Ходовая тележка надземной монорельсовой транспортной системы

Полезная модель относится к области транспорта, в частности к транспортным системам с путевой структурой, родственной путям подвесного и эстакадного типов, и может быть использовано при создании скоростных дорог для больших городов и междугородных сообщений, в том числе в условиях сильнопересеченной местности, гор, пустынь, при построении монорельсовых межцеховых транспортных структур рассредоточенных производственных предприятий и их объединений, а также в городских условиях параллельно с существующими видами транспорта.
Полезная модель касается конструктивного исполнения ходовой части монорельсовой подвесной дороги, а именно ходовой тележки, располагаемой внутри ходовой балки монорельсового пути полузамкнутого сечения. Ходовая балка транспортной системы (путевая балка) состоит из коробчатого несущего элемента с продольным пазом снизу, который обхватывает ходовую часть вагона (ходовые тележки). Несущие металлические листы образуют дорожки, по которым катятся опорные колеса и направляющие ролики. Также внутри балки установлена система токоподвода для питания электродвигателя/лей ходовых тележек. Данная конструкция обладает существенным преимуществом, так как сама ходовая тележка, балка и необходимое для эксплуатации оборудование защищены от влияния погодных факторов (напр. снегопадов).
Так, известна ходовая тележка надземной монорельсовой транспортной системы, содержащая раму, на которой смонтированы две приводные оси, несущие ходовые колеса с упругим покрытием для опирания на опорные дорожки внутри коробчатой формы путевой балки с продольным пазом в нижней части для прохождения узла подвеса ходовой тележки, боковые направляющие ролики с упругим покрытием, смонтированные по бокам рамы с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси для центрирования тележки по оси путевой балки за счет опирания на боковые стенки путевой балки, два тяговых мотор-редуктора с электродвигателями для привода осей ходовых колес с упругим покрытием, а так же токосъемные узлы (CN 206552034, В61В 3/02, В61С 13/04, В61С 3/00, опубл. 13.10.2017 г.).
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Недостаток конструктивного решения известной ходовой тележки заключается в том, что она имеет увеличенные габариты по длине за счет линейного расположения электродвигателей по оппозитной схеме и за счет разнесения осей ходовых колес. По установившейся схеме в ходовых тележках ходовые колеса не являются поворотными. Это приводит к ограничению радиусов изгибов монорельсового пути с тем, чтобы тележка этот поворот могла пройти с минимальным отклонением от прямолинейного движения колес. В связи с этим радиусы изгибов монорельсового пути выполняются большими, чтобы исключить заклинивание ходовой тележки внутри коробчатой путевой балки и обеспечить сохранение скорости ее перемещения по радиусу закругления. Это приводит к тому, что строительство монорельсовой дороги возможно только в местности, свободной от застроек. А для городской среды, характеризующейся недостатком свободного места, такая транспортная система с ее занимающими большие площади изгибами для поворотов, непригодна.
В известной ходовой тележке боковые опорные ролики смонтированы на нижнем уровне, практически чуть выше уровня контакта ходовых колес с опорными дорожками внутри короба путевой балки. Это, конечно, позволяет центрировать ходовую тележку относительно боковых стенок пути, но не ограничивает боковые колебания тележки. Чтобы устранить это негативное явление, которое может привести к отрыву колес одного борта от опорной дорожки, рама тележки выполнена длинной и максимально снижено ее положение по отношению к пятну контакта ходовых колес с целью снижения положения центра тяжести и уменьшения угловых поперечных колебаний. В результате электродвигатели пришлось расположить горизонтально на концах удлиненной рамы.
Для обеспечения возможности реализации проекта монорельсовой транспортной системы в городских стесненных условиях необходимо по возможности существенно уменьшит радиусы изгибных участков пути, чтобы вписаться в городскую инфраструктуру. Но для этого необходимо, чтобы ходовая тележка представляла собой компоновочно компактное устройство с точным позиционированием положения тележки относительно выреза в нижней части коробчатой путевой балки и относительно ее боковых стенок. При этом для уменьшения радиусов поворота при не поворачиваемых ходовых колесах необходимо уменьшить базу тележки и максимально снизить положение ее центра тяжести.
Таким образом, настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении ходовых качеств электроприводной тележки монорельсового транспортного средства для уменьшения радиусов поворота монорельсового пути за счет размещения электродвигателей наклонно и уменьшения колеи путем укладки ходовых колес в колесных нишах рамы.
