приводным двигателем, редуктором и поперечиной находится опорный направляющий рычаг.
Кроме того, следует упомянуть ходовую часть Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF), используемую в поездах Стамбульского метрополитена на линии М4. Здесь подвеска приводного двигателя осуществляется на лонжероне. Через качающуюся шайбу осуществляет частичная поддержка приводного двигателя на редукторе. Редуктор через направляющий рычаг соединен с поперечиной.
Из WO 2012/123438 A1 известна конструкция, в которой приводной двигатель поддерживается на первом лонжероне и втором лонжероне ходовой части, а также через качающуюся шайбу поддерживается на редукторе.
Указанные подходы в известных формах имеют недостаток, обусловленный совместной подвеской приводного двигателя и редуктора на раме ходовой части.
В результате часть силы тяжести приводного двигателя переносится на редуктор, и, как следствие, неамортизированная масса ходовой части увеличивается.
Кроме того, в вышеуказанных подходах, из-за расположения качающейся шайбы между приводным двигателем и редуктором, не обеспечивается возможность раздельного демонтажа приводного двигателя и редуктора для целей технического обслуживания.
Кроме того, замена приводного двигателя на неодинаковую по месту сопряжения модель приводного двигателя потребовала бы изменения мест сопряжения между приводным двигателем и рамой ходовой части.
Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить ходовую часть, усовершенствованную относительно предшествующего уровня техники.
Согласно изобретению, эта цель достигается с помощью ходовой части вышеупомянутого типа, в которой по меньшей мере первый упругий подшипник, второй упругий подшипник и третий упругий подшипник размещены между приводным двигателем и рамой ходовой части, причем по меньшей мере на одном из лонжеронов размещен соответствующий один из упругих подшипников.
Такая компоновка мест расположения подшипников между приводным двигателем и рамой ходовой части приводит к уменьшению ввода крутящих моментов, вызванных приводным двигателем, в раму ходовой части. В основном вводятся силы. Нагрузка на раму ходовой части из-за крутящих моментов уменьшается. В результате, для поперечин могут использоваться открытые профили. Следовательно, жесткость на скручивание рамы ходовой части уменьшается, и, наряду с основной подвеской (подрессориванием), рама ходовой части сама вносит вклад в компенсацию перекосов пути. За счет использования открытых профилей, также может быть достигнуто преимущество по весу.
Кроме того, изобретение обеспечивает предпочтительную раздельную подвеску приводного двигателя и редуктора. Части веса приводного двигателя, переносимые на редуктор, уменьшаются. Таким образом, неамортизированные массы ходовой части могут быть уменьшены, что, помимо прочего, снижает издержки на поддержание в исправном состоянии рельсового пути. Это также позволяет использовать обычное сцепление (муфту) с дуговыми зубьями, экономичное в приобретении и поддержании в исправном состоянии. Сцепление с дуговыми зубьями также является компактным по размерам и поэтому позволяет максимизировать конструктивную ширину приводного двигателя. В случае самовентилируемого приводного двигателя, передняя часть двигателя на стороне редуктора остается свободно доступной для подачи воздуха. Кроме того, приводной двигатель и редуктор могут отдельно демонтироваться для осуществления технического обслуживания.
Кроме того, с помощью по меньшей мере первого упругого подшипника, второго упругого подшипника и третьего упругого подшипника обеспечивается механическая развязка между приводным двигателем и рамой ходовой части.
Предпочтительно, если между приводным двигателем и рамой ходовой части расположен по меньшей мере первый модуль крепления, который разъемно соединен с приводным двигателем и рамой ходовой части.
Использование по меньшей мере первого модуля крепления имеет преимущество обеспечения единообразных и экономичных мест сопряжения (интерфейсов) на раме ходовой части и приводном двигателе. Таким образом, без изменения места сопряжения на раме ходовой части, могут использоваться разные приводные двигатели.
