ДВУХОСНАЯ ТЕЛЕЖКА ДЛЯ СКОРОСТНОГО ГРУЗОВОГО ВАГОНА
TWO-AXLE TROLLEY FOR HIGH-SPEED FREIGHT CAR

Заявляемая двухосная тележка предназначена для использования в скоростных грузовых поездах на железнодорожных путях колеи 1520 мм со скоростями до 140 км/ч.
Из патента № 2514982 на изобретение известна тележка грузового вагона, содержащая: две конструкции колесных пар, две боковые рамы, размещенные с внешних сторон конструкций колесных пар, гнезда под подшипники, размещенные с внешних сторон конструкций колесных пар и под боковыми рамами, надрессорную балку, жестко соединенную с центральными областями двух боковых рам, основные тормозные устройства, расположенные с двух сторон надрессорной балки, первый соединительный стержень и второй соединительный стержень, причем первый соединительный стержень и второй соединительный стержень Х-образно пересекаются, проходя через предусмотренные отверстия с двух сторон внутренней части надрессорной балки, при этом первый соединительный стержень и второй соединительный стержень отделены друг от друга в участке пересечения, первый соединительный стержень содержит первый конец и второй конец, второй соединительный стержень содержит третий конец и четвертый конец, при этом первый конец и третий конец упруго соединены с одной из боковых рам и являются симметричными относительно центральной линии надрессорной балки, а второй конец и четвертый конец упруго соединены с другой боковой рамой и являются симметричными относительно центральной линии надрессорной балки; и два опорных элемента, симметричных относительно центральной линии надрессорной балки, жестко размещены на каждой из боковых рам, соответственно, при этом опорные элементы предусмотрены с коническими резиновыми втулками, и первый конец и второй конец, третий конец и четвертый конец, соответствующим образом, упруго соединены с опорными элементами посредством конических резиновых втулок.
Недостатком тележки по патенту № 2514982 являются высокие динамические нагрузки на тележку и вагон в целом, возможный перекос колесных пар относительно пути, что снижает устойчивость вагона от схода с рельс при больших скоростях, недостаточная плавность хода вагона, сложная для реализации конструкция надрессорной балки.
Из патента № 173190 на полезную модель известна тележка трамвая со 100%-ным низким уровнем пола, содержащая раму, образованную из соединенных друг с другом продольных и поперечных балок, шкворневую балку, опирающуюся с подрессориванием на продольные балки, две колесные пары, каждая из которых содержит ось с неподвижно закрепленными на ней колесами, закрепленный на каждом колесе и подрессоренный относительно продольной балки посредством резино-металлического амортизатора буксовый корпус с подшипником, двигатели кинематически соединенные с редукторами, при этом редуктор кинематически соединен с осью колеса, буксовый корпус с подшипником расположен с внутренней стороны каждого колеса, а каждая поперечная балка шарнирно соединена с одной из продольных балок.
Тележка по патенту № 173190 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком тележки по патенту № 173190 в случае ее использования в вагонах скоростных поездов является следующее:
- высокие динамические ударные нагрузки на колесную пару и вагон в целом;
- необеспеченность тормозной эффективностью при движении со скоростью до 140 км/ч.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением – создание тележки для вагонов скоростных поездов, обладающей высокой устойчивостью в движении, надежностью.
Технический результат, достигаемый заявляемым - изобретением – повышение надежности и устойчивости в движении двухосной тележки для скоростных грузовых вагонов, снижение износа гребней колес, повышение тормозной эффективности.
согласно изобретению
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в двухосной тележке для скоростного грузового вагона, содержащей соединенные друг с другом две продольные балки, представляющие собой боковые рамы тележки, между продольными балками расположены две поперечные балки, надрессорную балку, опирающуюся с обоих концов на пружины рессорных узлов каждой боковой рамы, две колесные пары, каждая из которых содержит ось с закрепленными на ней колесами, закрепленный на каждом конце оси колесной пары буксовый узел с подшипником, при этом буксовый узел выполнен обеспечивающим упругое взаимодействие боковой рамы с осью колесной пары, с каждой продольной балкой жестко соединена одним концом одна поперечная балка, тележка снабжена тормозной рычажной передачей, поперечные балки соединены между собой посредством шарнира, выполненного резино-металлическим или шаровым, шарниры, соединяющие между собой поперечные балки, расположены с противоположных сторон от продольной оси тележки, тележка снабжена тормозной рычажной передачей, обеспечивающей двухстороннее нажатие тормозных колодок на колесо и содержащей два внутренних триангеля и два концевых триангеля, внутренние триангели соединены между собой в средней части одной затяжкой вертикальных рычагов, концевые триангели соединены между собой в средней части другой затяжкой вертикальных рычагов, затяжки вертикальных рычагов ориентированы вдоль продольной оси тележки, поперечные балки расположены между внутренними триангелями и расположены между надрессорной балкой и затяжками вертикальных рычагов триангелей.
