Устройство для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой
DEVICE FOR ROLLING STOCK UNITS MOVING WITH JAMMED WHEEL PAIR

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности, к каткам и прочим средствам для перемещения и транспортировки подвижного железнодорожного подвижного состава по путям.
Известно устройство для перемещения рельсовых транспортных средств с заклиненной или поврежденной колесной парой (патент RU №116433 U1, МПК B61J 1/12, 20.07.2011 г.), содержащее две каретки, соединяемые тягами, гидродомкрат с насосом, ролики тележек, установленные на гладкую, без выступов, ось. Недостатками данной конструкции являются:
а) необходимость демонтажа и последующего монтажа ролика одной из кареток при установке устройства на поврежденную колесную пару, что увеличивает время проведения эвакуационных работ, особенно при работе в условиях низких температур;
б) отсутствие механизма подгонки опоры колес колесной пары в устройстве, при эвакуационных работах, под диаметр колес поврежденной колесной пары, который может меняться в значительном интервале (товарные, пассажирские вагоны или локомотивы имеют различные диаметры колес);
в) отсутствие жесткого контакта устройства с колесной парой в поперечном направлении, т.к. не учитывается допуск на изготовление колесной пары, в частности ширина обода колес колесной пары может быть от 130 мм до 133 мм (по ГОСТ 9036-88), вследствие чего возможен люфт (хлябание) устройства относительно колесной пары в поперечном, относительно движения состава, направлении, что опасно при прохождении поворотов и стрелочных переходов и приводит к необходимости существенного снижения скорости движения поврежденного подвижного состава к ремонтной базе и сбою графиков движения поездов на данном железнодорожном направлении;
г) поскольку один из ходовых роликов, как указано, является съемным, то между осью каретки и внутренней втулкой ролика (сечение Б-Б) необходим зазор, что неизбежно приводит к люфтам ролика на оси, трению скольжения боковых сторон ролика о боковины каретки, что вызывает дополнительный нагрев ролика при движении и требует также снижения скорости движения железнодорожного состава.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой является устройство для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой (патент RU №98382 U1, МПК B61J, 1/12 12.05.2010 г.), принятое за прототип и включающее в себя каретки с ходовыми роликами и колесными упорами, несущими щеками, механизмами взаимного перемещения кареток с ходовыми винтами.
Недостатками описанной конструкции являются:
а) как и в предыдущем, вышеуказанном «Устройстве…», в прототипе отсутствует жесткий контакт заклиненной колесной пары с каретками, т.к. колеса колесной пары контактируют с упором каждой каретки только по одной линии контакта обода колес с плоскостью упоров, поэтому для удержания кареток по направлению движения требуется достаточно прочная,, следовательно, и тяжелая конструкция несущих узлов устройства с поперечными балками, что значительно усложняет оперативную доставку тележки и монтаж ее на месте аварии;
б) требуется большое усилие для вращения ходового винта устройства при подъеме поврежденной колесной пары вагона или локомотива над головкой рельса, т.к. подъем выполняется за счет сведения тележек, имеющих наклонные плоские упоры, установленные под углом примерно 45°, по которым колесо, поднимаясь вверх, преодолевает кроме вертикальной  нагрузки большое усилие трения скольжения обода колеса по наклонным упорам кареток;
в) массивные несущие щеки и корпуса, также механизм взаимного перемещения кареток расположены близко к головкам рельс, что делает проблематичным прохождение транспортируемым подвижным составом стрелочных переходов путей, имеющих выступающие над головкой рельс направляющие реборды высотой до 30 мм.
