КОЛЕСНАЯ ПАРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
RAILWAY ROLLING STOCK WHEEL PAIR

Изобретение относится к железнодорожной технике и может быть использовано в железнодорожном подвижном составе, предназначенном для использования на дорогах с разной шириной колеи без замены тележек вагонов на переходах.
Известна колесная пара железнодорожного подвижного состава (см. патент RU 2100211, В60В 35/10, 1997), каждое колесо которой снабжено индивидуальной полуосью с возможностью осевого перемещения по внутренней полуоси посредством шлицевого соединения.
Известна также колесная пара железнодорожного подвижного состава (см. патент RU 2650335, B61F 7/00, 2018), каждое колесо которой снабжено индивидуальной полуосью, опирающейся на раму тележки вагона посредством подшипниковых узлов, на сориентированных навстречу друг другу концах полуосей выполнена резьба, на одной полуоси правая, а на второй левая, а между собой указанные резьбовые концы соединены резьбовой муфтой, половинки которой также снабжены правой и левой резьбой соответственно, при этом резьбовая муфта снабжена тормозным устройством, смонтированном на раме тележки.
Недостатком колесной пары является то, что в известном техническом решении отсутствует механизм управления, осуществляющий привод тормозного устройства полуосей при движении колесной пары по колее с разной шириной.
Задачей предложенного решения является расширение эксплуатационных возможностей за счет автоматизации привода тормозного устройства в зависимости от ширины колеи без участия человеческого фактора.
м
Эта задача достигается тем, что колесная пара железнодорожного подвижного состава, каждое колесо которой снабженео индивидуальной полуосью, опирающейся на раму  тележки вагона посредством подшипниковых узлов, на сориентированных навстречу друг другу концах полуосей выполнена резьба, на одной полуоси правая, а на второй левая, а между собой указанные резьбовые концы соединены резьбовой муфтой, половинки которой также снабжены правой и левой резьбой соответственно, при этом резьбовая муфта снабжена тормозным устройством, смонтированным на раме тележки, дополнительно снабжена механизмом привода тормозного устройства в виде цилиндра, закрепленного на раме, включающего поршень и шток, свободный конец штока закреплен на тормозной колодке, бесштоковая и штоковая полости цилиндра соединены посредством трубопроводов через двухходовой трехпозиционный распределитель с источником подачи рабочей среды, являющейся пневмосистемой вагона, опорные колеса смонтированы на дополнительных полуосях и подпружинены с возможностью перемещения в осевом направлении, например, посредством шлицевого соединения относительно резьбовых полуосей, на наружной поверхности дополнительной полуоси со стороны опорного колеса установлен скользящий подвижный контакт с возможностью поочередного взаимодействия с неподвижными контактами, установленными на раме, и замыкания электрической цепи, источник питания постоянного тока, в виде штатной электрической системы питания постоянным током поезда, переключатель полюсов электромагнита двухходового трехпозиционного распределителя рабочей среды, выполненного с возможностью автоматического возвращения в нейтральное положение посредством пружины, содержит наконечник с возможностью взаимодействия с выступами, выполненными на оси параллельной оси колесной пары, имеющий свободу осевого перемещения и содержащий на обратной стороне ограничители с возможностью взаимодействия последних со скользящим выступом, выполненным на наружной поверхности резьбовой полуоси, на оси параллельной оси колесной пары со стороны выступов установлен второй подвижный контакт с возможностью поочередного взаимодействия с наподвижными контактами, установленными на раме, причем расстояние между ограничителями на оси соизмеримо с осевым перемещением резьбовых концов полуосей относительно резьбовой муфты.
Кроме того, выступы, выполненные на оси параллельной оси колесной пары, представляют собой элементы на вертикальных наконечниках, шарнирно закрепленные последними на шарнирных осях горизонтальной составляющей Т-образного кронштейна, смонтированного на оси параллельной оси колесной пары, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно шарнирных осей горизонтальной составляющей Т-образного кронштейна во встречном направлении, причем нижние свободные концы вертикальных наконечников элементов подпружинены относительно вертикальной составляющей Т-образного кронштейна.
Причем, переключатель полюсов электромагнита выполнен в виде смонтированных на стержне с противоположной стороны наконечнику четырех пар контактов, выполненных по две пары в двухярусном виде параллельных друг другу в горизонтальной плоскости с возможностью взаимодействия поочередно одной пары контактов с проводниками в прямом направлении подачи питания на полюсы электромагнита и другой пары контактов с проводниками в перекрестном направлении подачи питания на полюсы электромагнита.