Продольные балки выполнены литыми.
Надрессорная балка выполнена литой.
Противоположные стороны каждого концевого триангеля снабжены кронштейнами, противоположные концы продольных балок также снабжены кронштейнами с площадкой на их свободных концах для крепления кронштейнов триангелей.
Каждый рессорный узел выполнен в виде центрального рессорного подвешивания.
Каждая поперечная балка жестко соединена одним концом с продольной балкой посредством резьбового соединения.
Шарниры, обеспечивающие шарнирное соединение поперечных балок между собой, установлены в проушинах одной поперечной балки и закреплены относительно кронштейнов, расположенных на расстоянии друг от друга и жестко соединенных с другой поперечной балкой.
Шарниры, обеспечивающие шарнирное соединение поперечных балок между собой, установлены во втулке одной поперечной балки и закреплены относительно кронштейнов, расположенных на расстоянии друг от друга и жестко соединенных с другой поперечной балкой.
Соединение шарнира с кронштейнами обеспечено посредством цилиндрического стержня, установленного в центральном сквозном отверстии шарнира с возможностью прохода стержня через сквозное отверстие в первом кронштейне и выхода через сквозное отверстие в другом кронштейне, при этом выходящие наружу за пределы охватывающих сторон кронштейна концы стержня зафиксированы относительно кронштейна.
Соединение шарнира с кронштейнами обеспечено посредством стяжного болта, установленного в центральном сквозном отверстии шарнира, при этом стяжной болт установлен с возможностью его прохода через сквозное отверстие в первом кронштейне и выхода через сквозное отверстие в другом кронштейне, при этом выходящий наружу конец стяжного болта зафиксирован относительно кронштейна.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид заявляемой тележки с преимущественным видом сверху.
На фиг. 2 изображен общий вид заявляемой тележки с преимущественным видом снизу.
На фиг. 3 изображен вид заявляемой тележки снизу в плане.
На фиг. 4 изображено соединение поперечных балок между собой.
На фиг. 5 изображен установленный резино-металлический шарнир.
На фиг. 6 изображен установленный шаровой шарнир.
Позиции на фигурах.
1 – боковые рамы;
2 – поперечные балки;
3 – кронштейн поперечной балки;
4 – надрессорная балка;
5 – колесная пара;
6 – буксовый узел;
7 – проушины/втулки поперечной балки;
8 – резинометаллический шарнир;
9 – цилиндрический стержень или стяжной болт;
10 – рессорный узел;
11 – шаровой шарнир;
12 – кронштейн с площадкой рамы боковой;
13 – тормозная рычажная передача;
14 – кронштейн подвески наружного триангеля;
15 – внутренние триангели;
16 – концевые триангели;
17 – затяжка вертикальных рычагов внутренних триангелей;
18 – затяжка вертикальных рычагов концевых триангелей.