Указанный технический результат достигается тем, что в ходовой тележке надземной монорельсовой транспортной системы, содержащей раму, на которой смонтированы две приводные оси, несущие ходовые колеса с упругим покрытием для опирания на опорные дорожки внутри коробчатой формы путевой балки с продольным пазом в нижней части для прохождения узла подвеса ходовой тележки, боковые направляющие ролики с упругим покрытием, смонтированные по бокам рамы с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси для центрирования тележки по оси путевой балки за счет опирания на боковые стенки путевой балки, два тяговых мотор-редуктора с электродвигателями для привода осей ходовых колес с упругим покрытием, а так же токосъемные узлы, рама выполнена в виде центральной балки, концевые части которой изогнуты вверх, и включает в себя боковые плоские части, отстоящие друг от друга и связанные поперечинами между собой и с изогнутыми концевыми частями центральной балки для образования между ними и указанными концевыми частями колесных ниш для ходовых колес с упругим покрытием, расположенных на уровне выше уровня расположения средней части центральной балки, боковые направляющие ролики с упругим покрытием выполнены каждый в виде колеса с двумя разнесенными между собой беговыми дорожками из упругого покрытия и закреплены с каждой стороны рамы на изогнутых вверх частях центральной балки на уровне выше ходовых колес с упругим покрытием и на уровне ниже уровня расположения осей вращения этих ходовых колес, при этом электродвигатели мотор-редукторов расположены внутри рамы между ее боковыми стенками и наклонно навстречу друг другу, а токосъемные узлы для питания указанных электродвигателей закреплены на изогнутых частях центральной балки под боковыми направляющими роликами с упругим покрытием верхнего уровня и выполнены каждый в виде расположенных один над другим отдельных упруго соединенных с центральной балкой контактных элементов для электрического взаимодействия с питающими шинами на боковых стенках путевой балки.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - общий вид ходовой тележки монорельсового транспортного средства.
Согласно настоящей полезно модели рассматривается новое техническое решение ходовой тележки надземной монорельсовой транспортной системы, которая предназначена для перемещения внутри ходовой балки полузамкнутого сечения, составленной из коробчатого несущего элемента с продольным пазом снизу, несущими металлическими листами, образующими дорожки для ходовых колес тележки, по которым катятся опорные колеса и направляющие ролики. Также внутри балки установлена система токоподвода для питания электродвигателя/лей ходовых тележек.
Ходовая тележка надземной монорельсовой транспортной системы, в общем случае, содержит раму 1, на которой смонтированы две приводные оси, несущие ходовые колеса 2 с упругим покрытием для опирания на опорные дорожки внутри коробчатой формы путевой балки, которая выполнена с продольным пазом в нижней части для прохождения узла подвеса ходовой тележки.
На раме 1 смонтированы с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси боковые направляющие ролики 3 с упругим покрытием, смонтированные по бокам рамы для центрирования тележки по оси путевой балки за счет опирания на боковые стенки путевой балки.
В качестве привода ходовых колес использованы два тяговых мотор-редуктора с электродвигателями 4 для привода осей ходовых колес с упругим покрытием.
На раме так же закреплены токосъемные узлы 5 для питания электродвигателей.
Особенностью рассматриваемой ходовой тележки является оригинальное выполнение рамы, позволяющей компактно расположить все узлы.
Рама выполнена в виде центральной балки 6, концевые части 7 которой изогнуты вверх, и включает в себя боковые плоские части 8, отстоящие друг от друга и связанные поперечинами 9 между собой и с изогнутыми концевыми частями центральной балки для образования между ними и указанными концевыми частями колесных ниш для ходовых колес 2 с упругим покрытием.
Средняя часть рамы опущена вниз так, что практически находится в зоне продольного паза путевой балки. Ранее этот продольный паз использовался для пропуска подвеса, к которому прикреплялся вагон. А сама ходовая тележка всегда находилась полностью внутри короба путевой балки. Это приводило к необходимости конструктивных внесений в тележку для того, чтобы снизить положение центра тяжести.
В полезной модели средняя часть центральной балки опущена и расположена в этом продольном пазу, что существенно повлияло на положение центра тяжести тележки.