Кроме того, использование разъемных соединений обеспечивает преимущества простого и быстрого монтажа и демонтажа приводного двигателя и по меньшей мере первого модуля крепления.
Предпочтительное решение может быть получено, когда первый модуль крепления разъемно соединен с редуктором. За счет этой меры достигается то, что первый модуль крепления, наряду с его функцией присоединения приводного двигателя к раме ходовой части, также действует как моментная опора редуктора и, следовательно, можно отказаться от дополнительных компонентов. Кроме того, за счет расположения первого модуля крепления, могут использоваться различные редукторы без изменения мест сопряжения на раме ходовой части.
Кроме того, использование разъемных соединений обеспечивает преимущество простого и быстрого монтажа и демонтажа редуктора и модуля крепления.
Предпочтительный вариант осуществления получают, когда поперечина имеет открытые профили.
В результате достигается низкая жесткость на скручивание поперечины и, следовательно, частичная компенсация перекосов пути за счет самой рамы ходовой части.
Предпочтительное решение может быть получено, если отверстия, предусмотренные для соединения приводного двигателя с рамой ходовой части отверстия, размещены в перемычках открытых профилей таким образом, что вводимые в открытые профили вертикальные силы проходят вблизи центральных точек сдвига открытых профилей.
Эта мера приводит к созданию простых и экономичных мест сопряжения для размещения приводного двигателя на раме ходовой части.
Кроме того, эта мера обеспечивает сокращение торсионных нагрузок, действующих на открытые профили.
Предпочтительный вариант осуществления может быть получен, если на каждом конце первого лонжерона предусмотрена первая основная пружина (рессора) в направляющем стакане и вторая основная пружина в направляющем стакане, и между первой основной пружиной в направляющем стакане и второй основной пружиной в направляющем стакане установлен третий упругий подшипник.
Эта мера приводит к концентрации введения силы в первый лонжерон и во второй лонжерон в области первой основной пружины в направляющем стакане и второй основной пружины в направляющем стакане и, следовательно, к уменьшению нагрузки первого лонжерона и второго лонжерона за счет крутящих моментов.
Предпочтительным образом, первый упругий подшипник, второй упругий подшипник и третий упругий подшипник расположены таким образом, что они образуют вершины треугольника в горизонтальной плоскости, и приводной двигатель размещен таким образом, что горизонтальное положение центра тяжести приводного двигателя находится внутри треугольника.
Эта мера приводит к гомогенизации нагрузки на первый упругий подшипник, второй упругий подшипник и третий упругий подшипник.
Изобретение далее описано более подробно на примерах выполнения.
На чертежах в качестве примера показано следующее:
Фиг. 1 - вид в плане боковой части первого иллюстративного примера выполнения соответствующей изобретению ходовой части с внутренне установленными колесными парами, приводным двигателем и редуктором с первой основной пружиной в направляющем стакане и второй основной пружиной в направляющем стакане, причем приводной двигатель через первый модуль крепления соединен с поперечиной и через второй модуль крепления соединен с первым лонжероном,
Фиг. 2 - вид в плане боковой части второго иллюстративного примера выполнения соответствующей изобретению ходовой части с внутренне установленными колесными парами, приводным двигателем и редуктором с первой основной пружиной в направляющем стакане и второй основной пружиной в направляющем стакане, причем приводной двигатель через первый модуль крепления соединен с поперечиной и через второй модуль крепления соединен с вторым лонжероном,
Фиг. 3 - вид в плане третьей иллюстративной формы выполнения соответствующей изобретению ходовой части, причем приводной двигатель соединен с первым лонжероном и вторым лонжероном, а также с поперечиной,
Фиг. 4 - вид в плане четвертой иллюстративной формы выполнения соответствующей изобретению ходовой части, причем приводной двигатель соединен с первым лонжероном и вторым лонжероном, а также с поперечиной, и между приводным двигателем и первым лонжероном, а также вторым лонжероном размещен модуль крепления,
Фиг. 5 - детальное представление сечения через первый лонжерон, причем справа внизу изображен размещенный в перемычке первого лонжерона третий упругий подшипник, а слева сверху показан размещенный в поперечине первый упругий подшипник,
Фиг. 6 - детальное представление сечения через поперечину, причем в перемычке открытого профиля поперечины размещен первый упругий подшипник,
Фиг. 7 - детальное представление вида в плане боковой части пятого иллюстративного примера выполнения соответствующей изобретению ходовой части с внутренне установленными колесными парами, приводным двигателем и редуктором с первой основной пружиной в направляющем стакане, причем приводной двигатель через первый модуль крепления соединен с поперечиной и через второй модуль крепления соединен с первым лонжероном, и
Фиг. 8 - вид в плане боковой части шестого иллюстративного примера выполнения соответствующей изобретению ходовой части с внутренне установленными колесными парами, приводным двигателем и редуктором с первой основной пружиной в направляющем стакане и второй основной пружиной в направляющем стакане, причем первый модуль крепления соединяет приводной двигатель с поперечиной и редуктором, а также второй модуль крепления соединяет приводной двигатель с первым лонжероном.