Задачей заявляемого изобретения является создание конструкции устройства для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой, обеспечивающего возможность быстрого монтажа его на поврежденную колесную пару с колесами различного диаметра, с обеспечением последующей транспортировки поврежденного подвижного состава со скоростью до 40 км/час, также с возможностью прохождения криволинейных участков пути малого радиуса поворота и стрелочных переходов.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой, содержащем каретки с ходовыми роликами и колесными упорами, механизмами взаимного перемещения кареток, согласно предлагаемому техническому решению тележки выполнены с колесными упорами в виде двух разнесенных между собой радиусных фигурных упоров с конфигурацией, зеркальной профилю обода колесной пары, тяги механизмов взаимного перемещения кареток выполнены с базирующими отверстиями, совмещенными с фиксирующими пазами, на внешних сторонах кареток в верхних их частях выполнены быстро устанавливаемые талрепы также с базирующими отверстиями совмещенными с фиксирующими пазами, аналогичными отверстиям на тягах механизмов взаимного перемещения кареток, оси ходовых роликов кареток выполнены со сквозным отверстием, на тягах механизмов взаимного перемещения кареток, напротив сквозных отверстий осей роликов кареток, выполнены пазы и поворачивающиеся воздухозаборные козырьки.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым результатом следующая:
- выполнение на каждой каретке устройства для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой двух разнесенных между собой радиусных фигурных упоров с конфигурацией, зеркальной профилю обода колесной пары, обеспечивает возможность установки устройства для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой на существующие колесные пары различных диаметров с базированием каждого колеса колесных пар на четыре опорные линии, которыми являются зеркально выполненные по два упора на двух каретках, удерживающих каждое колесо, что обеспечивает плотное базирование колес различного диаметра в предлагаемом устройстве, также позволяет уменьшить усилие, необходимое для подъема колесной пары для транспортировки, т.к. трение скольжения, как у прототипа, здесь заменено на трение качения;
- выполнение на тягах механизма взаимного перемещения кареток и талрепах базирующих отверстий с фиксирующими пазами обеспечивает быстрый монтаж устройства на поврежденной колесной паре, не требуя применения дополнительных крепежных деталей, что повышает удобство монтажа тележек с сокращением его времени;
- установка на внешних сторонах кареток, в верхних их частях, быстро устанавливаемых талрепов не дает сходить роликам блоков устройства внутрь колеи, позволяет поднять металлоконструкции корпусов кареток и тяг механизмов взаимного перемещения над головкой рельс, что обеспечивает прохождение устройством с установленной на нем колесной парой криволинейных участков пути и прохождение стрелочных переходов, имеющих выступающие над головкой рельс направляющие реборды;
- выполнение сквозных отверстий в осях роликов кареток и воздухозаборных козырьков около них, имеющих возможность поворота навстречу движению состава, обеспечивает воздушное охлаждение подшипниковых узлов роликов с возможностью транспортировки единицы подвижного состава с поврежденной колесной парой со скоростью до 40 км/час. Чем больше скорость движения состава, тем больше нагрев катков, компенсируемый соответственно увеличивающимся потоком набегающего воздуха, что позволяет увеличить скорость движения состава.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1  изображен общий вид устройства для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой установленного на колесную пару подвижного состава;
- на фиг. 2 - вид каретки передней со стороны поперечины, со сферической выемкой для упора винта натяжного механизма взаимного перемещения кареток устройства;
- на фиг. 3 - вид каретки передней со стороны упоров под колесо колесной пары;
- на фиг. 4 - вид каретки задней со стороны упоров под колесо колесной пары;
- на фиг. 5 - вид каретки задней со стороны ее задней стяжки;
- на фиг. 6 - сечение ролика кареток по его оси;
- на фиг. 7 - вид механизма взаимного перемещения кареток;
- на фиг. 8 - механизм натяжения механизма взаимного перемещения кареток;
- на фиг. 9 - талреп;
- на фиг. 10 - сечение, проходящее по колесу колесной пары, роликам и упорам кареток в положении начала подъема колесной пары.
Устройство для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой (фиг. 1) состоит из двух кареток передних 1 (правого и левого исполнения), двух кареток задних 2 (правого и левого исполнения), двух механизмов перемещения кареток 3 (правого и левого исполнения), двух одинаковых талрепов 4. Устройство показано в положении готовности его к движению вместе с заклиненной колесной парой. При этом колесная пара приподнята над головкой рельс (на 20-25 мм).
Каретка передняя 1 (фиг. 2, 3) содержит щеки боковые 5 и 6, упоры фигурные 7 и 8 с опорными поверхностями, зеркальными профилю колес колесных пар подвижного состава, поперечины 9 со сферической опорной выемкой для упора натяжного винта механизма взаимного перемещения кареток, четыре болта упорных 10 с контргайками для их упора в боковые поверхности обода колес поврежденной колесной пары, стяжки 11, ручки 12 для переноски блоков в виде приваренных тросиков с трубками и детали крепежа (болты, гайки, винты). На боковой, внешней, щеке 6 каретки 1 установлен штырь 13 с буртиком для установки талрепов 4 при монтаже тележки на поврежденную колесную пару.
