ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ БОКОВОЙ КАЧКЕ
TRANSPORT FACILITY WITH ANTI-ROLL DEVICES

Настоящее изобретение относится к транспортному средству, в частности к единице подвижного состава, содержащей продольную ось, по меньшей мере, одну первую составную часть, которая опирается с помощью, по меньшей мере, одного первого рессорного устройства, по меньшей мере, на одну первую колесную единицу и, по меньшей мере, одного второго рессорного устройства, по меньшей мере, на одну вторую колесную единицу, расположенную по продольной оси единицы подвижного состава на расстоянии от первой колесной единицы, а также, по меньшей мере, одно первое и одно второе устройства для противодействия боковой качке, которые соединены между собой устройством сопряжения, а также соединены с первой составной частью единицы подвижного состава и противодействуют поперечным движениям первой составной части единицы подвижного состава вокруг оси, параллельной продольной оси этой единицы.
В единицах подвижного состава, а также и в других транспортных средствах, кузов вагона подрессорен по отношению к колесным единицам, например, колесным парам или колесным скатам, с помощью одной или нескольких рессорных ступеней. Центробежное ускорение, возникающее при движении по кривой рельсового пути и действующее поперек направления движения и, следовательно, поперек продольной оси единицы подвижного состава, вызывает вследствие относительно высоко расположенного центра тяжести наклон кузова вагона по отношению к колесным единицам наружу от кривой рельсового пути и, следовательно, его поперечное движение вокруг оси, параллельной к продольной оси единицы подвижного состава.
Такие поперечные движения, превышающие определенные предельные значения, снижают, во-первых, комфортабельность езды и, во-вторых, связаны с опасностью нарушения допустимого габарита приближения строений, а также схода с рельсов вследствие недопустимой односторонней разгрузки колеса. Для того чтобы это предупредить, применяются, как правило, устройства для противодействия боковой качке в виде так называемых стабилизаторов боковой качки. Их задача состоит в противодействии поперечному движению кузова вагона для его снижения, при этом движения подъема и опускания кузова вагона по отношению к колесным единицам не должны нарушаться.
Такие стабилизаторы боковой качки известны в разных гидравлических и механических исполнениях. Часто применяется расположенный поперечно продольной оси единицы подвижного состава торсионный вал, известный, например, из ЕР 1075407 В1. На торсионном валу жестко закреплены по обеим сторонам от продольной оси единицы подвижного состава рычаги, расположенные в продольном направлении этой единицы подвижного средства. Эти рычаги соединены, в свою очередь, с поводками или им подобными, расположенными в кинематическом отношении параллельно рессорным устройствам единицы подвижного состава. При проседании рессорных устройств единицы подвижного состава расположенные на торсионном валу рычаги приводятся во вращательное движение посредством связанных с ними поводков.
Если при движении по кривой рельсового пути происходит боковая качка, сопровождающаяся разной степенью проседания рессорных устройств на обеих сторонах единицы подвижного состава, то установленные на торсионном валу рычаги поворачиваются на разный угол. В соответствии с этим на торсионный вал воздействует скручивающий момент, который - в зависимости от его торсионной жесткости - при определенном угле скручивания уравновешивает вал посредством противодействующего момента, возникающего при упругой деформации, и таким образом препятствует последующему поперечному движению. В единицах подвижного состава, оборудованных поворотными тележками, устройство для противодействия боковой качке может применяться для ступени вторичных рессор, т.е. между рамой ходовой тележки и кузовом вагона в качестве первой составной части единицы подвижного состава. Также устройство для противодействия боковой качке может применяться для ступени первичных рессор, т.е. между колесными единицами и рамой ходовой тележки в качестве первой составной части единицы подвижного состава.
Такие отдельные стабилизаторы боковой качки хотя и обеспечивают требуемое повышение жесткости всей установки против боковой качки, т.е. достаточно низкий коэффициент наклона кузова вагона, однако им присущ тот недостаток, что при движении на участках рельсового пути с перекосом его плоскости, который отмечается, например, при возвышении наружного рельса на переходных кривых и пр., вследствие встречного наклона плоскостей рельсового пути в зоне обеих колесных единиц на первую составную часть единицы подвижного состава, т.е. на кузов вагона или раму ходовой тележки, воздействует большой скручивающий момент. Это происходит вследствие того, что соответствующее устройство для противодействия боковой качке воздействует на регулировку первой составной части единицы подвижного состава, расположенной перпендикулярно нормали рельсового пути на участке колесных единиц. Поскольку нормали рельсового пути в зоне колесных единиц при перекосе плоскости рельсового пути имеют разную направленность, то описанная скручивающая нагрузка воздействует на первую составную часть единицы подвижного состава. Наряду с большими нагрузками, приходящимися на первую составную часть единицы подвижного состава, вызванная этим разгрузка отдельных колес может снизить безопасность схода с рельсов.
Другими словами, существует противоречие между, с одной стороны, низким коэффициентом боковой качки или большой жесткостью при боковой качке и, с другой стороны, низкой нагрузкой или низкой жесткостью первой составной части единицы подвижного состава по отношению к скручиванию и достаточной безопасности схода с рельс единицы подвижного состава.
Для устранения такого противоречия из DE 2839904 С2 известно устройство для сопряжения отдельных устройств для противодействия боковой качке. Согласно этому решению устройства для противодействия боковой качке выполнены гидравлическими. Эти устройства для противодействия боковой качке содержат соответственно два рабочих цилиндра двухстороннего действия, рабочие полости которых сообщены встречно. Сопряжение устройств для противодействия боковой качке достигается за счет того, что рабочие полости расположенных на одной стороне единицы подвижного состава рабочих цилиндров обоих устройств для противодействия боковой качке сообщаются между собой в одном направлении с помощью трубопроводов.
Наряду с принципиально нежелательным явлением, при котором в случае применения указанного решения гидравлическое оборудование подвержено утечкам, в трубопроводах большой протяженности, расположенных между устройствами для противодействия боковой качке на обоих концах вагона, создается значительное гидравлическое давление, существенно снижающее функциональность и, следовательно, преимущество устройства.
Аналогичные проблемы, связанные с повышенными скручивающими нагрузками при передвижении по участкам рельсового пути с перекосом его плоскости, возникают также в многосекционных единицах подвижного состава, в которых поперечные движения между смежными кузовами вагонов предупреждаются посредством устройств для противодействия боковой качке, расположенных поперек продольной оси единицы подвижного состава и являющихся часто простыми поперечными рычагами подвески.
Поэтому в основу настоящего изобретения положена задача создания единицы подвижного состава упомянутого выше типа, которой не присущи или, по меньшей мере, присущи в незначительной степени приведенные выше недостатки и которая обеспечивает, в частности, простое и надежное уменьшение скручивающей нагрузки на первую составную часть единицы подвижного состава на перекошенных участках рельсового пути.
В настоящем изобретении указанная задача решается посредством единицы подвижного состава согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения с помощью признаков отличительной части п.1 этой формулы.
В основе настоящего изобретения лежит техническое решение, которое просто и надежно обеспечивает снижение скручивающей нагрузки, приходящейся на первую составную часть подвижной единицы на перекошенных участках рельсового пути, в том случае, когда первое устройство для противодействия боковой качке соединено с устройством сопряжения в первой точке шарнирного сочленения, а второе устройство для противодействия боковой качке - с устройством сопряжения во второй точке шарнирного сочленения, при этом устройство сопряжения выполнено таким образом, что первое свободное от противодействующей силы смещение первого устройства для противодействия боковой качке вызывает второе встречное смещение второго устройства для противодействия боковой качке через первую и вторую точки шарнирного сочленения.
В результате встречного смещения обоих устройств для противодействия боковой качке в состоянии отсутствия реакция связи достигается описанное выше оптимальное снижение скручивающей нагрузки на первую составную часть подвижной единицы. Это объясняется тем, что оба устройства для противодействия боковой качке, при наличии перекошенной или иным образом деформированной плоскости рельсового пути, могут при необходимости полностью преодолевать деформированный участок рельсового пути благодаря встречному смещению посредством устройства сопряжения, не будучи приведенными в действие, т.е. без воздействия реактивной силы на первую составную часть подвижной единицы, которая затем могла бы привести к описанной скручивающей нагрузке на первую составную часть подвижной единицы.