Показанный на фиг. 1 на виде в плане фрагмент первого иллюстративного варианта соответствующей изобретению ходовой части включает в себя раму 1 ходовой части, поперечно расположенный приводной двигатель 2, редуктор 3, поперечину 4, первый лонжерон 5, второй лонжерон 6, а также первую основную пружину в направляющем стакане 7, вторую основную пружину в направляющем стакане 8, третью основную пружину в направляющем стакане 9 и четвертую основную пружину в направляющем стакане 10. В предпочтительном варианте осуществления поперечина 4 выполнена из открытых профилей. Первый лонжерон 5 и второй лонжерон 6, например, приварены к поперечине 4.
Приводной двигатель 2 соединен с поперечиной 4 через первый модуль 11 крепления, на котором расположены первый упругий подшипник 13 и второй упругий подшипник 14.
Через второй модуль 12 крепления и размещенный на нем третий упругий подшипник 15, приводной двигатель 2 соединен с первым лонжероном 5. Это приводит к особенно выгодной трехточечной подвеске, и не происходит никакого ввода вызванных приводным двигателем 2 крутящих моментов в раму 1 ходовой части. Следовательно, для поперечины 4 могут использоваться открытые профили. За счет этого уменьшается жесткость на скручивание рамы 1 ходовой части, и, наряду с основной подвеской, рама 1 ходовой части сама способствует компенсации перекосов пути. За счет использования открытых профилей, также может быть достигнуто преимущество по весовым характеристикам по сравнению с закрытыми профилями.
Кроме того, трехточечная подвеска приводит к раздельной установке приводного двигателя 2 и редуктора 3 в ходовой части, в результате чего вводимая в редуктор доля силы тяжести приводного двигателя 2 и, следовательно, неамортизированная масса ходовой части уменьшаются.
Предпочтительное использование первого модуля 11 крепления и второго модуля 12 крепления обеспечивает то, что при использовании единообразных мест сопряжения на раме 1 ходовой части могут использоваться различные приводные двигатели 2; на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 7 и фиг. 8 показаны иллюстративные варианты.
На концах первого модуля 11 крепления расположены первый упругий подшипник 13 и второй упругий подшипник 14. В области между первым упругим подшипником 13 и вторым упругим подшипником 14, приводной двигатель 2 соединен с первым модулем 11 крепления.
Продольные оси первого упругого подшипника 13 и второго упругого подшипника 14 проходят горизонтально и в продольном направлении ходовой части.
Первый упругий подшипник 13 и второй упругий подшипник 14 вставлены в расположенные на поперечине 4 отверстия. Примерный вариант выполнения первого отверстия 16 показан на фиг. 6.
