ШАРНИРНАЯ КОЛЕСНАЯ ТЕЛЕЖКА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RAILWAY VEHICLE ARTICULATED BOGIE

Изобретение относится к колесной тележке рельсового транспортного средства, содержащей две пары колес. В такой тележке колеса одной пары соединены между собой валом и образуют колесную пару. Колесные пары соединены между собой посредством рамы, содержащей две полурамы, каждая из которых включает в себя две продольные балки, соединенные между собой поперечной балкой и опирающиеся на буксы каждой колесной пары. Поперечные балки полурам соединены между собой шарниром, обеспечивающим возможность поворота одной полурамы относительно другой вокруг по существу продольной оси.
Изобретение относится также к рельсовому транспортному средству, содержащему такую колесную тележку.
Колесные тележки рельсовых транспортных средств должны преодолевать смещения путей, то есть должны иметь возможность опираться на землю в точках, находящихся в разных плоскостях качения, так как пути могут иметься дефекты, называемые «смещениями».
Если колесная тележка является тележкой типа «жесткой рамы», то нагрузка на колеса во время преодоления смещений пути в основном обеспечивается за счет податливости подвески между колесными парами и рамой колесной тележки. Если колесная тележка является тележкой типа «шарнирной рамы», как, например, колесная тележка, описанная в документе ЕР 0409128, то разгрузка колес, возникающая по причине дефектов пути, обеспечивается шарнирным соединением двух полурам с возможностью поворота вокруг поперечной оси.
Жесткая рама требует наличия первичной подвески, то есть подвески, расположенной между колесными парами и рамой колесной тележки, чтобы воспринимать смещения пути, а эта подвеска является громоздкой и тяжелой. Шарнирная рама может не содержать первичных подвесок, так как деформации при прохождении смещений воспринимаются шарниром рамы. Это решение позволяет получить выигрыш в весе и является более экономичным.
Рама колесной тележки может быть рамой «наружного» типа, когда продольные балки расположены снаружи колес, опираясь, как правило, на расположенные снаружи колес буксы, или, наоборот, «внутреннего» типа, когда продольные балки расположены между колес, то есть между колесами на буксах, тоже находящихся между колес.
Внутренняя рама позволяет уменьшить массу колесной тележки и снизить затраты по ее изготовлению. Такой тип рамы позволяет также размещать тормозные скобы снаружи рамы, что облегчает доступ к этим скобам в случае необходимости демонтажа.
Наружная рама является более габаритной и существенно увеличивает массу рельсового транспортного средства. Вместе с тем она позволяет разместить более мощный двигатель между колесами, так как расположение букс снаружи колес позволяет освободить место между колесами.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания малогабаритной и более легкой колесной тележки.
Поставленная задача решена в колесной тележке вышеуказанного типа, в которой каждая продольная балка одной полурамы соединена с продольной балкой другой полурамы при помощи штанги, шарнирно установленной на указанных продольных балках с возможностью поворота вокруг по существу горизонтальных осей, при этом указанная штанга расположена, по меньшей мере, частично в горизонтальной плоскости, смещенной по высоте относительно горизонтальной плоскости, проходящей через шарнир.
Предпочтительно на поперечной балке полурамы закреплен двигатель, расположенный между колесами колесной пары, на которую опирается указанная полурама, для привода во вращение указанной колесной пары.
Предпочтительно продольные балки полурамы опираются на одну из колесных пар через, по меньшей мере, одну первичную подвеску, обеспечивающую вертикальное относительное перемещение колесной пары относительно соответствующей полурамы.
Продольные балки каждой полурамы опираются на буксы каждой колесной пары, которые могут быть расположены или между колесами указанной колесной пары, или снаружи колес указанной колесной пары.
Предпочтительно штанги имеют вид скобы и содержат вторичные подвески, обеспечивающие вертикальное относительное перемещение колесной тележки относительно рельсового транспортного средства, на котором установлена указанная колесная тележка.
Предпочтительно штанги выполнены в виде поперечины, при этом полурамы содержат площадки, выступающие в поперечном направлении относительно штанг и поддерживающие вторичные подвески, при этом указанные вторичные подвески обеспечивают вертикальное относительное перемещение колесной тележки относительно рельсового транспортного средства, на котором установлена указанная колесная тележка.
Предпочтительно разность высот между горизонтальной плоскостью, в которой, по меньшей мере, частично расположены штанги, и горизонтальной плоскостью, проходящей через шарнир, составляет не менее 1/6 базы колесной тележки.
Предпочтительно расстояние в поперечном направлении между двумя тягами приблизительно равно 1/3 базы колесной тележки.