Если, однако, такое встречное смещение не происходит из-за отсутствия деформированного участка рельсового пути, то устройства для противодействия боковой качке могут, тем не менее, в полной мере оказать свое действие на ограничение поперечных движений. Эффективность устройств для противодействия боковой качке в случаях, когда они должны действительно прийти в действие, не снижается.
Другое преимущество, согласно изобретению, состоит в том, что в результате смещения устройств для противодействия боковой качке через точки шарнирного сочленения на устройстве сопряжения не требуется соблюдения их определенной формы и конструкции. Таким образом, согласно изобретению, могут применяться устройства для противодействия боковой качке любого типа (гидравлические, механические и др.) и при необходимости в любом сочетании между собой.
В предпочтительных вариантах выполнения единицы подвижного состава, согласно изобретению, устройство сопряжения выполнено таким образом, что первое свободное от противодействующей силы смещение первой точки шарнирного сочленения инициирует встречное второе смещение второй точки шарнирного сочленения. Благодаря этому возможно особенно просто создать, в частности, устройство сопряжения, так как такое встречное движение обеих точек шарнирного сочленения может быть обеспечено при необходимости посредством лишь одного установленного с возможностью поворота плеча рычага с двумя свободными концами, на которых располагается соответственно одна из точек шарнирного сочленения.
Преобразование движения устройством сопряжения может быть выбрано в принципе любое и приведено в соответствие с конструкцией и вариантом выполнения устройства для противодействия боковой качке, соединенного на соответствующей стороне с устройством сопряжения. В простых вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению, в частности, в вариантах с аналогично выполненными устройствами для противодействия боковой качке, предусмотрено, чтобы первое и второе смещения имели по существу одинаковую величину, но осуществлялись в разных направлениях, в частности, в основном в противоположных направлениях.
Предпочтительно предусмотреть, чтобы первая точка шарнирного сочленения являлось опорной точкой первого устройства для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части подвижной единицы и/или вторая точка шарнирного сочленения - опорной точкой второго устройства для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части подвижной единицы. Смещение такой опорной точки соответствующего устройства для противодействия боковой качке позволяет особенно просто обеспечить описанное перемещение по деформированному участку рельсового пути без приведения в действие устройств для противодействия боковой качке, образующих реактивные силы. Таким образом, все устройство для противодействия боковой качке может преодолевать деформированный участок рельсового пути, не создавая реактивных сил.
Благодаря простому варианту выполнения с встречным движением точек шарнирного сочленения предпочтительно предусмотреть, чтобы устройство сопряжения соединяло детали первого и второго устройств для противодействия боковой качке, расположенные на одной стороне от продольной оси единицы подвижного состава. Предпочтительно, чтобы устройство сопряжения соединяло также составные части первого и второго устройств для противодействия боковой качке, выполняющие одинаковую функцию и/или занимающие одинаковое положение в соответствующем устройстве для противодействия боковой качке. Благодаря этому становятся возможными простые варианты выполнения с простой кинематикой.
Как уже отмечалось выше, благодаря особой простоте выполнения, устройство сопряжения содержит предпочтительно, по меньшей мере, одно первое плечо рычага, сочлененное с возможностью поворота вокруг первой точки поворота с первой составной частью единицы подвижного состава, причем первая точка поворота расположена в кинематической цепи между первым и вторым устройствами для противодействия боковой качке. Предпочтительно, чтобы первое плечо рычага имело первый и второй свободные концы, при этом первый конец непосредственно связан с первым устройством для противодействия боковой качке, а второй конец - непосредственно или через другие промежуточные звенья со вторым устройством для противодействия боковой качке. Тогда, как описано выше, на свободных концах такого первого плеча рычага может быть расположена одна из точек шарнирного сочленения.
В других предпочтительных вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению устройство сопряжения содержит, по меньшей мере, одно второе плечо рычага, установленное с возможностью поворота вокруг второй точки поворота на первой составной части единицы подвижного состава, причем вторая точка поворота расположена в кинематической цепи между первым и вторым устройствами для противодействия боковой качке, а второе плечо рычага связано с первым плечом рычага посредством, по меньшей мере, одного элемента сопряжения, в частности, толкающей штанги. Благодаря такому расположению обеспечиваются особенно оптимальные преобразования движения, в результате чего могут быть перекрыты также более значительные участки между устройствами для противодействия боковой качке без необходимости больших отклонений устройства сопряжения.
Как уже упоминалось, настоящее изобретение может быть осуществлено с применением любого типа устройства для противодействия боковой качке. Однако особо эффективно его применение совместно с описанными выше чисто механическими устройствами для противодействия боковой качке, поскольку при этом возможны особенно надежные варианты выполнения. Поэтому предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одно из устройств для противодействия боковой качке содержало торсионный элемент, соединенный с первой составной частью единицы подвижного состава.
Настоящее изобретение может также применяться при любом варианте расположения устройств для противодействия боковой качке. Поэтому в предпочтительных вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению первой составной частью единицы подвижного состава является рама ходовой тележки, в частности, поворотной тележки, причем в таком случае первое устройство для противодействия боковой качке соединено с первой колесной единицей, а второе устройство для противодействия боковой качке - со второй колесной единицей.
В других оптимальных вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению первая составная часть этой подвижной единицы представляет собой кузов вагона, причем в этом случае устройство для противодействия боковой качке соединено с первой колесной единицей, а второе устройство для противодействия боковой качке - со второй колесной единицей.
В других оптимальных вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению ее первой составной частью является первый кузов вагона с его первым и вторым концами, причем в этом случае предусмотрены второй кузов вагона, смежный с первым концом кузова вагона, и третий кузов вагона, смежный со вторым концом кузова вагона, при этом первое устройство для противодействия боковой качке соединено со вторым кузовом вагона, а второе устройство для противодействия боковой качке - с третьим кузовом вагона.
При этом особо предпочтительно применять в изобретении кузова вагонов без колес, подвешенные на двух смежных кузовах вагонов. Поэтому предпочтительно предусмотреть, чтобы первый кузов вагона представлял собой кузов вагона без колес и был закреплен на втором и третьем кузовах вагонов.
Как уже упоминалось, устройство сопряжения может быть выполнено любой конструкции для обеспечения указанных выше встречных смещений устройств для противодействия боковой качке или смещений по этим устройствам. Как указывалось, оно может быть выполнено в виде чисто механической рычажной передачи или ей подобной. Также оно может быть выполнено полностью или частично в виде жидкостной, например гидравлической, передачи. В других оптимальных вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению предусмотрено поэтому, чтобы устройство сопряжения содержало, по меньшей мере, один первый рабочий цилиндр, соединенный с первым устройством для противодействия боковой качке, в частности, первый гидроцилиндр, по меньшей мере, один второй рабочий цилиндр, соединенный со вторым устройством для противодействия боковой качке, в частности, второй гидроцилиндр, а также, по меньшей мере, один соединительный трубопровод, сообщающий первый и второй гидроцилиндры и предназначенный для рабочей среды, в частности, текучей среды для гидравлической части.
Колесная единица подвижной единицы согласно изобретению может иметь любое соответствующее выполнение, например, иметь вид ходовой тележки с одной или несколькими колесными парами или колесными скатами. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна из колесных единиц содержала один колесный скат или одну колесную пару.
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и приводимом ниже описании предпочтительных примеров выполнения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых представлено:
фиг.1 - схематичный вид в перспективе части единицы подвижного состава согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения в нейтральном положении;
фиг.2 - схематичный вид в перспективе части единицы подвижного состава согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения в нейтральном положении;
фиг.3 - схематичный вид в перспективе части единицы подвижного состава согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения в нейтральном положении;
фиг.4 - схематичный вид в перспективе части единицы подвижного состава согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения в нейтральном положении;
фиг.5 - схематичный вид сверху части единицы подвижного состава по фиг.4 в перекошенном положении;
фиг.6 - схематичный вид сверху части выполнения единицы подвижного состава согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения в нейтральном положении.
