ДВУХОСНАЯ ТЕЛЕЖКА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.
Известна модель тележки двухосной для грузовых вагонов (Патент RU 2275308, B61F 5/12, B61F 5/26, B61F 5/38, B61F 3/02 от 27.04.2006 г.).
В данной тележке надрессорная балка опирается концами на две боковые рамы через рессорное подвешивание и подпружиненные фрикционные клинья вертикальных гасителей колебаний и взаимодействует с указанными подпружиненными фрикционными клиньями через плоские упругие накладки, размещенные на опорных наклонных поверхностях фрикционных клиньев. Наклонные взаимодействующие поверхности надрессорных балок и клиньев выполнены в виде двух плоскостей с углами наклона к поперечной оси соответственно +γ и -γ, на плоскостях фрикционного клина выполнены углубления для размещения металлического основания упругих накладок, состоящих из металлической пластины и слоя эластичного материала. Опорные поверхности боковых рам и адаптеров кассетных подшипников образованы четырьмя плоскостями, имеющими противоположные и попарно равные углы наклона α и β соответственно к продольной и поперечной осям тележки. Между опорными плоскостями боковых рам и каждым из адаптеров установлены по два упругих элемента, состоящих из чередующихся слоев эластичного материала и гнутых металлических пластин с двумя опорными плоскостями, имеющими углы наклона +β и -β к поперечной оси тележки.
Недостатком данной конструкции тележки является сложная пространственная конфигурация наклонных поверхностей фрикционного клина и проемов надрессорной балки, требующая строгого соблюдения допусков при изготовлении, отсутствие защитных элементов в карманах надрессорной балки для повышения их износостойкости. Неметаллические плоские упругие накладки на наклонных поверхностях клина уменьшают сопротивление «забеганию» боковых рам за счет возможности поворота клина, обеспечиваемого деформацией накладок, что снижает эффективность взаимодействия тележки с рельсами железнодорожного пути. Установка упругих элементов в буксовом узле приводит к уменьшению высоты сечения боковой рамы, что снижает ее прочность. При сборке тележки за счет допусков на изготовление упругие элементы вызывают появление постоянных нагрузок на подшипники, что вызывает их перегрев при движении тележки под вагоном по рельсам железнодорожного пути.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция двухосной тележки грузового вагона (Патент RU №77592, B61F 5/12, B61F 5/26, B61F 5/38, B61F 3/02 от 27.10.2008 г.).
Данная двухосная тележка состоит из надрессорной балки, опирающейся на две боковые рамы через центральное рессорное подвешивание и подпружиненные разделенные фрикционные клинья. Надрессорная балка в концевых частях имеет карманы, на боковые стенки которых приварены износостойкие планки, а плоские поверхности карманов, наклоненные под углом а к горизонтальной плоскости, симметричные продольно и поперечно вертикальным плоскостям, взаимодействуют через приварную износостойкую вставку с подпружиненными разделенными фрикционными клиньями. Фрикционный клин состоит из двух зеркальных частей, наклонные поверхности которых обращены друг к другу под углом β и образуют пространственную конфигурацию. В центральном рессорном подвешивании внутренние пружины под фрикционными клиньями, наружные пружины под фрикционными клиньями, внутренние пружины под надрессорной балкой, наружные пружины под надрессорной балкой выполнены в порядке убывания высоты. Боковая рама, имеющая замкнутое коробчатое сечение наклонного пояса, снабжена сменными износостойкими скобами опорных поверхностей буксовых проемов, закрепленными загибающимися лапками с двух сторон через отверстия в концевой части боковины. Между кузовом вагона и тележкой установлены боковые упругие скользуны постоянного контакта, состоящие из корпуса с размещенными в нем двумя двухрядными цилиндрическими пружинами и колпака.