По сравнению с известной предложенная колесная пара железнодорожного подвижного состава позволяет в автоматическом режиме в движении в зависимости от ширины колеи производить притормаживание муфты, увеличивая или уменьшая ширину колеи, обеспечивая при этом расширение эксплуатационных возможностей.
На фиг. 1 изображена колесная пара с большей шириной колеи; на фиг. 2 - то же, с меньшей шириной колеи; на фиг. 3 - элемент I на фиг. 1; на фиг. 4 - элемент II на фиг. 1.
Колесная пара железнодорожного подвижного состава, каждое колесо 1 и 2 которой снабжено индивидуальной полуосью 3 и 4, опирающейся на раму 5 тележки вагона посредством подшипниковых узлов 6 и 7. На сориентированных навстречу друг другу концах полуосей 3 и 4 выполнена резьба, на одной полуоси 3, например, правая, а на второй полуоси 4, например, левая, а между собой указанные резьбовые концы соединены резьбовой муфтой 8, половинки которой также снабжены правой и левой резьбой соответственно, при этом резьбовая муфта снабжена тормозным устройством, включающим тормозную колодку 9. Колесная пара дополнительно снабжена механизмом привода тормозного устройства в виде цилиндра 10, закрепленного на раме 5, включающего поршень 11 и шток 12, свободный конец которого закреплен на тормозной колодке 9. Бесштоковая 13 и штоковая 14 полости цилиндра 10 соединены посредством трубопроводов 15 и 16 через двухходовой трехпозиционный распределитель 17 с подающей 18 магистралью от пневмосистемы вагона и отводящей 19 магистралью в атмосферу. Опорные колеса 1 и 2 смонтированы на дополнительных полуосях 20 и 21 и подпружинены посредством пружин 22 и 23 относительно полуосей 3 и 4 соответственно с возможностью перемещения в осевом направлении, например, посредством шлицевого соединения (на чертеже не показано) относительно резьбовых полуосей 3 и 4. На наружной поверхности дополнительной полуоси 20 со стороны опорного колеса 1 установлен скользящий подвижный контакт 24 с возможностью поочередного взаимодействия с неподвижными контактамит 25 и 26, установленными на раме 5, и замыкания электрической цепи. Источник 27 питания постоянного тока, в виде штатной электрической системы питания постоянным током поезда, переключатель 28 полюсов электромагнита двухходового трехпозицйонного распределителя 17 рабочей среды, выполненного с возможностью автоматического возвращения в нейтральное положение посредством пружины 29. Переключатель 28 полюсов выполнен в виде смонтированных на подпружиненном посредством пружины 30 стержне 31 с противоположной стороны наконечнику 32 четырех пар контактов 33, 34, 35, 36 и 37, 38, 39, 40 выполненных по две пары в двухярусном виде параллельных друг другу в горизонтальной плоскости с возможностью взаимодействия поочередно одной пары контактов 33-36 с проводниками 41 и 42 в прямом направлении подачи питания на полюсы электромагнита двухходового трехпозицйонного распределителя 17 и другой пары контактов 37-40 с проводниками 41 и 42 в перекрестном направлении подачи питания на полюсы электромагнита двуходового трехпозицйонного распределителя 17. Наконечник 32 выполнен с возможностью взаимодействия с выступами 43 и 44. представляющие собой элементы на вертикальных наконечниках 45 и 46, шарнирно закрепленные последними на шарнирных осях 47 и 48 горизонтальной составляющей Т-образного кронштейна 49, смонтированного на оси 50 параллельной оси колесной пары, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно шарнирных осей 47 и 48 горизонтальной составляющей Т-образного кронштейна 49 во встречном направлении. Причем нижние свободные концы вертикальных наконечников 45 и 46 элементов подпружинены относительно вертикальной составляющей Т-образного кронштейна 49 посредством пружины 51. Ось 50 имеет свободу осевого перемещения и содержит на обратной стороне ограничители 52 и 53 с возможностью взаимодействия последних со скользящим выступом 54, выполненным на наружной поверхности резьбовой полуоси 3. На оси 50 параллельной оси колесной пары со стороны выступов 43 и 44 установлен второй подвижный контакт 55 с возможностью поочередного взаимодействия с неподвижными контактами 56 и 57, установленными на раме 5. Причем расстояние между ограничителями 52 и 53 на оси 50 соизмеримо с осевым перемещением резьбовых концов полуосей 3 и 4 относительно резьбовой муфты 8. Скользящий подвижный контакт 24 сообщается с источником 27 питания посредством проводника. 58. Подвижный контакт 55 сообщается с проводником 42 посредством переключателя 28. Неподвижные контакты 25 и 57 соединены посредством проводника 59, неподвижные контакты 26 и 56 соединены посредством проводника 60.