Поставленная задача решена также в рельсовом транспортном средстве, содержащем описанную выше колесную тележку.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из дальнейшего описания примера его осуществления со ссылками на чертежи.
На фиг.1 показана колесная тележка рельсового транспортного средства согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг.2 - колесная тележка согласно другому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг.3 показана колесная тележка согласно еще одному варианту осуществления изобретения, вид в перспективе.
В дальнейшем термины «вертикальный» и «горизонтальный» определены относительно колесной тележки, установленной на рельсовом транспортном средстве. Таким образом, горизонтальная плоскость по существу параллельна плоскости, в которой находятся колесные пары, а вертикальная плоскость по существу параллельна плоскости, в которой находятся колеса. Термин «продольный» определен относительно направления, в котором находится рельсовое транспортное средство в горизонтальной плоскости, а термин «поперечный» означает направление, по существу перпендикулярное к продольному направлению в горизонтальной плоскости.
На фиг.1 показана колесная тележка 1 рельсового транспортного средства (не показано), например вагона метро.
Колесная тележка 1 содержит две пары колес 2. Колеса 2 одной пары соединены между собой валом и образуют колесную пару 4. Колесные пары 4 соединены между собой при помощи рамы 6, называемой внутренней и содержащей две полурамы 8, каждая из которых неподвижно соединена с колесной парой 4. Под внутренней рамой следует понимать расположение рамы 6 в поперечном направлении по существу между колесами 2, не выступая за их пределы.
Каждая полурама 8 содержит две продольных балки 10, расположенных по существу в продольном направлении и соединенных между собой поперечной балкой 12, расположенной по существу в поперечном направлении. Каждая продольная балка 10 опирается на буксы 14 колесной пары 4, при этом указанные буксы 14 расположены по существу напротив колес 2 колесной пары 4 между указанными колесами 2. Поперечная балка 12 расположена ниже продольных балок 10, как показано на фиг.2, что позволяет освободить большее пространство между двумя колесными парами 4 колесной тележки 1.
Поперечные балки 12 полурамы 8 соединены между собой шарниром 18 или шаровой опорой, установленной в центре колесной тележки, что обеспечивает возможность поворота одной полурамы 8 относительно другой вокруг по существу продольной оси А. Указанный поворот обеспечивает адаптацию колесной тележки к смещениям пути. Шарнирное соединение может быть шарниром в виде жесткой шаровой опоры или в виде сферического или цилиндрического резинового шарнира. Эта шаровая опора исключает три поступательных движения вдоль по существу продольной A, поперечной Y и вертикальной Z осей двух полурам относительно друг друга.
Продольные балки 10 находящихся друг напротив друга полурам 8 соединены между собой двумя штангами 20, блокируя относительный поворот двух полурам вокруг по существу вертикальной Z и по существу поперечной Y осей, проходящих через шарнир 18. При этом обе полурамы соединены друг с другом таким образом, чтобы колесные пары оставались параллельными и чтобы колесная тележка 1 не складывалась под действием вертикальной нагрузки. В то же время оба полурамы могут поворачиваться относительно друг друга вокруг по существу продольной оси A, чтобы воспринимать смещения пути.
Для этого точки соединения двух штанг 20 с продольными балками 10 расположены в горизонтальной плоскости, смещенной относительно горизонтальной плоскости, проходящей через шарнир 18. Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фигурах, точки соединения двух штанг 20 находятся в горизонтальной плоскости, расположенной над горизонтальной плоскостью, проходящей через шарнир 18. Согласно другому варианту точки соединения двух штанг находятся в плоскости, расположенной под горизонтальной плоскостью, проходящей через шарнир 18. Штанги отстоят также друг от друга в поперечном направлении. Разность высот Н между горизонтальной плоскостью точек соединения штанг 20 и горизонтальной плоскостью, проходящей через шарнир 18, должна быть достаточной, чтобы ограничивать усилия, действующие на эти штанги 20 и на шарнир 18 при вертикальной нагрузке. Это расстояние Н должно быть по меньшей мере равно примерно 1/6 базы колесной тележки. Расстояние L между двумя штангами должно быть достаточным, чтобы ограничивать усилия, действующие на эти штанги и на шарнир, например, при усилиях, возникающих при входе в поворот. Это расстояние должно быть примерно равным 1/3 базы колесной тележки, движущейся по путям с нормальным промежутком, то есть с промежутком между рельсами, по существу равным 1435 мм.