Недостатком описанной конструкции является то, что сменные износостойкие скобы опорных поверхностей буксовых проемов боковых рам не обладают горизонтальной упругостью и не обеспечивают направление колесных пар в рельсовой колее, что ограничивает конструкционную скорость вагона возникающими интенсивными колебаниями колесных пар. Размещение в боковых скользунах двух двухрядных цилиндрических пружин приводит к увеличенным размерам колпака, что ухудшает взаимодействие тележки с кузовом вагона при прохождении кривых участков пути. Выполнение каждого фрикционного клина из двух зеркальных частей, а также установка в каждом кармане надрессорной балки вставки и двух износостойких пластин снижает надежность узла фрикционного гасителя колебаний за счет его многодетальности. Оборудование тележки одной парой боковых скользунов не позволяет использовать ее под узлом сочленения в вагонах сочлененного типа.
Задачей полезной модели является разработка двухосной тележки грузового вагона, обеспечивающей улучшение ходовых качеств четырехосного вагона и вагона сочлененного типа за счет снижения интенсивности колебаний колесных пар.
Технический результат заключается в повышении конструкционной скорости вагона за счет упругого взаимодействия колесной пары и боковой рамы в продольном направлении и установки двух пар боковых скользунов в вагонах сочлененного типа, повышении надежности тележки за счет уменьшения количества деталей в узле фрикционного гасителя колебаний и бокового скользуна.
Технический результат достигается тем, что в двухосной тележке грузовых вагонов, включающей надрессорную балку с боковыми скользунами, состоящими из корпуса с размещенной в нем двухрядной цилиндрической пружиной и колпака, установленными на плоских опорных площадках верхнего пояса, опирающуюся концевыми частями с карманами, симметричными продольно и поперечно вертикальным плоскостям с наклоненными под углом α к горизонтальной плоскости поверхностями и вертикальными боковыми стенками, содержащими вставки, через пару подпружиненных фрикционных клиньев с наклоненными под углом α к горизонтальной плоскости наклонными поверхностями и центральное рессорное подвешивание на две боковые рамы, которые через скобы опорных поверхностей буксовых проемов и адаптеры опираются на колесные пары, вставка кармана состоит их двух частей призматической формы, приваренных между наклонной поверхностью и вертикальными боковыми стенками кармана, образующих наклонные поверхности, обращенные друг к другу под углом β, взаимодействующих с обращенными друг к другу под углом β наклонными поверхностями фрикционного клина, выполненного цельным, корпус бокового скользуна выполнен в форме стакана, а колпак бокового скользуна выполнен в форме перевернутого стакана, внутрь которого заходит корпус, скоба имеет изогнутые вертикальные захваты с вырезами под ограничители продольных перемещений, плотно прилегающие к боковым поверхностям адаптера.
Для вагонов сочлененного типа на опорных площадках верхнего пояса надрессорной балки дополнительно установлена пара внутренних боковых скользунов.
Применение в кармане надрессорной балки вставки из двух частей призматической формы и цельного фрикционного клина пространственной конфигурации повышает надежность узла фрикционного гасителя колебаний, что в целом повышает надежность тележки.
Применение в боковом скользуне одной двухрядной пружины повышает надежность связи тележки с кузовом вагона.
Установка упругой скобы в буксовый проем боковой рамы обеспечивает направление колесной пары по рельсам железнодорожного пути, что увеличивает критическую скорость, при которой возбуждаются интенсивные колебания колесных пар, и улучшает ходовые качества вагонов.