Колесная пара железнодорожного подвижного состава работает следующим образом.
При движении колесной пары по колее с большей шириной (см. фиг. 1) полуоси 3 и 4 максимально выкручены, резьбовыми наконечниками из резьбовой муфты 8, дополнительные полуоси 20 и 21 вместе с опорными колесами 1 и 2 посредством пружин 22 и 23 выдвинуты из осевых полостей полуосей 3 и 4, при этом опорные колеса 1 и 2 поджаты к рельсовому пути. Подвижный контакт 24 взаимодействует с неподвижным контактом 25, подвижный контакт 55 взаимодействует с неподвижным контактом 56, переключатель 28 полюсов электромагнита двухходового трехпозицйонного распределителя 17 рабочей, среды посредством пружины 30 находится в вертикальном положении, при этом контакты 33-36 взаимодействуют с проводниками 41 и 42 в прямом направлении подачи питания на полюсы электромагнита, выступы 43 и 44 не взаимодействуют с наконечником 32, скользящий выступ 54 взаимодействует с ограничителем 52, двухходовой трехпозиционный распределитель 17 рабочей среды в нейтральном положении, давление в бесштоковой 13 и штоковой 14 полостях цилиндра 10 отсутствует, тормозная колодка 9 не взаимодействует с поверхностью резьбовой муфты 8. Электрическая цепь питания разомкнута.
При движении колесной пары с большей ширины колеи на колею меньшей ширины на опорные колеса 1 и 2 действует боковое усилие со стороны рельс сужающейся колеи. При этом опорные колеса 1 и 2 посредством дополнительных полуосей 20 и 21, сжимая пружины 22 и 23, перемещаются в осевом направлении посредством шлицевого соединения (на чертеже не показано) относительно полуосей 3 и 4 внутрь последних соответственно. Подвижный контакт 24 замыкает неподвижный контакт 26. Питание от источника 27 питания через замкнутые контакты 24 и 26, замкнутые котакты 55 и 56, переключатель 28 посредством контактов 33-36, взаимодействующих с проводниками 41 и 42 в прямом направлении поступает на полюсы электромагнита, который, преодолевая сопротивление пружины 29, передвигает двухходовой трехпозиционный распределитель 17 в положение, при котором сжатый воздух от пневмосистемы вагона посредством подающей 18 магистрали по трубопроводу 15 поступает в бесштоковую 13 полость цилиндра 10, передавая усилие на поршень 11 с штоком 12. Воздух из штоковой 14 полости цилиндра 10 по трубопроводу 16 и отводящей 19 магистрали выходит в атмосферу. Осевое усилие от штока 12 передается на тормозную колодку 9, которая, взаимодействуя с поверхностью резьбовой муфты 8, притормаживает ее. Резьбовые наконечники полуосей 3 и 4 вкручиваются внутрь резьбовой муфты 8, перемещая в осевом направлении к центру полуоси 3 и 4 вместе с дополнительными полуосями 20 и 21 с опорными колесами 1 и 2 относительно подшипниковых узлов 6 и 7. При этом скользящий выступ 54, перемещаясь с полуосью 3, при завершении перехода опорных колес 1 и 2 на колею меньшей ширины, взаимодействует с ограничителем 53 и передвигает ось 50. Выступ 44, взаимодействуя с наконечником 32, посредством вертикального наконечника 46, поворачивается относительно шарнирной оси 48 в вертикальной плоскости против часовой стрелки, растягивая пружину 51, проходит под наконечником 32 и под действием пружины 51 возвращается в исходное положение, Наконечник 32, взаимодействуя с выступом 43, который, упираясь вертикальным наконечником 45 в вертикальную составляющую Т-образного кронштейна 49, образует неподвижное соединение и передает осевое усилие посредством наконечника 32 на стержень 31, сжимая пружину 30, переводя переключатель 28 в нижнеее положение, при котором с проводниками 41 и 42 взаимодействуют контакты 37-40 в перекрестном направлении. Питание подается на электромагнит, который передвигает двухходовой трехпозиционный 17 в положение, при котором сжатый воздух от пневмосистемы вагона посредством подающея 18 магистрали по трубопроводу 16 поступает в штоковую 14 полость цилиндра 10, передавая усилие на поршень 11 с штоком 12. Воздух из бесштоковой 13 полости цилиндра 10 по трубопроводу 15 и отводящей 19 магистрали выходит в атмосферу. Снимается осевое усилие от штока 12 с тормозной колодки 9, которая перестает взаимодействовать с поверхностью резьбовой муфты 8, растормаживая ее. При инерционном прохождении точки взаимодействия наконечника 32 с выступом 43 наконечник 32 соскакивает с выступа 43 и под действием пружины 30 возвращается в исходное положение, переводя переключатель 28 в верхнее положение, когда с проводниками 41 и 42 взаимодействуют контакты 33-36 в прямом направлении подачи питания. Одновременно подвижный контакт 55 размыкается с неподвижным контактом 56 и замыкается с неподвижным контактом 57, размыкая электрическую цепь питания. Двухходовой трехпозиционный распределитель 17 под действием пружины 29 возвращается в исходное нейтральное положение. Колесная пара движется по колее с меньшей шириной (см. фиг. 2).