Первый упругий подшипник 13 и второй упругий подшипник 14 через первое винтовое соединение 18 и второе винтовое соединение 19, продольные оси которых проходят соосно продольной оси первого упругого подшипника 13 и второго упругого подшипника 14, скреплены с первым модулем 11 крепления и поперечиной 4. Они выполнены, например, как резинометаллические элементы известной конструктивной формы и обеспечивают относительное перемещение между первым модулем 11 крепления и поперечиной 4 в горизонтальном и вертикальном направлении.
Все соединения между первым модулем 11 крепления, приводным двигателем 2, а также первым упругим подшипником 13 и вторым упругим подшипником 14 в предпочтительном варианте осуществления выполнены с силовым замыканием и разъемным образом, за счет чего обеспечивается возможность быстрого монтажа и демонтажа приводного двигателя 2 и первого модуля 11 крепления.
Между приводным двигателем 2 и первым лонжероном 5 расположен второй модуль 12 крепления, причем один конец второго модуля 12 крепления соединен с первым лонжероном 5, а другой конец второго модуля 12 крепления соединен с приводным двигателем 2.
Третий упругий подшипник 15 выполнен в иллюстративном варианте как упругая втулка известной конструктивной формы, расположен между вторым модулем 12 крепления и первым лонжероном 5 и обеспечивает относительное перемещение между вторым модулем 12 крепления и первым лонжероном 5 в горизонтальном и вертикальном направлении. Продольная ось третьего упругого подшипника 15 проходит горизонтально и в поперечном направлении ходовой части.
Третий упругий подшипник 15 вставлен в расположенное на первом лонжероне 5 второе отверстие 17 и скреплен первым шипом 20 с первым лонжероном 5. Продольная ось первого шипа 20 проходит соосно с продольной осью третьего упругого подшипника 15. Примерный вариант выполнения второго отверстия 17 показан на фиг. 5.
Второе отверстие 17 для позиционирования третьего упругого подшипника 15 расположено между первой основной пружиной в направляющем стакане 7 и второй основной пружиной в направляющем стакане 8. За счет этой особенности, нагрузка крутящего момента на первый лонжерон 5 уменьшается.
Все соединения между вторым модулем 12 крепления, приводным двигателем 2 и третьим упругим подшипником 15 выполнены в предпочтительном варианте осуществления с силовым замыканием и разъемным образом, за счет чего обеспечивается возможность быстрого монтажа и демонтажа приводного двигателя 2 и второго модуля 12 крепления.
В отличие от фиг. 1, на фиг. 2 показан второй, иллюстративный вариант осуществления, в котором второй модуль 12 крепления соединен с приводным двигателем 2 и через третий упругий подшипник 15 соединен со вторым лонжероном 6. В остальном, принцип, показанный на фиг. 2, соответствует варианту осуществления, который показан на фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид в плане третьего, иллюстративного варианта выполнения соответствующей изобретению ходовой части с рамой 1 ходовой части, в котором между приводным двигателем 2 и поперечиной 4 размещен первый упругий подшипник 13, между приводным двигателем 2 и первым лонжероном 5 - второй упругий подшипник 14, и между приводным двигателем 2 и вторым лонжероном 6 - третий упругий подшипник 15. Продольная ось первого упругого подшипника 13 проходит горизонтально и в продольном направлении ходовой части. Продольные оси второго упругого подшипника 14 и третьего упругого подшипника 15 проходят горизонтально и в поперечном направлении ходовой части. Первый упругий подшипник 13 выполнен, например, как резинометаллический элемент и посредством первого винтового соединения 18 скреплен с поперечиной 4. Второй упругий подшипник 14 и третий упругий подшипник 15 выполнены, например, как упругие втулки.
Второй упругий подшипник 14 между первой основной пружиной в направляющем стакане 7 и второй основной пружиной в направляющем стакане 8 соединен через первый шип 20 с первым лонжероном 5. Между третьей основной пружиной в направляющем стакане 9 и четвертой основной пружиной в направляющем стакане 10, третий упругий подшипник 15 с помощью второго шипа 21 размещен на втором лонжероне 6.