Размещение пары скользунов с каждой стороны надрессорной балки позволяет при установке данной тележки под узлом сочленения вагона сочлененного типа создать повышенное сопротивление повороту двух рам, что служит гашению колебаний виляния и улучшает ходовые качества вагона.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 показан общий вид двухосной тележки грузового вагона;
- на фиг.2 показана двухосная тележка грузового вагона со стороны боковой рамы;
- на фиг.3 показан буксовый проем с установленной упругой скобой;
- на фиг.4 показан вертикальный захват скобы;
- на фиг.5 показана концевая часть надрессорной балки с установкой в карманах вставки вместе с фрикционным клином;
- на фиг.6 показан фрикционный клин сбоку;
- на фиг.7 показан разрез А-А фрикционного клина;
- на фиг.8 показаны наклонные поверхности фрикционного клина;
- на фиг.9 показана конструкция бокового скользуна в сборе;
- на фиг.10 показаны детали бокового скользуна;
- на фиг.11 показана двухосная тележка под узлом сочленения грузового вагона сочлененного типа. На чертежах представлены следующие элементы тележки:
1 - надрессорная балка; 2 - боковая рама;
3 - центральное рессорное подвешивание;
4 - фрикционный клин;
5 - фрикционная планка;
6 - опорная площадка;
7 - колесная пара;
8 - адаптер;
9 - упругая скоба;
10 - наружный боковой скользун;
11 - внутренний боковой скользун;
12 - опорная поверхность буксового проема;
13 - вертикальный захват упругой скобы;
14 - ограничитель продольных перемещений;
15 - карман;
16 - наклонная поверхность кармана;
17 - вертикальная боковая стенка кармана;
18 - вставка кармана;
19 - наклонные поверхности цельного фрикционного клина;
20 - вертикальная поверхность фрикционного клина;
21 - корпус бокового скользуна;
22 - наружная пружина бокового скользуна;
23 - внутренняя пружина бокового скользуна;
24 - колпак бокового скользуна;
25 - подпятник;
26 - первая рама сочлененного вагона;
27 - вторая рама сочлененного вагона;
28 - пятниковая опора;
29 - шарнир пятниковой опоры.
Двухосная тележка грузового вагона включает надрессорную балку 1 (фиг.1), которая опирается каждым концом на боковую раму 2 через центральное рессорное подвешивание 3 и пару подпружиненных фрикционных клиньев 4. На верхнем поясе надрессорной балки на двух опорных площадках 6 размещены два наружных боковых скользуна 10 и подпятник 25. При постановке тележки под узел сочленения сочлененного вагона устанавливается дополнительно еще пара внутренних боковых скользунов 11.
В средней части боковой рамы 2 (фиг.2) находится рессорный проем, нижняя часть которого образует опорную плиту с размещенными на ней ограничителями и упорами для установки пружин рессорного подвешивания 3. На вертикальных стенках рессорного проема выполнены площадки, к которым крепятся износостойкие фрикционные планки 5. В концевых частях боковой рамы 2 расположены буксовые проемы для установки колесных пар 7 (фиг.1).
Центральное рессорное подвешивание 3 (фиг.2) состоит из комплекта двухрядных (наружная и внутренняя) витых цилиндрических пружин, на две из которых опираются фрикционные клинья 4, а остальные расположены под надрессорной балкой 1.
К опорной поверхности буксового проема 12 (фиг.3) в концевой части боковой рамы 2 (фиг.1) крепится заклепочным соединением упругая скоба 9, имеющая изогнутые вертикальные захваты 13 (фиг.4) с вырезами под ограничители продольных перемещений 14, плотно (с натягом) прилегающие к боковым поверхностям адаптера 8.
Для размещения фрикционных клиньев 4 (фиг.5) надрессорная балка 1 на каждом своем конце имеет карманы 15, симметричные продольно и поперечно вертикальным плоскостям, образованные поверхностью 16, наклоненной под углом α (фиг.2) к горизонтали (угол α может быть равен 55°) и двумя вертикальными боковыми стенками кармана 17. Между наклонной поверхностью 16 и вертикальными боковыми стенками 17 кармана 15 приварена вставка 18, состоящая из двух частей призматической формы, наклонные поверхности которых, обращенные друг к другу, образуют угол β (угол β может быть равен 150°), через которые надрессорная балка 1 взаимодействует с подпружиненным цельным фрикционным клином 4.