При движении колесной пары с меньшей ширины колеи на колею большей ширины в обратном направлении на опорные колеса 1 и 2 существенно уменьшается боковое усилие со стороны расширяющейся колеи. При этом, под действием распрямляющегося усилия пружин 22 и 23, опорные колеса 1 и 2 посредством дополнительных полуосей 20 и 21 перемещаются в осевом направлении посредством шлицевого соединения (на чертеже не показано) относительно полуосей 3 и 4 из внутри последних соответственно. Подвижный контакт 24 замыкает неподвижный контакт 25. Питание от источника 27 питания через замкнутые контакты 24 и 25, замкнутые контакты 55 и 57, переключатель 28 посредством контактов 33-36, взаимодействующих с проводниками 41 и 42 в прямом направлении поступает на полюсы электромагнита, который преодолевая сопротивление пружины 29, передвигает двухходовой трехпозиционный распределитель 17 в положение, при котором сжатый воздух от пневмосистемы вагона посредством подающей 18 магистрали по трубопроводу 15 поступает в бесштоковую 13 полость цилиндра 10, передавая усилие на поршень 11 с штоком 12. Воздух из штоковой 14 полости цилиндра 10 по трубопроводу 16 и отводящей 19 магистрали выходит в атмосферу. Осевое усилие от штока 12 передается на тормозную колодку 9, которая взаимодействуя с поверхностью резьбовой муфты 8, притормаживает ее. Резьбовые наконечники полуосей 3 и 4 выкручиваются из внутри резьбовой муфты 8, перемещая в осевом направлении от центра полуоси 3 и 4 вместе с дополнительными полуосями 20 и 21 с опорными колесами 1 и 2 относительно подшипниковых узлов 6 и 7. При этом скользящий выступ 54, перемещаясь с полуосью 3, при завершении перехода опорных колес 1 и 2 на колею большей ширины, взаимодействует с ограничителем 52 и передвигает ось 50. Выступ 43, взаимодействуя с наконечником 32, посредством вертикального наконечника 45, поворачивается относительно шарнирной оси 47 в вертикальной плоскости по часовой стрелке, растягивая пружину 51, проходит под наконечником 32 и под действием пружины 51 возвращается в исходное положение. Наконечник 32, взаимодействуя с выступом 44, который, упираясь вертикальным наконечником 46 в вертикальную составляющую Т-образного кронштейна 49, образует неподвижное соединение и передает осевое усилие посредством наконечника 32 на стержень 31, сжимая пружину 30, переводя переключатель 28 в нижнее положение, при котором с проводниками 41 и 42 взаимодействуют контакты 37-40 в перекрестном направлении. Питание подается на электромагнит, который передвигает двухходовой трехпозиционный распределитель 17 в положение, при котором сжатый воздух от пневмосистемы вагона посредством подающей 18 магистрали по трубопроводу 16 поступает в штоковую 14 полость цилиндра 10, передавая усилие на поршень 11 с штоком 12. Воздух из бесштоковой 13 полости цилиндра 10 по трубопроводу 15 и отводящей 19 магистрали выходит в атмосферу. Снимается осевое усилие от штока 12 с тормозной колодки 9, которая перестает взаимодействовать с поверхностью резьбовой муфты 8, растормаживая ее. При инерционном прохождении точки взаимодействия наконечника 32 с выступом 44 наконечник 32 соскакивает с выступа 44 и под действием пружины 30 возвращается в исходное положение, переводя переключатель 28 в верхнее положение, когда с проводниками 41 и 42 взаимодействуют контакты 33-36 в прямом направлении подачи питания. Одновременно подвижный контакт 55 размыкается с неподвижным контактом 57 и замыкается с неподвижным контактом 56, размыкая электрическую цепь питания. Двухходовой трехпозиционный распределитель 17 под действием пружины 29 возвращается в исходное нейтральное положение. Колесная пара движется по колее с большей шириной.