Первый модуль 11 крепления и второй модуль 12 крепления, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, опущены в этом варианте осуществления. Приводной двигатель 2 через первый упругий подшипник 13, второй упругий подшипник 14 и третий упругий подшипник 15 непосредственно соединены с рамой 1 ходовой части.
В остальном, принцип, показанный на фиг. 3, соответствует вариантам осуществления, которые показаны на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 4 показан вид в плане четвертого иллюстративного варианта осуществления соответствующей изобретению ходовой части с рамой 1 ходовой части, в котором между приводным двигателем 2 и поперечиной 4 размещен первый упругий подшипник 13, между приводным двигателем 2 и первым лонжероном 5 - второй упругий подшипник 14, а также между приводным двигателем 2 и вторым лонжероном 6 - третий упругий подшипник 15.
В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 3, между приводным двигателем 2 и вторым упругим подшипником 14 и третьим упругим подшипником 15 предусмотрен второй модуль 12 крепления. На концах второго модуля 12 крепления расположены второй упругий подшипник 14 и третий упругий подшипник 15. Между вторым упругим подшипником 14 и третьим упругим подшипником 15 приводной двигатель 2 соединен со вторым модулем 12 крепления.
В остальном, принцип, показанный на фиг. 4, соответствует вариантам осуществления, которые показаны на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
На фиг. 5 показано детальное представление сечения через первый лонжерон 5. Кроме того, показана часть поперечины 4.
В расположенное в перемычке первого лонжерона 5 второе отверстие 17 вставлен третий упругий подшипник 15 с первым шипом 20.
Поперечина 4 имеет первое отверстие 16, в котором размещен первый упругий подшипник 13 с первым винтовым соединением 18.
На фиг. 6 показано детальное представление сечения через поперечину 4.
Кроме того, показана часть первого лонжерона 5.
В перемычке открытого профиля поперечины 4 в первом отверстии 16 размещен первый упругий подшипник 13 с первым винтовым соединением 18.
На фиг. 7 показано детальное представление вида в плане пятого иллюстративного варианта осуществления соответствующей изобретению ходовой части. Приводной двигатель 2 через второй модуль 12 крепления и третий упругий подшипник 15 соединен с первым лонжероном 5, содержащим на своем конце первую основную пружину в направляющем стакане 7. Третий упругий подшипник 15 расположен приблизительно рядом с первой основной пружиной в направляющем стакане 7. Тем самым достигается уменьшение нагрузки крутящего момента на первом лонжероне 5.
За исключением варианта осуществления основной подвески, принцип, показанный на фиг. 7, соответствует варианту осуществления, который представлен на фиг. 1.
В отличие от фиг. 1, фиг. 8 показывает шестой, примерный вариант осуществления соответствующей изобретению ходовой части, в котором первый модуль 11 крепления в дополнение к соединению с приводным двигателем 2 также имеет соединение с редуктором 3.
За счет этого обеспечивается преимущество, состоящее в том, что первый модуль 11 крепления, наряду с его функцией присоединения приводного двигателя 2 к раме 1 ходовой части, также действует как моментная опора редуктора 3 и, следовательно, можно отказаться от дополнительных компонентов. В остальном, принцип, показанный на фиг. 8, соответствует варианту осуществления, который показан на фиг. 1.
Перечень ссылочных позиций
1 рама ходовой части
2 приводной двигатель
3 редуктор
4 поперечина
5 первый лонжерон
6 второй лонжерон
7 первая основная пружина в направляющем стакане
8 вторая основная пружина в направляющем стакане
9 третья основная пружина в направляющем стакане
10 четвертая основная пружина в направляющем стакане
11 первый модуль крепления
12 второй модуль крепления
13 первый упругий подшипник
14 второй упругий подшипник
15 третий упругий подшипник
16 первое отверстие
17 второе отверстие
18 первое винтовое соединение
19 второе винтовое соединение
20 первый шип
21 второй шип