Каретка задняя 2 (фиг. 4, 5) выполнена аналогично каретке передней 1.Отличие только в том, что вместо поперечины 9 установлена стяжка задняя 14 и вместо упора нижнего 8 установлен упор 15, концы которого выступают за боковины каретки и имеют шейки 16 с выступом на концах для установки сюда тяг механизма взаимного перемещения кареток.
Ролик (фиг. 6) содержит корпус 17 с наружной поверхностью, выполненной согласно ГОСТ 9036-88 на железнодорожные колеса, ось 18 с центральным отверстием для охлаждения узла, два сферических подшипника 19, зафиксированных от поперечного перемещения с упором в выступ оси, куда приходит основная осевая нагрузка при упоре наружного выступа 20 колеса в головку рельса при движении состава по радиусному участку пути. Сферические подшипники, работая попарно, кроме радиальной нагрузки могут нести также осевую нагрузку до 30% от радиальной. Подшипниковая полость роликов закрыта крышкой 21 с крепежом и манжетами.
Данная конструкция роликов исключает трение боковых сторон ролика об боковины кареток, дающее дополнительный нагрев ролика, который вращается со значительно большими оборотами, чем колеса колесной пары, вследствие его меньшего диаметра. Наличие сквозного отверстия в оси 18 обеспечивает интенсивный отвод тепла набегающим потоком воздуха при движении состава.
Механизм взаимного перемещения кареток 3 (фиг. 7, 8) содержит внутреннюю тягу 22 с отверстиями 23 для надевания тяги на поперечину 24 механизма натяжения 25 и выступы 16 упоров 15 кареток задних при монтаже устройства на месте аварии, наружную тягу 26 (аналогичную внутренней тяге) и дополнительно имеющую сквозные пазы с установленными на них воздухозаборными козырьками 27 с возможностью их поворота на 90° навстречу движения состава. Отверстия 23 тяг имеют сопрягаемые с ними пазы, куда, при взаимном перемещении (сведении) кареток, заходят и фиксируются:
- тяги 22 и 26 (одним концом) от спадания с выступов 16 упоров 15,
- тяги 22 и 26 (вторым концом) на лысках 28 поперечин 24 механизма натяжения. При этом тяги от поворота удерживаются лысками и занимают примерно горизонтальное положение без применения каких-либо дополнительных устройств, что упрощает монтаж устройства на месте аварии.
На обеих тягах установлены болты упорные с контргайками для упора в реборду колеса поврежденной колесной пары, повышая жесткость контакта устройства с поврежденной колесной парой. Винт натяжения 29 имеет трапецеидальную резьбу, один конец в виде квадрата под установку трещоточного ключа, второй выполнен в виде сферы для упора в поперечину 9 передней каретки 1. На винте 29 установлены фиксирующая контргайка 30 и плоская отгибная шайба 31 для фиксации контргайки.
Талреп 4 (фиг. 9) предназначен для соединения передних и задних кареток по внешним их сторонам относительно колесной пары. Талрепы устанавливаются на штыри 13 (фиг. 2, 4), приваренные на внешних боковинах кареток, и предназначены для удержания от схода с рельс кареток при движении железнодорожного состава по колеям малого радиуса кривизны, характерным для местных путей сообщения. Талрепы, жестко соединяя передние и задние каретки со стороны, противоположной ребордам роликов кареток, исключают сход кареток внутрь колеи, поджимая реборды роликов к рельсу и не давая передним кареткам 1 поворачиваться на сферической опоре поперечин 9 при движении по колее малого радиуса поворота. Талрепы 4 являются быстросъемными и устанавливаются аналогично тягам механизма взаимного перемещения кареток, имея базирующие отверстия с фиксирующими пазами 33 (фиг. 9). Талрепы в рабочем положении фиксируются контргайками 34 с отгибными стопорящими шайбами 35.