Боковые плоские части 8 рамы расположены над продольным пазом и образуют в зоне между изогнутыми частями балки и поперечинами боковых плоских частей колесные ниши, в которых ходовые колеса расположены на уровне выше уровня расположения средней части центральной балки. Это позволило так же уменьшить ширину ходовой тележки, конструктивно сблизив колеса одной оси. Уменьшение колеи позволяет уменьшить размеры путевой балки по ширине.
Позиционирование ходовой тележки в путевой балке поддерживается боковым направляющими роликами 3 с упругим покрытием. Каждый ролик 3 выполнен в виде колеса с двумя разнесенными между собой беговыми дорожками 9 из упругого покрытия. Ролики 3 закреплены с каждой стороны рамы на изогнутых вверх частях центральной балки на уровне выше ходовых колес с упругим покрытием и на уровне ниже уровня расположения осей вращения этих ходовых колес. При этом эти ролики расположены в зоне колесных ниш. Таким образом, часть роликов 3 расположена на верхнем уровне и опирается на боковые стенки путевой балки выше уровня ходовых колес, а часть роликов 3 расположена на нижнем уровне в зоне контакта их с дорожками путевой балки и опирается на боковые стенки путевой балки выше уровня контакта ходовых колес с нижней частью путевой балки. При этом расстояние от оси вращения ходовых колес до верхнего уровня расположения боковых роликов 3 больше, чем аналогичное расстояние до нижнего уровня расположения боковых роликов 3. Разница в этих расстояниях обеспечивает разные моменты опирания на боковые стенки, что гарантированно удерживает ходовую тележку от угловых поперечных колебаний и позволяет проходить зоны с малым радиусом поворота с опиранием на боковые стенки без отрыва ходовых колес от дорожки качения путевой балки.
Выполнение боковых роликов с двумя разнесенными между собой беговыми дорожками 9 из упругого покрытия позволяет уйти от узкоконтактного взаимодействия ролика с боковой стенкой короба путевой балки и сформировать широкую контактную полосу. При таком опирании снижается удельное давление на стенки короба пути в моменты поперечного качания тележки и повышает долговечность этого пути.
В центральной части между боковыми стенками образовано коробчатой формы гнездо, в котором размещены мотор-редукторы с электродвигателями 4 переменного тока. Для сокращения габаритов по высоте и длине ходовой тележки электродвигатели мотор-редукторов расположены внутри рамы между ее боковыми стенками наклонно навстречу друг другу.
Применение для каждой оси ходовых колес отдельного электродвигателя позволяет в случае поломки одного из приводов гарантировать перемещение пассажирского вагона до станции на приводе одной оси ходовых колес.
Так как часть рамы расположена ниже уровня дорожек качения путевой балки, то стало возможным уйти от вертикального или горизонтального расположения электродвигателей (при таких схемах увеличивается размер ходовой тележки либо по высоте, либо по длине) и расположить электродвигатели наклонно, что позволило снизить высоту ходовой тележки при сохранении положения центра тяжести на уровне осей вращения ходовых колес.
Токосъемные узлы 5 для питания указанных электродвигателей 4 закреплены на изогнутых частях 7 центральной балки под боковыми направляющими роликами с упругим покрытием верхнего уровня и выполнены каждый в виде расположенных один над другим отдельных упруго соединенных с центральной балкой контактных элементов 10 для электрического взаимодействия с питающими шинами на боковых стенках путевой балки.
Питающие шины в виде токопроводящих полос смонтированы на боковых стенках короба путевой балки. При движении ходовой тележки контактные элементы, поджатые в сторону этих полос, имеют постоянный контакт. Важным является то, что каждый токосъемный узел состоит из набора контактных элементов, что позволяет при поломке одного или даже двух контактных элементов обеспечить подачу питания на электродвигатели. Это гарантирует безопасность движения в случае аварийной ситуации и дает возможность сохранить двигательную функцию тележки и проезда до станции.
Настоящая полезная модель промышленно применима и может использоваться в качестве ведущих ходовых тележек для транспортирования пассажирских вагонов на монорельсовом подвесном пути. Введенные конструктивные изменения в тележке позволили повысить ходовые качества монорельсового транспортного средства, позволяющие осуществлять движение на уменьшенных радиусах поворота монорельсового пути. Размещения электродвигателей наклонно и уменьшение колеи путем укладки ходовых колес в колесных нишах рамы обеспечивает снижение центра тяжести и весовых характеристик тележки.