Первый пример выполнения
На фиг.1 показан схематичный вид в перспективе части предпочтительного варианта выполнения единицы 1 подвижного состава, согласно изобретению, с ее продольной осью 1.1. Единица 1 подвижного состава содержит первую составную часть в виде рамы ходовой тележки, в данном случае рамы 2 поворотной тележки, которая опирается через первичное рессорное подвешивание 3 на две колесных единицы в виде колесной пары 4, 5.
Рама 2 поворотной тележки с изогнутыми под углом концевыми участками лежит по существу в плоскости этой тележки. Через вторичное рессорное подвешивание 6 на раму 2 поворотной тележки опирается (не показанный на фиг.1) кузов вагона.
Первая и вторая колесные пары 4, 5 разнесены между собой по продольной оси 1.1 единицы подвижного состава. Рама 2 поворотной тележки опирается через первое первичное рессорное устройство 3.1 на опоры колес первой колесной пары 4, а через второе первичное рессорное устройство 3.2 - на опоры колес второй колесной пары 5.
Первичные рессорные устройства 3.1, 3.2, а также вторичное рессорное устройство 6 показаны на фиг.1 упрощенно в виде витых рессор. Следует учесть, что в действительности они могут иметь любую иную форму, возможную при таком первичном и вторичном рессорном подвешивании.
Между колесными парами 4, 5 и рамой 2 поворотной тележки, т.е. в зоне первичной ступени, расположено устройство 7, 8 для противодействия боковой качке. Так, между первой колесной парой 4 и рамой 2 поворотной тележки установлено первое устройство 7 для противодействия боковой качке, а между второй колесной парой 5 и рамой 2 поворотной тележки установлено второе устройство 8 для противодействия боковой качке.
Первое устройство 7 для противодействия боковой качке содержит на каждой стороне рамы 2 поворотной тележки расположенную параллельно каждому первичному рессорному устройству 3.1 штангу 7.1, сочлененную с возможностью поворота, во-первых, с соответствующей опорой 4.1 колеса и, во-вторых, с возможностью поворота - с рычагом 7.2 первого устройства 7 для противодействия боковой качке. Оба рычага 7.2 жестко закреплены на торсионном валу 7.3 первого устройства 7 для противодействия боковой качке. Торсионный вал 7.3 установлен на одной продольной стороне 1.2 единицы подвижного состава с возможностью вращения в подшипниковом блоке 2.1, жестко связанном с рамой 2 поворотной тележки и образующим опорную точку первого устройства 7 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части. На другой продольной стороне 1.3 единицы подвижного состава установлен с возможностью вращения торсионный вал 7.3 в первой точке 7.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце первого плеча 9.1 рычага устройства сопряжения 9, функция которого подробнее поясняется ниже. Первая точка 7.4 шарнирного сочленения образует при этом дополнительную опорную точку первого устройства 7 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части подвижной единицы.
Аналогичным образом второе устройство 8 для противодействия боковой качке содержит на каждой стороне рамы 2 поворотной тележки штангу 8.1, установленную параллельно каждому второму первичному рессорному устройству 3.2, сочлененную, с одной стороны, с возможностью поворота с соответствующей опорой 5.1 колесной пары 1 и, с другой стороны, соответственно с возможностью поворота с рычагом 8.2 второго устройства 8 для противодействия боковой качке. Оба рычага 8.2 жестко закреплены на установленном с возможностью вращения торсионном валу 8.3 второго устройства 8 для противодействия боковой качке. Торсионный вал 8.3 установлен по одной продольной стороне 1.2 подвижной единицы с возможностью вращения в подшипниковом блоке 2.2, жестко соединенном с рамой 2 поворотной тележки и образующим вторую опорную точку второго устройства 8 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части подвижной единицы. На другой продольной стороне 1.3 подвижной единицы установлен с возможностью вращения торсионный вал 8.3 во второй точке 8.4 шарнирного сочленения на втором свободном конце первого плеча 9.1 рычага устройства сопряжения 9, в результате чего первое устройство 7 для противодействия боковой качке механически соединено через устройство сопряжения 9 со вторым устройством 8 для противодействия боковой качке. При этом вторая точка 8.4 шарнирного сочленения образует дополнительную опорную точку второго устройства 8 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части.
Под опорной точкой соответствующего устройства 7 или 8 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части единицы подвижного состава следует понимать в смысле настоящего изобретения такую опорную точку устройства 7 или 8 для противодействия боковой качке, которая в нерабочем состоянии или при фиксации устройства сопряжения 9 и в рабочем состоянии устройства 7 или 8 для противодействия боковой качке сохраняется неподвижной по отношению к первой составной части подвижной единицы, в данном случае, следовательно, к раме 2 поворотной тележки.
Первое плечо 9.1 рычага сочленено через центральную точку поворота 9.2, расположенную в кинематической цепи посередине между первой точкой 7.4 шарнирного сочленения и второй точкой 8.4 шарнирного сочленения, с рамой 2 поворотной тележки. Первое плечо 9.1 рычага расположено при этом с возможностью поворота вокруг оси поворота 9.3, параллельной поперечной оси подвижной единицы и жестко соединенной с рамой 2 поворотной тележки.
Ниже поясняется принцип действия устройства сопряжения 9 и соединенных с его помощью первого и второго устройств 7, 8 для противодействия боковой качке.
При передвижении по недеформированной кривой рельсового пути кузов вагона, не показанный на фиг.1, испытывает вследствие центробежной силы, влияющей на его, расположенный над рамой 2 поворотной тележки центр тяжести, воздействие момента качки вокруг оси, параллельной продольной оси 1.1 единицы подвижного состава. Этот момент качки выражается в разной величине осадки вторичного рессорного подвешивания 6. Если, например, продольная сторона 1.3 подвижной единицы приходится на внешнюю сторону кривой рельсового пути, то часть вторичного рессорного подвешивания 6 проседает на этой стороне сильнее, чем на другой продольной стороне 1.2 подвижной единицы. Через раму 2 поворотной тележки это передается на первичное рессорное подвешивание 3. Таким образом, первичные рессоры 3.1 и 3.2 на продольной стороне 1.3 подвижной единицы, расположенной с внешней стороны кривой рельсового пути, проседают больше, чем на продольной стороне 1.2 подвижной единицы с внутренней стороны кривой. На недеформированной кривой рельсового пути первичные рессоры 3.1 или 3.2 проседают на соответствующей продольной стороне 1.2 или 1.3 подвижной единицы на одинаковую величину.
Из-за разной степени осадки первичных рессор 3.1, 3.2 на обеих продольных сторонах подвижной единицы рычаги 7.2 первого устройства 7 для противодействия боковой качке отклоняются на обеих продольных сторонах 1.3, 1.2 также в разной степени. Это ведет к упругому скручиванию торсионного вала 7.3. То же относится и к рычагам 8.2 второго устройства 8 для противодействия боковой качке на обеих продольных сторонах 1.3, 1.2 подвижной единицы. Они отклоняются также в разной степени, вследствие чего происходит упругое скручивание торсионного вала 8.3.
Поскольку на недеформированной кривой рельсового пути происходит по существу равномерное распределение силы вдоль продольной оси 1.1 подвижной единицы и первичные рессоры 3.1, 3.2 оседают, следовательно, в одинаковой степени на соответствующей продольной стороне 1.2, 1.3 подвижной единицы, то в первой точке шарнирного сочленения 8.4 и во второй точке шарнирного сочленения 8.4 действуют одинаковые, направленные перпендикулярно плоскости рамы поворотной тележки, вертикальные силы. Это имеет своим следствием то, что первый рычаг 9.1 устройства сопряжения 9 остается благодаря расположению точки поворота 9.2 по центру по существу в показанном на фиг.1 нейтральном положении, в котором он ориентирован в основном параллельно плоскости рамы поворотной тележки. Таким образом, на недеформированной кривой рельсового пути достигается с помощью обоих устройств 7, 8 для противодействия боковой качке тот же эффект, что и при использовании известных устройств для противодействия боковой качке, в которых все точки шарнирного сочленения приходятся на подшипниковые блоки, жестко закрепленные на раме поворотной тележки.
