БОКОВАЯ ОПОРА КУЗОВА НА ТЕЛЕЖКУ
BODY LATERAL SUPPORT AT BOGIE

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции сопряжения кузова железнодорожного экипажа с тележкой.
Уровень техники.
Известна боковая опора кузова на тележку, содержащая верхнюю и нижнюю опорные плиты, при этом нижняя плита жестко закреплена на раме тележки, а верхняя - на кузове железнодорожного экипажа [1].
Недостатком известной опоры кузова является то, что она не имеет защиты от внешней среды, что приводит к ее загрязнению, к нестабильному коэффициенту трения, а следовательно, и нестабильному моменту сопротивления поворота тележки относительно кузова.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрана боковая опора кузова на тележку, содержащая установленный на раме тележки корпус, наполненный маслом, в котором размещены верхняя и нижняя опорные плиты, при этом нижняя плита жестко связана с рамой тележки, а верхняя - с кузовом железнодорожного экипажа [2]. Данная опора кузова защищена от воздействий внешней среды тем, что поверхности трения находятся в слое масла, а также возможностью установки между корпусом и кузовом гибкого чехла, препятствующего попаданию пыли и влаги.
Недостатком известной опоры кузова является то, что у нее сила трения между верхней и нижней опорной плитой не зависит от скорости движения экипажа, в то время как при малых скоростях движения она должна быть ниже, чтобы снизить боковые силы при вписывании тележки в кривые, а при повышенных скоростях - выше, чтобы эффективно рассеивать энергию горизонтальных колебаний тележки в прямых. Известно, что движение тележечных локомотивов по прямым участкам пути с большими скоростями сопровождается вилянием экипажей. Для устранения виляния опоры кузова на тележку необходимо реализовывать их взаимное горизонтальное перемещение, с созданием силы и момента, направленных в сторону, противоположную перемещению ([3], с.220).
Момент трения в опорах тележки ухудшает вписывание в кривые, включая вход в кривую, но положительно действует в прямых, снижая амплитуды виляния экипажа. Поэтому величина этого момента должна выбираться с учетом обеспечения требуемых динамических качеств локомотива как в прямых, так и в кривых участках пути ([3], с.273).
Известно [4], что коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл», помимо физических свойств пары трения, зависит от плотности тока в пятне контакта и действия магнитного поля и может быть повышен до значений 0,6 и более. Для более детального исследования влияния электрического тока на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках [5]. Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей колеса и рельса при прохождении тока в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем в два раза.
Целью изобретения является ограничение развития колебаний виляния локомотива и снижения воздействия экипажа на путь в горизонтальном направлении.
Указанная цель достигается с помощью боковой опоры кузова на тележку (Фиг.1), содержащей установленный на раме тележки корпус 1, частично наполненный маслом. В корпусе 1 размещены верхняя опорная плита 2 и нижняя опорная плита 3, при этом нижняя опорная плита 3 жестко связана с рамой тележки через корпус 1 и изолирующую прокладку 4, а верхняя опорная плита 2 с изолирующей оболочкой 5 - с кузовом железнодорожного экипажа. К верхней опорной плите 2 и нижней опорной плите 3 подведено напряжение от источника тока 6. Подчиненная система регулирования состоит из регулятора тока 7 (РТ), сумматора 8 (Σ), блока уставки 9 (У), датчика скорости экипажа 10 (ДС) датчика поворота тележки относительно кузова 11 (ДП) и размыкателя 12.
Боковая опора кузова на тележку работает следующим образом.
При повороте тележки во время вписывания в кривые и стрелочные переводы, проезда горизонтальных неровностей пути или вследствие колебаний виляния, верхняя опорная плита 2 перемещается по нижней опорной плите 3, при этом трение в контакте между верхней и нижней опорной плитой создает момент сопротивления повороту, а масло в корпусе 1 исключает задиры поверхностей плит. Величина тока, проходящего через контакт между верхней и нижней опорной плитой, задается подчиненной системой регулирования, при этом изолирующая прокладка 4 и изолирующая оболочка 5 предотвращают возникновение короткого замыкания. На регулятор тока 7 (РТ) поступает сигнал с выхода сумматора 8 (Σ). На сумматор 8 (Σ) подаются сигнал от блока уставки 9 (У), который пропорционален вполне определенной заданной величине скорости движения экипажа, и сигнал от датчика скорости движения 10 (ДС), пропорциональный действительной скорости движения экипажа. При достижении экипажем действительной скорости больше, чем заданная величина, регулятор тока 7 (РТ) открывается и ток начинает проходить через контакт между верхней 2 и нижней 3 опорной плитой, что приводит к увеличению трения между нижней и верхней опорной плитой и росту момента сопротивления повороту тележки относительно кузова экипажа. Чем больше разность между этими сигналами, тем больше величина тока, проходящего через контакт. Если разность сигналов становится равна нулю или меняет знак, то регулятор тока закрывается, и ток через контакт между верхней и нижней опорной плитой не проходит. В случае вписывания экипажа в крутую кривую происходит поворот тележки относительно кузова, и, при достижении некоторого заданного угла поворота, датчик поворота тележки 11 дает сигнал, управляющий размыкателем 12, который, в свою очередь, разрывает цепь тока, а при выходе из кривой размыкатель возвращается в замкнутое состояние.
Технический результат заключается в увеличении коэффициента трения между верхней и нижней опорной плитой в зависимости от величины тока, пропускаемого через контакт верхней и нижней плиты при движении со скоростью, большей, чем заданная, что позволяет увеличивать сопротивление повороту тележки при движении в прямых и пологих кривых, тем самым ограничивается развитие колебаний виляния и снижается воздействие экипажа на путь в горизонтальном направлении.
Перечень фигур
Фиг.1. Общий вид боковой опоры кузова на тележку.
Источники информации
1. Электровоз ВЛ8. Руководство по эксплуатации. М.: Транспорт, 1982 г., рис.136, с.160.
2. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизель-поездам. Под ред. А.И.Тищенко. Т. 1. М., «Транспорт», 1976 г., рис.III-74, с.143.
3. Тепловозы. Назначение и устройство: учебник для образовательных учреждений ж.д. транспорта, осуществляющих профессиональную подготовку / О.Г.Куприенко и др. - М., Маршрут, 2006. - 280 с.
4. Ткаченко В.П. Кинематическое сопротивление движению рельсовых экипажей / Монография. - Луганск: Издательство Восточно-украинского государственного университета, 1996. - 200 с., С.78-79.
5. В.П.Тихомиров, В.И.Воробьев, Д.В.Воробьев, Г.В.Багров, М.И.Борзенков, И.А.Бутрин. Моделирование сцепления колеса с рельсом. Орел, ОрелГТУ, 2007, с.95-101.