Штанги 20 соединены с продольными балками 10 посредством шарниров 21 с по существу поперечно расположенными осями, чтобы обеспечить необходимую основную степень свободы двух полурам 8 относительно друг друга для преодоления смещений пути. Шарниры 21 штанг могут быть шарнирами в виде жесткой шаровой опоры или в виде сферического или цилиндрического резинового шарнира.
Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1, штанги 20 имеют, например, форму скобы, что позволяет разместить вторичную подвеску 22 в каждой из указанных штанг 20. В этом случае вторичная подвеска называется «встроенной» в каждую штангу 20, как показано на фиг.1. В этом примере каждая штанга 20 состоит из двух элементов: первого элемента в виде скобы 23, соединенной шарнирами 21 с продольными балками 10, и второго элемента 25, расположенного на двух верхних частях скобы 23 и соединяющего указанные части между собой. Функцией этого второго элемента является предотвращение раздвигания скобы под действием продольных усилий, создаваемых вторичной подвеской 22. Вторичные подвески 22 обеспечивают вертикальное относительное перемещение колесной тележки 1 относительно рельсового транспортного средства, на котором установлена указанная колесная тележка 1. Вторичная подвеска 22 может быть пневматического типа или типа упругой подвески.
В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, штанги 20 выполнены в виде поперечин 27, соединяющих между собой продольные балки 10 полурам 8 и соединенных с этими продольными балками при помощи шарниров 21. Полурамы 8 содержат площадки 29, выступающие в направлении, поперечном относительно штанг 20, как показано на фиг.3. Таким образом, площадки 29 расположены за пределами пространства, разделяющего штанги 20. Площадки 29 доходят, например, до уровня колес 2. На этих площадках 29 установлены вторичные подвески 22. Несмотря на то, что колесная тележка согласно этому варианту осуществления изобретения является более габаритной, чем в первом варианте осуществления, она является более простой и, следовательно, более дешевой в изготовлении.
Описанная выше колесная тележка может быть ведущей, то есть по меньшей мере одна из колесных пар 4 может приводиться во вращение двигателем 24. Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2, только одна колесная пара приводится во вращение приводом 24, тогда как в других вариантах, показанных на фиг.1 и фиг.3, каждая из обеих колесных пар 4 колесной тележки 1 приводится во вращение своим двигателем 24.
Двигатель 24 установлен неподвижно относительно рамы колесной тележки 1 и закреплен, например, на поперечной балке 12 полурамы 8 посредством крепежной скобы 26. Он расположен вблизи колесной пары 4, которую он вращает, по существу между двумя колесами 2.
Разумеется, могут использоваться и другие варианты монтажа привода, например с полым валом или типа «Canon box».
При использовании мощного и габаритного двигателя буксы 14 следует располагать снаружи колес, при этом полурамы будут отстоять друг от друга в поперечном направлении, опираясь на эти буксы,
В примере, показанном на фиг.1, первичная подвеска 16, которая воспринимает только вертикальные смещения, установлена между каждой продольной балкой 10 и буксой 14, на которую опирается указанная продольная балка 10. В данном случае первичная подвеска 16 выполнена в виде узла, состоящего из двух шарниров 30, например цилиндрических резиновых, расположенных соответственно между поперечной балкой 12 и каждой буксой 14 и физически соответствующих поперечной оси вращения колесной пары 4 по отношению к полураме 8 тележки, и из двух резиновых подкладок 32, установленных, например, между продольной балкой 10 полурамы 8 и каждой буксой 14. Первичная подвеска 16 обеспечивает относительное вертикальное перемещение колесной пары 4 относительно полурамы 8, то есть колесная пара 4 подвешена относительно рамы по существу в вертикальном направлении. Первичная подвеска 16 имеет небольшие габариты.
Выполнение рамы, содержащей простые первичные подвески, воспринимающие только вертикальные перемещения, и расположение шарнира между двумя полурамами 8, воспринимающего смещения пути, позволяет отказаться от сложной подвески, воспринимающей все эти перемещения колесной тележки. Таким образом, получается экономия пространства, что позволяет легче расположить двигатель с редуктором между колесами тележки. Преимуществом такой первичной подвески является, в частности, уменьшение неподвешенных масс, особенно в случае колесной тележки снабженной двигателем.
Колесная тележка может быть несущей, то есть в ней ни одна из колесных пар не приводится во вращение. В этом случае рама может не содержать первичной подвески, и прохождение смещений пути воспринимается шарниром 18.
Таким образом, получается несущая или ведущая колесная тележка с внутренней или наружной шарнирной рамой с первичной подвеской или без нее, при этом тележка занимает небольшие габариты и имеет небольшую массу.