ЭКИПАЖНАЯ ЧАСТЬ ЛОКОМОТИВА
LOCOMOTIVE UNDERFRAME

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструкции экипажной части локомотива.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является экипажная часть локомотива, имеющая кузов, тележки с колесными парами, тяговыми электродвигателями, рамами, опирающимися на буксы колесных пар через пружины и состоящими из продольных боковин и поперечных балок, опоры кузова и устройства связи кузова с рамами тележек. Устройство продольной связи кузова с рамой тележки выполнено в виде одной наклонной тяги, расположенной в продольной плоскости, проходящей через середину тележки, шарнирно связанной с кронштейнами, установленными на кузове и на концевой поперечной балке рамы тележки, и имеющей упругие элементы (патент РФ №2320508 C1, МПК B61F 5/22, опубл. 27.03.2008).
Конструкция экипажной части с такой продольной связью кузова с рамой тележки недостаточно надежна и требует для страховки еще и шкворневого устройства, не работающего в штатном режиме, из-за наклонного расположения тяги, что связано с высокими паразитными динамическими нагрузками, возникающими при колебаниях кузова и тележки. Наличие шкворня в габаритах тележки не позволяет реализовать высокую осевую мощность в тележке с приемлемыми габаритными размерами и базой. Кроме того, такая конструкция требует больших по размеру и весу поперечных балок рамы тележки, способных воспринимать эти нагрузки, что влечет увеличение габаритов тележки и ее массы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности, осевой мощности, уменьшение базы и массы тележек экипажной части локомотива при достижении высокого коэффициента использования сцепного веса локомотива.
Технический результат достигается тем, что в экипажной части локомотива, содержащей кузов, тележки с колесными парами, тяговыми электродвигателями, рамами, опирающимися на буксы колесных пар через пружины и состоящими из продольных боковин и поперечных балок, опоры кузова, устройства связи кузова с рамами тележек, каждое устройство связи кузова с рамой тележки выполнено в виде двух шкворней, расположенных за габаритами тележки и консольно закрепленных на кузове, двух расположенных горизонтально продольных тяг, шарнирно-рычажного механизма, содержащего два двуплечих рычага, каждый из которых установлен на соответствующем шкворне с возможностью поворота вокруг его вертикальной оси, причем продольными плечами двуплечие рычаги шарнирно связаны между собой при помощи поперечной тяги, а поперечными плечами - с продольными тягами, которые соединены с концевыми частями соответствующих боковин. С обеих сторон каждой тележки в горизонтальной плоскости выше уровня продольных тяг установлены гидроцилиндры, имеющие поршневые и штоковые полости и связанные с кузовом и рамой тележки. Шкворни, шарнирно-рычажный механизм и гидроцилиндры, одноименные полости которых соединены между собой трубопроводами, расположены симметрично относительно продольной оси локомотива, связи продольных тяг с боковинами и с двуплечими рычагами, а также гидроцилиндров с кузовом и рамой тележки выполнены при помощи сферических шарниров.
Кроме того, продольные тяги расположены на уровне центра масс обрессоренной части тележки.
Пальцы сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами, расположены вертикально.
Полости сферических шарниров закрыты резиновыми уплотнениями, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой.
На фиг.1 представлен общий вид тележки в трехосном исполнении предлагаемой экипажной части локомотива; на фиг.2 - вид сверху тележки на фиг.1; на фиг.3 - вид сверху на тележку при прохождении локомотивом кривых участков пути; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.1.
Экипажная часть (фиг.1) содержит кузов 1, который через опоры кузова 2 опирается на тележки 3. Каждая тележка включает раму 4, которая опирается на буксы 5 колесных пар 6 с тяговыми электродвигателями 7 через пружины 8. Рама (фиг.2) состоит из продольных боковин 9 и 10 и поперечных балок 11, 12, 13, 14. Связь кузова с тележкой выполнена при помощи двух продольных тяг 15 и 16, расположенных горизонтально на уровне центра масс обрессоренной части тележки и связанных при помощи сферических шарниров 17, установленных на пальцах 18, с концевыми частями боковин 9 и 10 (фиг.4), а при помощи сферических шарниров 19, установленных на пальцах 20, с двуплечими рычагами 21 и 22 шарнирно-рычажного механизма, вынесенного за габариты тележки (фиг.5). Пальцы сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами, расположены вертикально. Двуплечие рычаги имеют продольные Д и поперечные Е плечи и установлены на шкворнях 23 и 24. Шкворни расположены за габаритами тележки и консольно закреплены на кузове 1. Рычаги имеют возможность поворачиваться только вокруг вертикальной оси своего шкворня. Между собой рычаги 21 и 22 продольными плечами Д шарнирно связаны при помощи поперечной тяги 25, а поперечными плечами Е - с продольными тягами 15 и 16. Кроме того, в горизонтальной плоскости выше уровня продольных тяг 15 и 16 между кузовом 1 и рамой тележки 4 с обеих сторон тележки установлены гидроцилиндры 26 и 27. Проушиной 28 корпуса гидроцилиндра через кронштейн 29 каждый гидроцилиндр связан с кузовом 1, а проушиной 30 штока 31 гидроцилиндра через кронштейн 32 с рамой тележки 4. В проушинах 28 и 30 установлены сферические шарниры (на фигурах не показаны). Каждый гидроцилиндр имеет две полости: поршневую 33 и штоковую 34 (фиг.6). Поршневые полости обоих гидроцилиндров одной тележки через отверстия 35 и трубопровод связаны между собой. Штоковые полости обоих гидроцилиндров одной тележки через отверстия 36 и другой трубопровод также связаны между собой. Поршневые полости 33 гидроцилиндров передней тележки сообщены трубопроводом со штоковыми полостями 34 задней тележки, а штоковые полости 34 гидроцилиндров передней тележки - с поршневыми полостями 33 гидроцилиндров задней тележки. Поршневые 33 и штоковые 34 полости гидроцилиндров передней и задней тележек сообщены трубопроводами с гидравлической установкой, расположенной в кузове локомотива (на фигурах не показана).
