КОЛЕСНАЯ ПАРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
RAILWAY ROLLING STOCK WHEEL PAIR

Изобретение относится к железнодорожной технике и может быть использовано в железнодорожном подвижном составе, предназначенном для использования на дорогах с разной шириной колеи без замены тележек вагонов на переходах.
Известно устройство для движения железнодорожного подвижного состава на разных колеях пути, в котором автоматический перевод колес на иную колею осуществляется посредством механического давления направляющих в поперечном направлении, при котором колеса перемещаются по оси на шлицах (патент РФ №2100211). Недостатком такого устройства является то, что боковое давление на колеса может быть эффективным и безопасным только при минимальной весовой нагрузке на колесную пару. Кроме того, существенно уменьшается надежность и долговечность колесной пары, в том числе и в связи с ограниченной длиной контакта шлицевой втулки колеса и оси.
Частично указанные недостатки устранены в системе перевода подвижного состава с одной колеи на другую «Тальго» (патент ES-A-2078137 - прототип), в которой вагон предварительно вывешивается, а затем скользит на дополнительных опорах, и только после этого происходит поперечное перемещение его колес вместе с полуосями и подшипниковыми узлами. Однако и данная конструкция обладает рядом недостатков. В частности, во время осуществления перевода на другую колею вагон скользит по соответствующим направляющим, что предполагает существенные ограничения по весовой нагрузке, поскольку трение скольжения на порядок превышает трение качения. Постоянное присутствие в процессе трения скольжения отрицательно отражается на надежности и долговечности оборудования. Кроме того, система требует наличия сложного оборудования на пунктах перехода, а также надежной системы фиксации поперечного перемещения подшипниковых узлов.
В предлагаемом изобретении проблема упрощения системы перевода подвижного состава с одной ширины колеи на другую при одновременном увеличении технологичности процесса, надежности и долговечности оборудования решена за счет того, что на сориентированных навстречу друг другу концах полуосей каждого из колес колесной пары выполнена резьба, на одной полуоси правая, а на второй левая, а между собой указанные резьбовые концы полуосей соединены резьбовой муфтой, половинки которой также снабжены правой и левой резьбой соответственно, при этом резьбовая муфта снабжена тормозным устройством, смонтированным на раме тележки. Вследствие этого изменение колеи осуществляется за счет ввинчивания (или вывинчивания) полуосей в муфту при их движении по сужающейся (расширяющейся) колее и заторможенной резьбовой муфте. При этом исключаются как избыточные поперечные усилия, так и чрезмерные силы трения, поскольку, по сути, использован принцип одного из самых надежных устройств - винтового домкрата, вследствие чего источником поперечного усилия является не давление на обод колеса, а осевое усилие в винтовых парах.
Поскольку именно представленная совокупность отличительных признаков позволяет достичь предполагаемого технического эффекта - исключить излишние боковые нагрузки и чрезмерные силы трения - то она соответствует критерию «существенные отличия». А поскольку указанная совокупность отличительных признаков не встречается в известных способах перевода железнодорожного подвижного состава на иную колею, то предлагаемый способ и техническое решение для его осуществления соответствуют критерию «новизна».
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема начального момента перевода колесной пары с широкой колеи на узкую, а на фиг. 2 - конечное положение элементов конструкции после завершения процесса.
Колесная пара железнодорожного подвижного состава (фиг. 1) включает колеса 1 и 2, снабженные полуосями 3 и 4. Левая полуось 3 смонтирована в подшипниках 5 и 6, а посредством корпусов подшипников 7 и 8 крепится к раме тележки вагона (на схеме не показана). Аналогично правая полуось 4 смонтирована в подшипниках 9 и 10 и крепится к раме тележки посредством корпусов подшипников 11 и 12. На конце левой полуоси 3 выполнена левая резьба, а на конце правой полуоси 4 - правая. Между собой указанные резьбовые концы соединены резьбовой муфтой 13, на которой смонтировано тормозное устройство 14, зафиксированное относительно рамы тележки вагона (на схеме не показана). При этом левая половина муфты 13 снабжена левой резьбой, а правая половина - правой. Внутренние подшипники 6 и 10 ограничены перемещением навстречу друг другу дистанционными кольцами 15 и 16, зафиксированными на соответствующих полуосях посредством гаек 17 и 18.
max
max
min
Предлагаемая колесная пара работает следующим образом. Колеса 1 и 2 опираются на рельсы 19 и 20, которые смонтированы с переменной по их длине колеей (фиг. 1). В исходном положении ширина колеи равна В (фиг. 1), а расстояние ΔВ между левым торцом подшипника 5 и правым торцом 21 ступицы колеса 1 равно половине разницы между В (широкой колеей) и В (узкой колеей). Точно такое же расстояние между правым торцом подшипника 9 и колесом 2. При этом вследствие упора подшипников 6 и 10 в дистанционные втулки 15 и 16 колесная пара надежно зафиксирована от самопроизвольного смещения в поперечном направлении относительно рамы тележки вагона (на схеме е показана) и отцентрирована по отношению к его продольной оси. При начале движения по сужающейся колее (фиг. 2) тормозное устройство 14 затормаживает резьбовую муфту 13, а колеса 1 и 2, перекатываясь по рельсам 19 и 20, вращают полуоси 3 и 4, резьбовые концы которых ввинчиваются внутрь муфты 13. В результате расстояние между колесами 1 и 2 начинает уменьшаться на величину удвоенного шага резьбы на каждый полный оборот колеса. Процесс изменения колеи завершается, когда левый торец подшипника 5 упирается в торец ступицы 21 колеса 1, подшипник 9 упирается в колесо 2, а каждый из резьбовых концов полуосей 3 и 4 ввернется внутрь резьбовой втулки 13 на длину ΔВ (фиг. 2). В этот момент действие тормозного устройства 14 прекращается и втулка 13 начинает вращаться как одно целое с полуосями 3 и 4. При этом участок пути с переменной колеей должен закончиться одновременно с растормаживанием втулки 13. В этом конечном положении колесной пары подшипники 5 и 9 упираются в ступицы колес 1 и 2, в результате чего ее центрирование по отношению к осевой линии вагона обеспечивается так же, как и в предыдущем случае (на широкой колее). Только в данном случае осевую нагрузку воспринимает другая пара подшипниковых узлов. При наладке и периодическом обслуживании колесной пары должны контролироваться положения дистанционных втулок 15 и 16, которые корректируются посредством гаек 17 и 18. Кроме того, ширина колеи может быть уточнена поворотом в ту или иную сторону при неподвижных полуосях 3 и 4 расторможенной втулки 13.