Описанная конструкция устройства сопряжения 9 и шарнирное соединение обоих устройств 7, 8 для противодействия боковой качке с устройством сопряжения 9 имеют, с другой стороны, тот эффект, что при первом свободном от противодействующей силы смещении первого устройства 7 для противодействия боковой качке с первым отклонением первой точки 7.4 шарнирного сочленения вниз через первый рычаг 9.1 обуславливается встречное второе смещение второго устройства 8 для противодействия боковой качке с встречным по отношению к первому отклонению вторым отклонением второй точки 8.4 шарнирного сочленения вверх. Величина смещений или отклонений является при этом одинаковой, направления остаются противоположными.
При таких смещениях устройств 7, 8 для противодействия боковой качке не происходит значительного скручивания торсионных валов 7.3, 8.3, в результате чего через эти устройства 7, 8 на раму 2 поворотной тележки не передаются значительные дополнительные силы, которые в противном случае могли бы деформировать раму 2 поворотной тележки, в частности, вызвать ее скручивание.
Для обеспечения смещений точек 7.4, 8.4 шарнирного сочленения в направлении рамы поворотной тележки эта рама содержит в зоне свободных концов первого рычага 9.1 соответствующие выемки 2.3. При этом следует учесть, что установка торсионных валов 7.3, 8.3 в подшипниковых блоках 2.1, 2.2 и на первом рычаге 9.1 выполнена таким образом, что торсионные валы 7.3, 8.3 легко поворачиваются по отношению к поперечной оси единицы подвижного состава.
Если в единице 1 подвижного состава на фиг.1 произойдет разная осадка первичных рессор 3.1, 3.2 не вследствие качки кузова вагона, а из-за деформации, например перекоса, проезжаемого участка рельсового пути, т.е. из-за разности вертикальных координат опорных точек колес колесных пар 4, 5 на рельсах (на фиг.1 не показаны), то оба устройства 7, 8 для противодействия боковой качке могут при необходимости полностью преодолевать деформированный рельсовый путь благодаря описанному выполнению устройства сопряжения 9 посредством наклона первого рычага 9.1. При этом в зависимости от вида деформации полотна пути описанные смещения обоих устройств 7, 8 для противодействия боковой качке, при необходимости, не сопровождаются скручиванием торсионных валов 7.3, 8.3.
В определенных случаях перекос рельсового пути вызван, например, продольным подъемом рельса на правой продольной стороне 1.3 подвижной единицы - в направлении ее движения - при горизонтальном положении рельса на левой продольной стороне 1.2 подвижной единицы, причем оба рельса имеют в середине между обоими колесными парами 4, 5 одинаковый уровень рельсового пути. В этом случае точка опоры расположенного спереди справа по ходу движения колеса 5.2 будет находиться выше такой же точки колеса того же колесного ската на левой продольной стороне 1.2 подвижной единицы. В соответствии с этим точка опоры колеса 4.2, расположенного сзади справа по ходу движения, находится ниже той же точки колеса того же колесного ската 4 на левой продольной стороне 1.2 подвижной единицы.
Однако вертикальные перемещения переднего и заднего колес 4.2, 5.2 на правой продольной стороне подвижной единицы, передаваемые через штанги 7.1, 8.1, не приводят к скручиванию торсионных валов. 7.3, 8.3 обоих устройств 7, 8 для противодействия боковой качке. Скорее вследствие подъема второй точки шарнирного сочленения 8.4 над правым передним колесом 5.2 и опускания первой точки шарнирного сочленения 7.4 над правым задним колесом 4.2 устройства 7, 8 для противодействия боковой качке выравниваются наклоном первого рычага 9.1 вокруг своей оси 9.3.
Следует учесть, что при разной величине подъема или опускания обоих расположенных на одной продольной стороне подвижной единицы колес 4.2, 5.2 рама поворотной тележки поднимается или опускается на этой продольной стороне подвижной единицы под действием возникающей в точке 9.2 поворота остаточной силы в зоне точки поворота 9.2 на половину величины разницы. Реактивные силы, возникающие в жестко связанных с рамой поворотной тележки опорах в известных устройствах для противодействия боковой качке и вызывающие сильную нагрузку на передние и задние концы продольных балок рамы 2 поворотной тележки, при этом отсутствуют.
Таким образом, устройство сопряжения 9 вызывает в зоне устройств 7, 8 для противодействия боковой качке эффективное прерывание реакций на поперечные движения, а также реакций на деформацию рельсового пути, в частности его перекос, причем в точках шарнирного сочленения 7.4, 8.4 устройство 7, 8 для противодействия боковой качке происходят механические смещения. Достижение описанного эффекта выравнивания посредством механических смещений в точках шарнирного сочленения 7.4, 8.4 устройств 7, 8 для противодействия боковой качке имеет наряду с простотой механического выполнения также то преимущество, что изобретение может применяться вместе с устройствами для противодействия боковой качке любой конструкции без необходимости какого-либо существенного изменения их конструкции.
Для достижения упомянутого прерывания реакций устройств 7, 8 для противодействия боковой качке достаточно предусмотреть наличие лишь одного устройства сопряжения 9. Следует учесть, что в других вариантах выполнения изобретения может быть предусмотрено соответствующее устройство сопряжения на обеих сторонах. В других вариантах выполнения изобретения может быть предусмотрено устройство сопряжения, при котором после смещения первого устройства для противодействия боковой качке на противоположной продольной стороне подвижной единицы происходит в том же направлении смещение второго устройства для противодействия боковой качке, так как тем самым может быть в целом обеспечено одинаковое компенсирующее движение.
Второй пример выполнения
Другой оптимальный вариант выполнения единицы 101 подвижного состава согласно изобретению показан на фиг.2. Единица 101 подвижного состава соответствует в отношении своей принципиальной конструкции и принципа действия единице 1 подвижного состава на фиг.1, вследствие чего здесь потребуется остановиться только на отличиях.
Единственное отличие от варианта выполнения на фиг.1 состоит в конструкции устройства сопряжения 109, которым оба устройства 107, 108 для противодействия боковой качке соединены между собой. Вместо первого плеча 9.1 рычага устройство сопряжения 109 содержит первое плечо 109.1 рычага и второе плечо 109.4 рычага, соединенные через соединительную штангу 109.5, выполненную в виде ударно-тяговой штанги.
Первое плечо 109.1 рычага, выполненное в виде короткого коленчатого рычага, сочленено вблизи первого устройства 107 для противодействия боковой качке с возможностью поворота вокруг первой точки поворота 109.2 на первой оси поворота 109.3 с рамой поворотной тележки. Первая ось поворота 109.3 расположена в зоне перелома первого плеча 109.1 рычага и жестко соединена с рамой 102 поворотной тележки.
На первом свободном конце первого плеча 109.1 рычага находится первая точка шарнирного сочленения 107.4 первого устройства 107 для противодействия боковой качке, а со вторым свободным концом первого плеча 109.1 рычага сочленена соединительная штанга 109.5 через шаровой шарнир или аналогичный подвижный шарнир.
Второе плечо 109.4 рычага, также выполненное в виде короткого коленчатого рычага, сочленено вблизи второго устройства 108 для противодействия боковой качке с возможностью поворота вокруг второй точки поворота 109.6 на второй оси поворота 109.7 с рамой 102 поворотной тележки. Вторая ось поворота 109.7 находится в зоне перелома второго плеча 109.4 рычага и жестко соединена с рамой 102 поворотной тележки.
На первом свободном конце второго плеча 109.4 рычага находится вторая точка шарнирного сочленения 108.4 второго устройства 108 для противодействия боковой качке, а со вторым свободным концом второго плеча 109.1 рычага сочленена соединительная штанга 109.5 через шаровой или аналогичный подвижный шарнир.
Первая и второй точки шарнирного сочленения 107.4 и 108.4 образуют опорные точки соответствующего устройства 107 или 108 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части единицы подвижного состава согласно настоящему изобретению, т.е. точку опоры устройства 107 или 108 для противодействия боковой качке, которая в нерабочем состоянии или при фиксации устройства сопряжения 109 и в рабочем состоянии устройства 107 или 108 для противодействия боковой качке остается неподвижной по отношению к первой составной части единицы подвижного состава, в данном случае, к раме 102 поворотной тележки.