Шкворни, шарнирно-рычажный механизм и гидроцилиндры расположены симметрично относительно продольной оси локомотива. Полости сферических шарниров закрыты резиновыми уплотнениями 37, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой (фиг.4).
Экипажная часть работает следующим образом. При движении локомотива на выбеге по прямой происходят некоторые вертикальные и поперечные, а также небольшие угловые перемещения тележек относительно кузова. Конструкция устройства продольной связи каждой тележки с кузовом позволяет практически беспрепятственно совершать все эти виды перемещений, связывая тележку с кузовом только в продольном направлении, обеспечивая передачу сил тяги и торможения между кузовом и тележкой.
Угловые перемещения тележки относительно кузова при движении по прямым и особенно по кривым участкам пути обеспечиваются за счет поворота двуплечих рычагов 21 и 22 шарнирно-рычажного механизма вокруг вертикальной оси шкворней 23 и 24 (см. фиг.3). Причем при повороте двуплечего рычага 21 относительно шкворня 23 на угол α точно на такой же угол поворачивается двуплечий рычаг 22 относительно шкворня 24 за счет шарнирной связи между ними при помощи поперечной тяги 25.
При движении локомотива в тяговом режиме по стрелке Ж (фиг.1) для уравновешивания опрокидывающего момента, действующего на раму тележки от силы тяги, гидравлическая установка подает в поршневые полости 33 гидроцилиндров 26 и 27 под давлением рабочую жидкость. Величина этого давления зависит от силы тяги, развиваемой локомотивом. Гидравлическая установка постоянно следит за силой тяги, развиваемой локомотивом, и поддерживает в гидроцилиндрах давление, соответствующее тяговому режиму локомотива: чем больше сила тяги, тем большее давление поддерживается в поршневых полостях 33 гидроцилиндров. При этом штоковые полости 34 гидроцилиндров 26 и 27 через гидравлическую установку сообщены с ее сливным баком и давление в них равно нулю. Диаметр гидроцилиндров и величина давления подобраны таким образом, чтобы полностью уравновесить опрокидывающий момент, действующий на раму первой по ходу тележки при движении локомотива в любом тяговом режиме.
При движении локомотива на выбеге все полости всех гидроцилиндров сообщены со сливным баком гидравлической установки и рабочая жидкость может свободно перетекать из бака в гидроцилиндры и обратно.
При движении локомотива по кривой в тяговом режиме штоки гидроцилиндров, установленных с разных сторон одной тележки, перемещаются в разных направлениях, при этом рабочая жидкость в одноименных полостях гидроцилиндров перетекает из одного гидроцилиндра в другой. Небольшие колебания суммарного объема жидкости в одноименных полостях гидроцилиндров компенсируются гидравлической установкой, которая то восполняет, то поглощает эти колебания объема жидкости, поддерживая давление рабочей жидкости на необходимом уровне.
При движении локомотива в противоположном направлении опрокидывающий момент от силы тяги действует в другую сторону, поэтому жидкость под давлением подается в штоковые полости 34 гидроцилиндров 26 и 27.
Для уменьшения динамических нагрузок, действующих в устройстве продольной связи кузова с тележкой, продольные тяги 15 и 16 расположены горизонтально на уровне центра масс обрессоренной части тележки.
Для обеспечения необходимых углов поворота γ внутренней обоймы шарнира 19 относительно наружной (продольной тяги относительно двуплечего рычага), при проходе экипажем кривых малого радиуса, пальцы 20 сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами шарнирно-рычажного механизма, расположены вертикально.
Для уменьшения износа и повышения ресурса сферических шарниров их полости закрыты резиновыми уплотнениями 37, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет создать экипажную часть локомотива с надежными тележками приемлемых габаритов, базы и массы, с тяговыми электродвигателями большой мощности и реализовать высокий коэффициент использования сцепного веса локомотива.