Фрикционный клин 4 (фиг.5) имеет наклонные поверхности 19 (фиг.8), которые наклонены к горизонтали под углом а и обращены друг к другу под углом β (фиг.7) и взаимодействуют с призматическими частями вставки кармана 18. Вертикальная поверхность фрикционного клина 20 (фиг.6) взаимодействует с фрикционной планкой 5 (фиг.1) боковой рамы 2.
Наружный боковой скользун 10 или внутренний боковой скользун 11 (фиг.9), состоит из корпуса 21 (фиг.10) в форме стакана, двухрядной (наружная 22, внутренняя 23) (фиг.10) цилиндрической пружины и колпака 24 (фиг.10) в форме перевернутого стакана, в который входит часть корпуса 21.
В зоне устройства сочленения вагон сочлененного типа состоит из первой рамы 26 (фиг.11), опирающейся на тележку пятниковой опорой 28 и через кронштейны на один наружный боковой скользун 10 и на один внутренний боковой скользун 11 с другой стороны надрессорной балки 1, и второй рамы 27, опирающейся на шарнир пятниковой опоры 29 и вторую пару боковых скользунов 10 и 11.
Двухосная тележка грузового вагона работает следующим образом.
При движении вагона по железнодорожным путям вертикальные и горизонтальные нагрузки от кузова вагона через плоский подпятник 25 и боковые скользуны 10, 11 передаются на надрессорную балку 1, от которой через центральное рессорное подвешивание 3, карманы 15 и подпружиненные фрикционные клинья 4 передаются на боковые рамы 2. Боковые рамы 2 через упругую скобу 9 устанавливаются на опорные плоскости адаптеров 8, опирающихся на кассетный подшипник колесной пары 7.
Демпфирование вертикальных и поперечных колебаний в подвешивании обеспечивается фрикционными клиньями 4, сила трения на вертикальной поверхности 20 которых создается за счет поджатия расположенных под ними пружин.
Благодаря пространственной конфигурации фрикционного клина 4 при боковых колебаниях кузова вагона наклонные поверхности призматических частей вставки кармана 18 и наклонной поверхности фрикционного клина 4 не перемещаются друг относительно друга, что позволяет существенно уменьшить износы в этом узле. Вставка кармана 18 также обеспечивает сохранность кармана 15 и повышает долговечность надрессорной балки 1.
При воздействии на колесные пары 7 динамических возмущений, передающихся от неровностей железнодорожного пути при их качении, возбуждению колебаний извилистого движения препятствуют упругие скобы 9, плотно (с натягом) установленные на адаптеры 8 через вертикальные захваты 13. В результате скорость, при которой возбуждаются интенсивные колебания, возрастает, а при низких скоростях улучшаются ходовые качества вагонов.
При постановке кузова вагона на тележку, сначала происходит деформация пружин 22 и 23 боковых скользунов 10, 11, а затем после замыкания зазора между пятником и подпятником 25, остальная масса кузова передается на тележку через них. Пружины 22 и 23 боковых скользунов 10, 11 находятся в поджатом состоянии и при повороте тележки под вагоном между колпаком 24 бокового скользуна и шкворневой балкой вагона возникает сила трения. При возникновении колебаний виляния тележки под кузовом вагона при его движении с большими скоростями, боковые скользуны 10, 11 постоянного контакта обеспечивают гашение колебаний силами трения.
6
4
Боковой скользун тележки-прототипа состоит из шести деталей в сравнении с предложенной конструкцией, которая состоит из четырех деталей. При одинаковой надежности деталей (например, вероятность безотказной работы 0,99), вероятность безотказной работы шести деталей составит 0,99≈0,94, что ниже, чем для четырех деталей - 0,99≈096.
При установке на тележку вагона сочлененного типа, каждая пара боковых скользунов 10, 11 создает момент трения на поворот своей рамы (26 и 27). При возникновении колебаний виляния каждая пара боковых скользунов 10, 11 служит гашению колебаний своей рамы (26 и 27), что улучшает ходовые качества вагона.