Первое и второе плечи 109.1 и 109.4 рычага имеют одинаковые размеры и расположены симметрично по отношению к поперечной срединной плоскости рамы 102 поворотной тележки. При этом соединительная штанга 109.5 проходит насквозь на стороне соединительной прямой точек поворота 109.2, 109.6, вследствие чего свободное от противодействующей силы отклонение первого свободного конца первого плеча 109.1 рычага создает встречное отклонение первого свободного конца второго плеча 109.4 рычага и наоборот.
Вследствие расположения первой точки 107.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце первого плеча 109.1 рычага и расположения второй точки 108.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце второго плеча 109.4 рычага устройство сопряжения 109 вызывает, подобно устройству сопряжения 9 на фиг.1, встречные отклонения первой точки 107.4 шарнирного сочленения и второй точки 108.4 шарнирного сочленения соответствующего устройства 107 или 108 для противодействия боковой качке. Величина отклонений является при этом одинаковой, а направления остаются противоположными.
При происходящих при этом смещениях устройств 107 и 108 для противодействия боковой качке не отмечается значительного скручивания торсионных валов 107.3 и 108.3, вследствие чего на раму 102 поворотной тележки через устройства 107 и 108 для противодействия боковой качке не воздействуют значительные дополнительные силы, которые в противном случае могли бы деформировать раму 102 поворотной тележки, в частности, вызвать ее скручивание.
При передвижении по недеформированной кривой рельсового пути на кузов вагона (на фиг.2 не показан) воздействует вследствие центробежной силы, как уже упоминалось выше, момент качки вокруг оси, параллельной продольной оси 101.1 единицы подвижного состава. Этот момент качки проявляется в виде разной степени осадки первичных рессор 103.1 и 103.2. Последние проседают снаружи кривой от продольной стороны 101.3 единицы подвижного состава в большей степени, чем внутри кривой от продольной стороны 101.2 единицы подвижного состава.
Первичные рессоры 103.1, 103.2 проседают на соответствующей продольной стороне 101.2 или 101.3 единицы подвижного состава на недеформированной кривой рельсового пути на одинаковую величину вследствие по существу равномерного распределения силы. Поэтому в первой 107.4 и второй 108.4 точках шарнирного сочленения действуют перпендикулярно раме 102 поворотной тележки одинаковые вертикальные силы. Это ведет к тому, что первый 109.1 и второй 109.4 рычаги устройства сопряжения 109 остаются по существу в их показанном на фиг.2 нейтральном положении вследствие одинаковой размерности. Таким образом, на недеформированной кривой рельсового пути с помощью обоих устройств 107, 108 для противодействия боковой качке достигается тот же эффект, что и при использовании известных устройств для противодействия боковой качке, в которых все точки шарнирного сочленения лежат на подшипниковых блоках, жестко закрепленных на раме поворотной тележки.
Для смещения точек шарнирного сочленения 107.4, 108.4 в направлении к раме 102 поворотной тележки эта рама содержит в зоне первого свободного конца первого рычага 109.1 и в зоне первого свободного конца второго рычага 109.4 соответствующие выемки 102.3. Следует учесть, что установка торсионных валов 107.3, 108.3 в подшипниковых блоках 102.1, 102.2, а также в первом и втором рычагах соответственно 109.1, 109.4 выполнена таким образом, что они легко допускают наклон торсионных валов 107.3 и 108.3 по отношению к поперечной оси единицы подвижного состава.
Если при движении единицы 101 подвижного состава, показанной на фиг.2, происходит неодинаковая осадка первичных рессор 3.1, 3.2 не вследствие боковой качки кузова вагона, а из-за деформации, например перекоса, проезжаемого участка рельсового пути, т.е. из-за неодинаковых вертикальных координат точек опоры колес 104.2 или 105.2 колесных пар 104 и 105 на не показанных на фиг.2 рельсах, то оба устройства 107, 108 для противодействия боковой качке могут, при необходимости, полностью преодолевать благодаря описанной конструкции устройства сопряжения 109 деформированный участок рельсового пути посредством наклона первого и второго рычагов 109.1, 109.4. При этом, в зависимости от вида деформации полотна рельсового пути, происходят описанные смещения обоих устройств 107, 108 для противодействия боковой качке без скручивания торсионных валов 107.3, 108.3.
При разной величине подъема или опускания обоих расположенных на одной продольной стороне единицы подвижного состава колес 104.2, 105.2 рама 102 поворотной тележки поднимется или опустится на этой продольной стороне подвижной единицы под действием остаточной силы, возникающей в устройстве сопряжения 109, через точки поворота 109.2, 109.6 в середине на половину величины разницы. Реактивные силы, возникающие в опорах известных устройств для противодействия боковой качке, жестко связанных с рамой поворотной тележки, и сильно нагружающие передние и задние концы продольных балок рамы 102 поворотной тележки в данном случае отсутствуют.
Таким образом, устройство сопряжения 109 вызывает в зоне устройств 107, 108 для противодействия боковой качке эффективное прерывание реакций на поперечные движения, также реакций на деформацию рельсового пути, в частности его перекос, причем в точках шарнирного сочленения 107.4, 108.4 устройство 107, 108 для противодействия боковой качке происходят механические смещения. Преимущества такого прерывания реакций уже были описаны в связи с фиг.1, поэтому следует обратиться к приведенным выше доводам.
Третий пример выполнения
Другой предпочтительный вариант выполнения единицы 201 подвижного состава согласно изобретению с прерыванием реакций в зоне вторичного рессорного подвешивания показан на фиг.3. На этой фигуре показан схематичный вид в перспективе части единицы 201 подвижного состава, содержащей продольную ось 201.1. Единица 201 подвижного состава содержит первую составную часть в виде кузова 202 вагона, который опирается посредством не показанного рессорного устройства, например, вторичного рессорного устройства на две разнесенные между собой по продольной оси подвижной единицы колесных единицы в виде ходовых тележек 204, 205.
Следует учесть, что ходовые тележки 204, 205 могут применяться любой конструкции. Так, например, могут применяться как одноосные ходовые тележки, так и поворотные тележки. В частности, при использовании одноосных ходовых тележек рессорное устройство кузова вагона может быть расположено в виде одной ступени, образуя единственное рессорное подвешивание кузова вагона.
Между соответствующей ходовой тележкой 204, 205 и кузовом вагона, т.е. в зоне ступени рессор кузова, установлено параллельно расположенным там рессорным устройствам соответственно устройство 207, 208 для противодействия боковой качке. Таким образом, между первой ходовой тележкой 204 и кузовом 202 вагона располагается первое устройство 207 для противодействия боковой качке, а между второй ходовой тележкой 205 и кузовом 202 вагона - второе устройство 208 для противодействия боковой качке.
Первое устройство 207 для противодействия боковой качке содержит на каждой стороне первой ходовой тележки 204 расположенную параллельно каждому рессорному устройству кузова штангу 207.1, которая с одной стороны сочленена с возможностью поворота с рычагом 207.2 первого устройства 207 для противодействия боковой качке. Оба рычага 207.2 жестко закреплены на торсионном валу 207.3 первого устройства 207 для противодействия боковой качке. Торсионный вал 207.3 установлен на обеих продольных сторонах 201.2, 201.3 единицы подвижного состава с возможностью вращения в подшипниковом блоке 202.1, который прочно соединен с ходовой тележкой 204. На одной продольной стороне 201.2 единицы подвижного состава с кузовом 202 вагона сочленен с возможностью поворота рычаг 207.2. На другой продольной стороне 201.3 единицы подвижного состава расположен рычаг 207.2 с возможностью вращения в первой точке шарнирного сочленения 207.4 на первом свободном конце первого плеча 209.1 рычага устройства сопряжения 209, функция которого подробнее поясняется ниже.