На фиг. 10 показано сечение по колесу колесной пары единицы подвижного состава с находящимися в исходном для подъема положении каретками передней и задней с механизмом взаимного перемещения кареток. Каретки, тяги механизма взаимного перемещения имеют правое и левое исполнение для их установки соответственно на правое и левое колесо колесной пары и покомплектно окрашены в разные цвета для удобства их монтажа на месте аварии.
Устройство для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой монтируется на месте аварии следующим образом:
- доставка узлов устройства непосредственно к единице подвижного состава с заклиненной колесной парой может выполняться вручную т.к. все узлы устройства имеют массу, приемлемую для переноски двумя человеками, для чего на наиболее тяжелых частях, каретках, имеются по четыре ручки в виде приваренных тросиков с надетыми на них трубками;
- далее вплотную к колесам поврежденной колесной пары ставятся на рельсы все каретки соответствующего исполнения (фиг. 10). При этом они опираются роликами на головки рельс, упоры 8 и 15 лежат также на головках рельс, а упоры 7 кареток упираются своей радиусной, фигурной, зеркальной ободу колес частью в колеса колесной пары. Реборды колес колесной пары входят в зеркально выполненные выемки 36 (фиг. 3, 4) упоров 7, 8 и 15 (фиг. 10), обеспечивая хорошее базирование кареток в поперечном направлении при подъеме колесной пары;
- далее устанавливаются тяги 22 и 26 на выступы 16 упоров 15 задних кареток 2. Устанавливаются механизмы натяжения 25 своими поперечинами 24 в отверстия 23 тяг 22 и 26;
- закручиваются натяжные винты 29 до их упора в сферические выемки поперечин 9 передних кареток 1 (фиг. 10). Далее с использованием трещоточных ключей, надетых на квадраты натяжных винтов 29, выполняется закручивание указанных винтов. При этом цилиндрическая часть выступов 16 задних блоков 2 и законцовки поперечин 24 механизмов натяжения 25 (своими лысками 28) заходят в пазы отверстий тяг 22 и 26 до упора, и далее происходит подъем колесной пары до касания упорами 8 и 15 (нижними в каретках) кругов катания колес колесной пары. Колесная пара приподнята над рельсами. При этом тяги механизма взаимного перемещения кареток 3 переходят и фиксируются в горизонтальном положении за счет пазов 28 на поперечинах 24 (фиг. 8);
- подтягиваются контргайки 30 на винтах 29 в механизмах натяжения (фиг. 8) и контрятся отгибными шайбами 31. Закручиваются до упора в ободья колес колесной пары и контрятся упорные болты 10 на всех каретках и тягах механизмов взаимного перемещения кареток, дополнительно исключая тем самым поперечные люфты узлов устройства относительно колесной пары, обеспечивая управляемость устройства при прохождении криволинейных участков железнодорожного пути;
- устанавливаются на внешние стороны кареток талрепы 4 (фиг. 1), подтягиваются и контрятся отгибными шайбами 35 контргайки 34 на них. Поворачиваются навстречу движения воздухозаборные козырьки 27 (фиг. 7) на тягах механизмов взаимного перемещения кареток.
Единица подвижного состава готова к движению.
При подъеме колесной пары происходит обкатка радиусными фигурными упорами 7 (фиг. 10) ободьев колес колесной пары с подкаткой, сближением на роликах, кареток передних и задних. Таким образом происходит подъем колесной пары над головками рельс, при этом требуется существенно меньше усилия вращения натяжного винта 29 (достаточно усилия одного человека), т.к. в данном случае, в отличие от прототипа, трение скольжения стали по стали изменено на трение качения радиусных опорных поверхностей упоров 7 по ободьям колес колесной пары.
Данное устройство для перемещения единиц подвижного железнодорожного состава с заклиненной колесной парой является универсальным для существующих действующих единиц подвижного состава, т.к. два разнесенных относительно друг друга радиусных фигурных упора на каждой каретке обеспечивают установку и надежное базирование устройства на колесных парах существующих единиц подвижного состава без каких-либо регулировок кареток. Меняется только величина хода натяжного винта 29, длина которого должна быть достаточной для установки тележки на различные единицы существующего подвижного состава.
Изготовлен первый опытный образец устройства, который успешно прошел эксплуатационные испытания, обеспечивая удобную и быструю установку устройства на поврежденные колесные пары различных единиц подвижного состава и их транспортировку со скоростью до 40 км/час.