Заявляемая двухосная тележка для скоростного грузового вагона содержит соединенные друг с другом две продольные литые балки 1, представляющие собой боковые рамы 1 тележки; между продольными балками 1 расположены две поперечные балки 2; литую надрессорную балку 4, опирающуюся с обоих концов на пружины рессорных узлов 10 каждой боковой рамы 1; две колесные пары 5, каждая из которых содержит ось с закрепленными на ней колесами; закрепленный на каждом конце оси колесной пары буксовый узел 6 с подшипником, при этом буксовый узел 6 выполнен обеспечивающим упругое взаимодействие боковой рамы 1 с осью колесной пары 5; с каждой продольной балкой 1 жестко соединена одним концом одна поперечная балка 2; тележка снабжена тормозной рычажной передачей 13, поперечные балки 2 соединены между собой посредством шарнира, выполненного резино-металлическим 8 или шаровым 11; шарниры 8 или 11, соединяющие между собой поперечные балки 2, расположены с противоположных сторон от продольной оси тележки; тележка снабжена тормозной рычажной передачей 13, обеспечивающей двухстороннее нажатие тормозных колодок на колесо и содержащей два внутренних триангеля 15 и два концевых триангеля 16; внутренние триангели 15 соединены между собой в средней части короткой затяжкой 17 вертикальных рычагов; концевые триангели 16 соединены между собой в средней части длинной затяжкой 18 вертикальных рычагов; затяжки 17 и 18 вертикальных рычагов ориентированы вдоль продольной оси тележки; поперечные балки 2 расположены между внутренними триангелями 15 и расположены между надрессорной балкой 4 и затяжками 17 и 18 вертикальных рычагов триангелей.
Такое расположение поперечных балок 2 не нарушает работу тормозной рычажной передачи, состоящей из четырех триангелей (15 и 16), а также не приводит к увеличению габаритных размеров тележки.
Противоположные стороны каждого концевого триангеля 16 снабжены кронштейнами 14; противоположные концы продольных балок 1 также снабжены кронштейнами 12 с площадкой на их свободных концах для крепления кронштейнов 17 триангелей. Такая особенность крепления концевых триангелей 16 обусловлена тем, что ранее литые двухосные тележки не использовали для скоростных грузовых вагонов, кроме того, в литых двухосных тележках не применяли тормозную рычажную передачу, обеспечивающую двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо. Поэтому крепление концевых триангелей 16 специальным, ранее не применявшимся образом, обусловлено указанными обстоятельствами. Такое крепление концевых триангелей 16 обеспечивает возможность их крепления, в том числе к литым боковым рамам 1.
Выполнение боковых рам 1 и надрессорной балки 4 литыми обеспечивает снижение (по сравнению со штампосварными балками) количества концентраторов напряжений за счет однородности структуры металла, что является существенным с точки зрения обеспечения надежной работы тележки именно в скоростных грузовых вагонах. Следовательно, литое исполнение балок 1 и 4 способствует увеличению выносливости тележки скоростного грузового поезда, обеспечивает повышение ресурса тележки (срока полезного использования).
Внутренние триангели 15 закреплены стандартным образом, применяющимся к стандартным двухосным тележкам с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо. Специального исполнения крепления внутренних триангелей 15 не требуется.
Каждый рессорный узел 10 выполнен в виде центрального рессорного подвешивания. Такое исполнение рессорного подвешивания является традиционным, позволяет обеспечить достижение заявляемого технического результата без усложнения конструкции тележки в части исполнения узла рессорного подвешивания.
Каждая поперечная балка 2 жестко соединена одним концом с продольной балкой  1 посредством резьбового соединения, например, посредством шпилек с гайками на наружных концах, или болтов, или винтов. Такое соединение обеспечивает возможность ремонта, замены поперечных балок 2.
Шарниры 8 или 11, обеспечивающие шарнирное соединение поперечных балок 2 между собой, установлены в проушинах (или втулке) 7 одной поперечной балки 2 и закреплены относительно кронштейнов 3, расположенных на расстоянии друг от друга и жестко соединенных с другой поперечной балкой 2.
Соединение шарнира 8 или 11 с кронштейнами 3 может быть обеспечено посредством цилиндрического стержня 9, установленного в центральном сквозном отверстии шарнира 8 или 11 с возможностью прохода стержня 9 через сквозное отверстие в первом кронштейне 3 и выхода через сквозное отверстие в другом кронштейне 3, при этом выходящие наружу за пределы охватывающих сторон кронштейна концы стержня зафиксированы относительно кронштейна.
Соединение шарнира 8 или 11 с кронштейнами 3 может быть обеспечено посредством стяжного болта 9, установленного в центральном сквозном отверстии шарнира 8 или 11, при этом стяжной болт 9 установлен с возможностью его прохода через сквозное отверстие в первом кронштейне 3 и выхода через сквозное отверстие в другом кронштейне 3, при этом выходящий наружу конец стяжного болта 9 зафиксирован относительно кронштейна 3.