Аналогичным образом второе устройство 208 для противодействия боковой качке содержит на каждой стороне второй ходовой тележки 205 расположенную параллельно рессорному устройству кузова штангу 208.1, которая с одной стороны сочленена с возможностью поворота с рычагом 208.2 второго устройства 208 для противодействия боковой качке. Оба рычага 208.2 жестко закреплены на торсионном валу 208.3 второго устройства 208 для противодействия боковой качке. Торсионный вал 208.3 установлен по обеим продольным сторонам 201.2, 201.3 единицы подвижного состава в жестко соединенном с ходовой тележкой 205 подшипниковом блоке 202.2. На одной продольной стороне 201.2 единицы подвижного состава рычаг 208.2 сочленен с возможностью поворота с кузовом 202 вагона. На другой продольной стороне 201.3 единицы подвижного состава рычаг 207.2 расположен с возможностью вращения во второй точке шарнирного сочленения 208.4 на первом свободном конце второго плеча 209.4 рычага устройства сопряжения 209. Первое и второе плечи 209.1 и 209.4 рычага механически связаны между собой с помощью соединительной штанги 209.5, в результате чего первое устройство 207 для противодействия боковой качке механически соединено со вторым устройством 208 для противодействия боковой качки с помощью устройства сопряжения 209.
Первое плечо 209.1 рычага, выполненное в виде короткого коленчатого рычага, сочленено с кузовом 202 вагона вблизи первого устройства 207 для противодействия боковой качке с возможностью поворота вокруг первой точки поворота 209.2 на первой оси поворота 209.3. Первая ось поворота 209.3 расположена в зоне перелома первого плеча 209.1 рычага и неподвижно соединена с кузовом 202 вагона.
На первом свободном конце первого плеча 209.1 рычага расположена первая точка шарнирного сочленения 207.4 первого устройства 207 для противодействия боковой качке, а со вторым свободным концом первого плеча 209.1 рычага сочленена соединительная штанга 209.5.
Второе плечо 209.4 рычага, также выполненное в виде короткого коленчатого рычага, сочленено с кузовом 202 вагона вблизи второго устройства 208 для противодействия боковой качке с возможностью поворота вокруг второй точки шарнирного сочленения 209.6 на второй оси поворота 209.7. Вторая ось поворота 209.7 располагается в зоне перелома второго плеча 209.4 рычага и соединена неподвижно с кузовом 202 вагона.
На первом свободном конце второго плеча 209.4 рычага расположена вторая точка шарнирного сочленения 208.4 второго устройства 208 для противодействия боковой качке, а со вторым свободным концом второго плеча 209.1 рычага сочленена соединительная штанга 209.5.
Первая и вторая точки шарнирного сочленения 207.4, 208.4 образуют опорные точки соответствующего устройства 207 или 208 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части единицы подвижного состава согласно настоящему изобретению, т.е. опорную точку устройства 207 или 208 для противодействия боковой качке, которая в нерабочем состоянии или при фиксации устройства сопряжения 209 и в рабочем состоянии устройства 207 или 208 для противодействия боковой качке является неподвижной по отношению к первой составной части единицы подвижного состава.
Первое и второе плечи 209.1 и 209.4 рычага имеют одинаковые размеры и расположены симметрично по отношению к поперечной средней плоскости кузова 202 вагона. При этом соединительная штанга 209.5 проходит насквозь по стороне соединительной прямой точек поворота 209.2 и 209.6, в результате чего свободное от противодействующей силы отклонение первого свободного конца первого плеча 209.1 рычага инициирует встречное отклонение первого свободного конца второго плеча 209.4 рычага и наоборот.
Вследствие расположения первой точки шарнирного сочленения 207.4 на первом свободном конце первого плеча 209.1 рычага и второй точки шарнирного сочленения 208.4 на первом свободном конце второго плеча 209.4 рычага устройство сопряжения 209 инициирует, аналогично устройству сопряжения 109 на фиг.2, встречные отклонения первой точки шарнирного сочленения 207.4 и второй точки шарнирного отклонения 208.4 соответствующего устройства 207 или 208. Величина отклонений является при этом одинаковой, а направления остаются противоположными.
Далее поясняется принцип действия устройства сопряжения 209 и соединенных между собой с его помощью первого и второго устройств 207, 208 для противодействия боковой качке.
Во время передвижения по недеформированной кривой рельсового пути кузов 202 вагона испытывает под действием центробежной силы, воздействующей на его расположенный выше ходовых тележек центр тяжести, момент качки вокруг оси, параллельной продольной стороне 201.1 единицы подвижного состава. Этот момент качки выражается в виде неодинаковой степени осадки вторичного рессорного подвешивания.
Если, например, продольная сторона 201.3 приходится на внешнюю сторону кривой, то часть рессорных устройств кузова оседает на этой стороне в большей степени, чем на другой продольной стороне 201.2 единицы подвижного состава. На недеформированной кривой рельсового пути рессорные устройства кузова на соответствующей продольной стороне 201.2 или 201.3 единицы подвижного состава оседают в одинаковой степени.
При неодинаковой степени осадки рессорных устройств кузова на обеих продольных сторонах 201.3, 201.2 рычаги 207.2 первого устройства 207 для противодействия боковой качке отклоняются также в неодинаковой степени на обеих продольных сторонах 201.3 и 201.2. Это ведет к упругому скручиванию торсионных валов 207.3. То же относится и к рычагам 208.2 второго устройства 208 для противодействия боковой качке на обеих продольных сторонах 201.3 и 201.2. Они отклоняются также в неодинаковой степени, вследствие чего происходит упругое скручивание торсионного вала 208.3.
Поскольку на недеформированной кривой рельсового пути по продольной оси 201.1 единицы подвижного состава происходит по существу равномерное распределение силы и, следовательно, рессорные устройства кузова проседают на одинаковую величину на соответствующей продольной стороне 201.2 или 201.3, то на первой и второй точках 207.4 и 208.4 шарнирного сочленения действуют перпендикулярно плоскости ходовой тележки одинаковые вертикальные силы. Это приводит к тому, что первый и второй рычаги 209.1, 209.4 устройства сопряжения 209 остаются по существу в своем нейтральном положении, показанном на фиг.3. Другими словами, на недеформированной кривой рельсового пути достигается обоими устройствами 207, 208 для противодействия боковой качке тот же эффект, что и при использовании известных устройств для противодействия боковой качке, в которых все точки шарнирного сочленения обоих устройств для противодействия боковой качке расположены на подшипниковых блоках, прочно закрепленных на кузове вагона, как это показано на фиг.3 штриховыми контурами 210.1 на продольной стороне 201.3 единицы подвижного состава.
Описанная конструкция устройства сопряжения 209 и шарнирное сочленение обоих устройств 207, 208 для противодействия боковой качке с устройством сопряжения 209 обеспечивают с другой стороны тот эффект, что при первом свободном от противодействующей силы смещении первого устройства 207 для противодействия боковой качке и при первом отклонении первой точки 207.4 шарнирного сочленения вниз с помощью устройства сопряжения 209 происходит встречное второе смещение второго устройства 208 для противодействия боковой качке с отклонением второй точки 208.4 шарнирного сочленения вверх, являющимся встречным по отношению к первому отклонению.
При таких смещениях устройств 207, 208 для противодействия боковой качке не происходит значительного скручивания торсионных валов 207.3 и 208.3, вследствие чего через устройства 207, 208 для противодействия боковой качке не передаются на кузов вагона значительные дополнительные силы, которые в противном случае могли бы деформировать кузов 202 вагона, в частности вызвать его скручивание.
Если при движении единицы 201 подвижного состава, показанной на фиг.3, происходит неодинаковая осадка рессорных устройств кузова не вследствие боковой качки кузова вагона, а из-за деформации, например, перекоса, проезжаемого участка рельсового пути, т.е. из-за неодинаковых вертикальных координат точек опоры колес колесных пар 204 и 205 на не показанных на фиг.3 рельсах, то оба устройства 207, 208 для противодействия боковой качке могут, при необходимости, полностью преодолевать благодаря описанной конструкции устройства сопряжения 109 деформированный участок рельсового пути вследствие синхронного наклона первого и второго рычагов 209.1, 209.4. При этом, в зависимости от вида деформации полотна рельсового пути, происходят при необходимости описанные смещения обоих устройств 207, 208 для противодействия боковой качке без скручивания торсионных валов 207.3, 208.3.
В определенных случаях перекос рельсового пути вызван, например, продольным подъемом рельса, расположенного - в направлении движения - с правой продольной стороны 201.3 подвижной единицы, при горизонтальном положении рельса на левой продольной стороне 201.2 подвижной единицы, причем оба рельса имеют в середине между обоими колесными парами 204, 205 одинаковый уровень рельсового пути. В этом случае точка опоры расположенного спереди справа по ходу движения колеса находится выше такой же точки колеса той же колесной пары на левой продольной стороне 201.2 подвижной единицы. В соответствии с этим точка опоры колеса, расположенного сзади справа по ходу движения, находится ниже той же точки колеса из той же колесной пары на левой продольной стороне 201.2 подвижной единицы. Аналогичные состояния полотна рельсового пути могут иметь место при передвижении на участках с разным возвышением наружного рельса над внутренним в кривой.
Однако вертикальные смещения переднего и заднего колес на правой продольной стороне 201.3 подвижной единицы, передаваемые через штанги 207.1, 208.1, не приводят к скручиванию торсионных валов 207.3, 208.3 обоих устройств 207, 208 для противодействия боковой качке. Скорее вследствие подъема второй точки шарнирного сочленения 208.4 над правым передним колесом и опускания первой точки шарнирного сочленения 207.4 над правым задним колесом устройства 7, 8 для противодействия боковой качке выравниваются синхронным наклоном первого рычага 209.1 вокруг своей оси 209.3 или 209.7.
При разной величине подъема или опускания обоих расположенных на одной продольной стороне единицы подвижного состава колес 204.2, 205.2 кузов 202 вагона поднимается или опускается под действием возникающей на устройстве сопряжения 209.2 остаточной силы в средней зоне на половину величины разницы на этой продольной стороне подвижной единицы. Реактивные силы, возникающие в жестко соединенных с рамой поворотной тележки опорах в известных устройствах для противодействия боковой качке и вызывающие сильную нагрузку на кузов 202 вагона, при этом отсутствуют.
Таким образом, устройство сопряжения 209 способствует в зоне устройств 207, 208 для противодействия боковой качке эффективному прерыванию реакции на поперечные движения и на деформацию рельсового пути, в частности его перекос, причем в точках шарнирного сочленения 207.4, 208.4 устройств 207, 208 для противодействия боковой качке происходят механические смещения. Достижение описанного эффекта компенсации за счет механических смещений в точках шарнирного сочленения 207.4, 208.4 устройств 207, 208 для противодействия боковой качке обеспечивает наряду с простотой механического выполнения также то преимущество, что в изобретении могут применяться устройства для противодействия боковой качке любой конструкции без необходимости их какого-либо существенного изменения.
Как показано на фиг.3, с помощью контура 210.2, в зоне устройства сопряжения 209 может быть предусмотрено одно или несколько установочных и/или демпфирующих устройств для создания активных перестановочных усилий и/или для демпфирования возникающих в устройстве движений. Таким образом с помощью установочного и/или демпфирующего устройства 209.5 может быть обеспечено, например, в результате активного изменения длины соединительной штанги 209.5 требуемое движение качения кузова 202 вагона.
Подобные установочные и/или демпфирующие устройства могут быть расположены в других вариантах выполнения единицы подвижного состава согласно изобретению на другом месте. Также само собой разумеется, что такие установочные и/или демпфирующие устройства могут применяться во всех, описанных здесь примерах выполнения.
В целях достижения описанного прерывания реакции устройств 207, 208 для противодействия боковой качке достаточно предусмотреть наличие одного устройства 209 сопряжения. В других вариантах выполнения изобретения может быть предусмотрено применение соответствующего устройства сопряжения на обеих сторонах. Следует учесть, что в других вариантах выполнения изобретения может быть предусмотрено устройство сопряжения, которое при смещении первого устройства для противодействия боковой качке на противоположной продольной стороне единицы подвижного состава вызовет равнонаправленное смещение второго устройства для противодействия боковой качке, так как этим достигается в целом одинаковое компенсирующее движение.
Четвертый пример выполнения
Описанные выше примеры выполнения касались случаев применения внутри ходовой тележки или внутри вагона в качестве первой составной части, при которых необходимо исключать чрезмерные скручивающие нагрузки в пределах соответствующей структуры составной части единицы подвижного состава из-за перекоса рельсового пути. Сопоставимая задача возникает и в отношении многосекционных поездов, как, например, многосекционные трамваи или моторвагонные поезда, состоящие из отдельных, связанных между собой сегментов с расположенными между ними переходами для пассажиров. Это особенно важно в тех случаях, когда отдельные сегменты не опираются на собственные ходовые тележки, а в виде так называемого «паланкина» соединены со смежными сегментами соединительными шарнирами в зоне пола и, при необходимости, дополнительными соединительными элементами в зоне крыши.
И в этом случае изобретение может найти эффективное применение. На фиг.4 и 5 показан схематичный вид сверху на часть единицы 301 подвижного состава согласно изобретению с ее продольной осью 301.1. Единица 301 подвижного состава содержит первую составную часть в виде первого, не содержащего колеса кузова 302 вагона, опирающегося наподобие «паланкина» на две смежные составные части единицы подвижного состава, выполненные в виде второго кузова 311 вагона и третьего кузова 312 вагона.
Кузова 311, 312 вагонов опираются в зоне, смежной с первым кузовом 302 вагона, через соответствующие рессорные устройства на ходовые тележки 304, 305. Первый кузов 302 вагона опирается, следовательно, через второй кузов 311 вагона и соответствующее рессорное устройство на первую ходовую тележку 304, а через третий кузов 312 вагона и соответствующее рессорное устройство на вторую ходовую тележку 305. Таким образом, кузова 302, 311 и 312 вагона представляют собой элементы многосекционной единицы 301 подвижного состава.
Если чрезмерные разности боковой качки между кузовами 302, 311, 312 вагонов должны быть исключены, то наклоны последовательно расположенных кузовов 302, 311, 312 вагонов вокруг их продольной оси при продвижении по описанным выше подробно, деформированным участкам рельсового пути, в частности, перекошенным участкам, должны допускаться.
Известными решениями предусмотрены, например, штанги, поперечно расположенные в зоне крыши между смежными кузовами вагонов, шарнирно связывающие их и показанные на фиг.4 в виде изображенных штриховой линией контуров 310. Кузова 302, 311, 312 вагонов дополнительно соединены между собой, например, шарниром (не показан) в зоне пола. При поперечных движениях кузова 302, 311, 312 вагона, т.е. при поперечном движении в зоне крыши по отношению к лежащему ниже полюсу боковой качки, указанное поперечное движение передается благодаря жесткости штанг 310 на соседний кузов вагона поезда. Таким образом штанги 310 исключают боковую качку кузовов 302, 311, 312 по отношению друг к другу, в то же время допускают относительные продольные движения кузовов 201, 211, 212, способные возникать при передвижении по участкам рельсового пути в виде впадины или выступа.
Однако при передвижении по перекошенным участкам рельсового пути указанные штанги 310 стремятся удерживать все смежные кузова 302, 311, 312 вагонов параллельно друг другу, в частности, в вертикальном направлении, что вызывает образование больших реакций связи в точках шарнирного сочленения штанг 310 и, следовательно, в конструкции кузовов 302, 311, 312.
Для устранения этого недостатка требуется обеспечить согласно изобретению разобщение между динамически обусловленным и нежелательным поперечным движением и относительным поперечным наклоном последовательно расположенных сегментов многосекционного поезда, вызванным передвижением по деформированному участку рельсового пути, например, перекошенному участку.
Это достигается в единице 301 подвижного состава, схематично изображенной на фиг.4, 5, при этом на фиг.4 показан вид сверху на ситуацию на ровном рельсовом пути, а на фиг.5 - на ситуацию, на перекошенном рельсовом пути, следующим образом.
Между соответствующим вторым кузовом 311, 312 вагона и первым кузовом 302 вагона расположено устройство 307 или 308 для противодействия боковой качке. Таким образом, между кузовом 311 вагона и кузовом 302 вагона предусмотрено первое устройство 307 для противодействия боковой качке, а между кузовом 302 вагона и кузовом 312 вагона - второе устройство 308 для противодействия боковой качке.