Приведенные выше способы установки и закрепления шарниров 8 или 11 не являются исчерпывающими. Указанные способы являются вариантами крепления шарниров 8 или 11 с учетом опыта авторов по иным конструкциям железнодорожных тележек. Указанные способы крепления шарниров 8 или 11 являются надежными, не подверженными риску повреждения мест соединения, в полной мере способствуют сохранению функций шарниров 8 или 11 с точки зрения их влияния на технический результат.
Расположение осей вращения шарниров 8 или 11 не имеет принципиального значения для достижения технического результата, который будет достигнут в случае расположения осей шарнира, как в плоскости параллельной или перпендикулярной продольной оси тележки, поскольку в заявляемой тележке перемещения в шарнирном узле обеспечиваются только за счет подвижности шарнира 8 или 11.
Упругое взаимодействие боковой рамы 1 с колесной парой 5 может быть обеспечено любым образом, например, посредством адаптеров буксовых подшипников, описанных в патенте РФ № 2763087 на изобретение «Тележка железнодорожного транспортного средства».
Обеспечение в заявляемой тележке упругого взаимодействия не только боковой рамы 1 с колесной парой 5 (как в наиболее близком аналоге), но также за счет подвижности в шарнирах 8 или 11 поперечных балок, а также применение центрального рессорного подвешивания позволяет снизить и равномерно распределить динамические ударные нагрузки на колесную пару и вагон в целом по сравнению с наиболее близким аналогом.
Соединение боковых рам 1 между собой посредством поперечных балок 2 через резинометаллический шарнир 8 или шаровой шарнир 11 обеспечивает жесткость заявляемой тележки в плане, исключая при такой конструкции тележки возможность забегания боковых рам 1 относительно друг друга и исключая, таким образом, перекос колесных пар относительно пути, обеспечивая, тем самым, устойчивость тележки от схода с рельсов при больших скоростях и снижая износ гребней колес. При этом за счет подвижности в шарнире 8 или 11 обеспечивается при прохождении кривых и/или наклонных участков путей возможность перекоса боковых рам 1 относительно горизонтальной плоскости, способствуя этим самым равномерности распределения нагрузки на колесные пары и элементы рамы тележки, способствуя, таким образом, сохранению плавности хода вагона, что имеет существенное значение при высоких скоростях до 140 км/час. Двухстороннее нажатие тормозных колодок на колесо обеспечивает эффективность торможения со скорости 140 км/ч. Двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо может быть реализовано по аналогии с тормозной рычажной передачей, известной из источников: https://www.poezdvl.com/books/krilov/krilov_59.html рис. 224; https://www.arhivinfo.ru/1-2978.html, рис. 16). Использование в заявляемой тележке тормозной рычажной передачи с двусторонним нажатием тормозных колодок на колесо позволяет в совокупности с другими признаками полезной модели обеспечить достижение заявляемого технического результата именно для скоростных грузовых поездов. Неэффективное торможение при больших скоростях может привести к снижению устойчивости при движении скоростного вагона и поезда в целом, к повышению износа колес и не обеспечить безопасность движения.
Заявляемое изобретение предназначено для его использования в двухосных тележках в скоростных грузовых поездах на железнодорожных путях колеи 1520 мм со скоростями до 140 км/ч.
При движении скоростного грузового вагона с заявляемыми тележками, амортизация обеспечивается не только в буксовых узлах, но и конструктивными элементами тележки (резинометаллическими шарнирами или шаровыми шарнирами, центральным рессорным подвешиванием), способствуя в целом выравниванию и распределению нагрузок на колеса, снижая воздействие динамических нагрузок на вагон в целом, что обеспечивает повышение надежности тележки и вагона в целом, обеспечивает устойчивость в движении тележки и вагона в целом, способствует снижению износа гребней колес и воздействия на путь. Т.е. заявляемое изобретение позволяет достичь технический результат, заключающийся в повышении надежности и устойчивости в движении двухосной тележки для скоростных грузовых вагонов.
Результаты компьютерного моделирования позволяют сделать вывод о том, что при использовании заявляемой тележки обеспечивается повышение надежности и устойчивости в движении, снижение износа гребней колес, повышение тормозной эффективности до 30% по сравнению с наиболее близким аналогом.