Первое устройство 307 для противодействия боковой качке выполнено в виде ударно-тяговой штанги, сочлененной с одной стороны с возможностью поворота с консолью на втором кузове 311 вагона. На своем конце, обращенном в сторону кузова 302 вагона, первая штанга установлена с возможностью вращения в первой точке 307.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце первого плеча 309.1 рычага устройства сопряжения 309, функция которого подробнее поясняется ниже.
Аналогичным образом второе устройство 308 для противодействия боковой качке выполнено в виде второй ударно-тяговой штанги, сочлененной с одной стороны с возможностью поворота на консоли на третьем кузове 312 вагона. На своем конце, обращенном в сторону рамы 302 поворотной тележки 302, вторая штанга установлена с возможностью вращения на второй точке 308.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце второго плеча 309.4 рычага устройства сопряжения 309. Первое и второе плечи 309.1, 309.4 рычага механически соединены между собой через соединительную штангу 309.5, в результате чего первое устройство 307 для противодействия боковой качке механически соединено через устройство сопряжения 309 со вторым устройством 308 для противодействия боковой качке.
Первое плечо 309.1 рычага, выполненное в виде короткого коленчатого рычага, сочленено с кузовом 302 вагона вблизи первого устройства 307 для противодействия боковой качке с возможностью поворота вокруг первой точки поворота 309.2 на первой оси поворота. Первая ось поворота располагается в зоне перелома первого плеча 309.1 рычага и соединена неподвижно с кузовом 302 вагона.
На первом свободном конце первого плеча 309.1 рычага расположена первая точка шарнирного сочленения 307.4 первого устройства 307 для противодействия боковой качке, а со вторым свободным концом первого плеча 309.1 рычага сочленена соединительная штанга 309.5.
Второе плечо 309.4 рычага, также выполненное в виде короткого коленчатого рычага, сочленено с кузовом 302 вагона вблизи второго устройства 308 для противодействия боковой качке с возможностью поворота вокруг второй точки поворота 309.6 на второй оси поворота. Вторая ось поворота 309.7 располагается в зоне перелома второго плеча 309.4 рычага и соединена неподвижно с кузовом 302 вагона.
На первом свободном конце второго плеча 309.4 рычага расположена вторая точка шарнирного сочленения 308.4 второго устройства 308 для противодействия боковой качке, а со вторым свободным концом второго плеча 309.4 рычага сочленена соединительная штанга 309.5.
Первая и вторая точки 307.4, 308.4 шарнирного сочленения образуют опорные точки соответствующего устройства 307 или 308 для противодействия боковой качке по отношению к первой составной части единицы подвижного состава согласно настоящему изобретению, т.е. опорную точку устройства 307 или 308 для противодействия боковой качке, которая в нерабочем положении или при фиксации устройства сопряжения 309 и в рабочем положении устройства 307 или 308 для противодействия боковой качке остается неподвижной по отношению к первой составной части единицы подвижного состава, в данном случае, первого кузова 302 вагона.
Первое и второе плечи 309.1, 309.4 рычага имеют одинаковые размеры и расположены симметрично по отношению к поперечной центральной плоскости первого кузова 302 вагона. При этом соединительная штанга 309.5 проходит насквозь по стороне соединительной прямой точек поворота 309.2, 309.6, благодаря чему свободное от противодействующей силы отклонение первого свободного конца первого плеча 309.1 рычага вызывает встречное отклонение первого свободного конца второго плеча 309.4 рычага и наоборот.
Вследствие расположения первой точки 307.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце первого плеча 309.1 рычага и расположения второй точки 308.4 шарнирного сочленения на первом свободном конце второго плеча 309.4 рычага устройство сопряжения 309 инициирует, аналогично устройству сопряжения 109 по фиг.2, встречные отклонения первой точки 307.4 шарнирного сочленения и второй точки 308.4 шарнирного сочленения соответствующего устройства 307 или 308 для противодействия боковой качке. Величина отклонений является при этом одинаковой, а направления остаются противоположными.
Ниже поясняется принцип действия устройства сопряжения 309 и соединенных с его помощью между собой устройств 307, 308 для противодействия боковой качке.
Если, например, вследствие неравномерности хода и своего высоко расположенного центра тяжести первый кузов 302 вагона испытывает действие момента качки вокруг оси, параллельной продольной оси 301.1 единицы подвижного состава, то первая и вторая точки 307.4, 308.4 шарнирного сочленения смещаются на своих обоих концах кузова вагона по отношению к смежным кузовам 311, 312 вагона в одном относительном направлении. В результате этого первые свободные концы обоих коленчатых рычагов 309.1, 309.4 испытывают симметричную нагрузку, т.е. на них воздействует сила по существу в одном направлении и одинаковой величины. Благодаря своей собственной жесткости, а также жесткости соединительной штанги 309.5 предупреждается поворот коленчатых рычагов 309.1, 309.4, вследствие чего устройство оказывает противодействие аналогично известным штангам 310 для противодействия боковой качке.
В случае перекоса рельсового пути кузова 302, 311, 312 и др. вагонов будут последовательно отклоняться по вертикали в направлении передвижения. Относительное горизонтальное движение между первым кузовом 302 вагона и движущимся впереди третьим кузовом 312 вагона, а также между первым кузовом 302 вагона и следующим за ним вторым кузовом 311 вагона осуществляется в противоположном направлении. В результате оба коленчатых рычага 309.1, 309.4 могут вращаться в одном направлении вокруг соответствующей точки поворота 309.2 или 309.6. При этом соединительная штанга 309.5 не испытывает воздействия значительной силы и перемещается практически без сопротивления в направлении 301.1 вдоль единицы подвижного состава. В результате этого консоли на кузовах 302, 311, 312, а также сами кузова не подвергаются реакции связи, как это имеет место в обычном случае применения штанг 310.
При смешанном типе обоих движений, т.е. при одновременной боковой качке кузова вагона во время перемещения по участку деформированного рельсового пути, консолями устройств 307, 308 для противодействия боковой качке воспринимаются только дифференциальные силы, которые соответствуют собственно боковой качке отдельного кузова вагона по отношению к смежным с ним кузовам вагонов, в то время как возрастающее наклонное положение кузовов 302, 311, 312 вагона в поперечном направлении, вызванное перекосом рельсового пути, не приводит к нежелательным реакциям связи.
Пятый пример выполнения
Другой оптимальный вариант выполнения единицы 401 подвижного состава согласно изобретению с кузовами 402, 411, 412 вагонов представлен на фиг.6. При этом единица 401 подвижного состава соответствует по своей принципиальной конструкции и принципу действия единице 301 подвижного состава на фиг.4, поэтому ниже речь пойдет только об отличиях.
Единственное отличие от варианта выполнения на фиг.4 состоит в конструкции устройства сопряжения 409, посредством которого оба устройства 407, 408 для противодействия боковой качке соединены между собой. Вместо соединительной штанги 309.5 устройство сопряжения 409 содержит гидравлическое устройство сопряжения 409.5 с гидроцилиндрами 409.8, 409.9, рабочие полости которых сообщены через гидравлический трубопровод 409.10.
Гидроцилиндры 409.8, 409.9 сочленены одним своим концом с возможностью поворота с первым кузовом 402 вагона. Своим другим концом первый гидроцилиндр 409.8 сочленен с возможностью поворота с первым плечом 409.1 рычага, а второй гидроцилиндр 409.9 сочленен с возможностью поворота со вторым плечом 409.4 рычага.
В других вариантах выполнения единицы подвижного состава, согласно изобретению, описанное выше гидравлическое устройство сопряжения может быть оборудовано также активным установочным и/или демпфирующим устройством. Так, например, могут быть предусмотрены насос, соответствующее управляющее устройство и т.д., что позволяет изменять степень заполнения рабочих полостей гидроцилиндров в соответствии с заданными величинами управляющего устройства.
В других вариантах выполнения единицы подвижного состава, согласно изобретению, описанные выше или иные механизмы сопряжения могут применяться раздельно или в комбинации для обеспечения связи между устройствами для противодействия боковой качке согласно изобретению.
Настоящее изобретение было раскрыто исключительно на основании примеров выполнения единиц подвижного состава. Следует учесть, что изобретение может найти применение также в любых других видах транспортных средств.