НЕМОТОРНАЯ ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
TRAILER BOGIE

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано в ходовой части железнодорожного подвижного состава, а именно для различных типов пассажирских перевозок как городских, так и межрегиональных.
Для обеспечения постоянно возрастающего объема пассажирских перевозок и скорости движения железнодорожного транспорта к тележкам пассажирских вагонов предъявляются высокие требования.
Немоторная тележка воспринимает вес кузова вагона с пассажирами, силы торможения, реализуемые колесными парами, во время движения тележка воспринимает рамные силы, возникающие при взаимодействии колес с рельсами в горизонтальной плоскости, а также вертикальные силы от веса вагона.
При повышенных скоростях движения важной задачей является снижение интенсивности воздействия на железнодорожный путь со стороны подвижного состава, поэтому тележки должны иметь как можно более низкие массу и габаритные размеры.
Для обеспечения конкурентоспособности немоторные тележки должны обеспечивать комфорт движения, обладать низкой стоимостью жизненного цикла, простотой обслуживания, возможностью размещения дополнительного оборудования, а также использования в различных видах перевозок.
Известна тележка прицепного вагона электропоезда ЭР2, содержащая раму, колодочные тормоза с рычажными механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой двух центральных и двух продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание, цилиндрические винтовые пружины и фрикционные гасители колебаний в первой ступени, цилиндрические винтовые пружины и гидравлические гасители колебаний во второй ступени рессорного подвешивания (П.В. Цукало, Б.К. Просвирин. Эксплуатация электропоезда. М., Транспорт, 1994, с. 192).
Известная тележка прицепного вагона электропоезда не обеспечивает необходимых технических характеристик, предъявляемых к узлам и деталям ходовой части вагона, обладает большой массой, в тележках не предусмотрено эффективное демпфирование колебаний вагона в буксовых узлах, демпфирование колебаний вагона в продольном направлении, отсутствуют пневматические рессоры во вторичной ступени рессорного подвешивания, что не позволяет обеспечить комфорт, высокую скорость движения и возможность адаптации к современным требованиям пассажирских перевозок.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является немоторная тележка высокоскоростного железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, дисковые тормоза с тормозными клещевыми механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой поперечной и продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание и систему гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания (см. патент RU №2454342, МПК В61Е 3/08 (2006.01), 20.04.2011).
Данная немоторная тележка высокоскоростного железнодорожного транспортного средства может вызвать проблемы с безопасностью движения, т.к. поверхность катания колес не очищается от грязи, масляных пленок, что приводит к ухудшению сцепления колес с рельсами, имеет повышенную интенсивность воздействия на железнодорожный путь со стороны подвижного состава из-за массы.
Задачей предлагаемого изобретения является создание немоторной тележки с улучшенными показателями, позволяющими использовать ее для различных типов пассажирских перевозок как городских, так и межрегиональных с обеспечением высокого уровня безопасности движения.
Техническим результатом при использовании изобретения является повышение безопасности движения за счет обеспечения стабильного коэффициента трения колеса с рельсом, уменьшение интенсивности воздействия на железнодорожный путь со стороны подвижного состава за счет снижения массы немоторной тележки.
Указанный технический результат достигается тем, что немоторная тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая раму, дисковые тормоза с тормозными клещевыми механизмами, колесные пары, связанные через буксовые узлы с рамой, выполненной в виде соединенных между собой поперечной и продольных балок, двухступенчатое рессорное подвешивание и систему гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания, снабжена колодочными тормозами с одной колодкой для очистки поверхности катания колес колесных пар, расположенными на внутренней стороне колеса, и резинометаллическими опорами для гашения вибраций, установленными между рамой тележки и пневматическими рессорами второй ступени рессорного подвешивания, при этом концы продольных балок отогнуты под углом приблизительно 90° внутрь рамы, а тормозные клещевые механизмы дисковых тормозов установлены на отогнутых концах продольных балок с внешней стороны колеса.
Кроме того, немоторная тележка железнодорожного транспортного средства снабжена упругими элементами переменной жесткости, на которые установлены комплекты буксовых пружин первой ступени рессорного подвешивания; система гидравлических гасителей колебаний тележки выполнена в виде не менее трех гасителей колебаний.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображена немоторная тележка, общий вид;
на фиг. 2 изображена немоторная колесная пара;
на фиг. 3 изображена рама тележки;
на фиг. 4 изображена тележка, вид сверху;
на фиг. 5 изображен вид на пневматическую опору;
на фиг. 6 изображен вид на буксовые пружины.
Немоторная тележка железнодорожного транспортного средства (фиг. 1) содержит две колесные пары 1, установленные на раме 2.
Каждая колесная пара 1 (фиг. 2) содержит ось 3, два напрессованных на ось 3 колеса 4, имеющих на дисковой части по два тормозных диска 5, и две буксы 6, расположенные по концам оси 3 колеса.
Повышение скорости транспортных средств должно сопровождаться мерами по повышению эффективности торможения. Для повышения эффективности торможения в моторной тележке используются дисковые тормоза 7, т.к. каждое колесо 4 имеет два тормозных диска 5, это позволяет увеличить площадь поверхности соприкосновения тормозных накладок с дисками и повышает эффективность торможения. Однако при таких тормозах поверхность катания колес 4 не очищается от грязи, масляных пленок, что приводит к ухудшению сцепления колес с рельсами, а следовательно, и к юзу (заклиниванию) колеса 4 с образованием ползуна при высоких удельных тормозных силах.
Для повышения стабильности сцепления колес 4 с рельсами, снижения вероятности юза, уменьшения тормозного пути и, следовательно, безопасности движения, на предлагаемой тележке кроме дисковых тормозов 7 установлен колодочный тормоз 8 с одной колодкой 9 на колесо 4 для очистки поверхности катания колеса, расположенный на внутренней стороне колеса 4.
Рама 2 тележки (фиг. 3) образована двумя продольными балками 10, изогнутыми средней частью вниз, и одной поперечной балкой 11, соединяющей средние части продольных балок 10 между собой, причем на продольных балках 10 предусмотрены буксовые кронштейны 12 для колесных пар 1, концы продольных балок 10 отогнуты под углом приблизительно 90° внутрь рамы 2, при этом ширина отогнутой части продольной балки 10 в 1,5 раза меньше ее высоты, что уменьшает массу рамы 2 тележки. Тормозные клещевые механизмы 13 дисковых тормозов 7 установлены на отогнутых концах продольных балок 10 с внешней стороны колеса 4.
Выполнение продольных балок 10 рамы 2 с концами, отогнутыми под углом приблизительно 90° внутрь рамы 2, позволяет отказаться от поперечных концевых балок и выполнить раму 2 только с одной центральной поперечной балкой 11, что значительно снижает массу рамы 2, разместить клещевые тормозные механизмы 13 с внешней стороны колеса 4, что улучшает удобство и технологичность технического обслуживания тележки, а также освободить место для размещения колодочных тормозов 8 с одной колодкой 9 для очистки поверхности катания колеса 4.
На внутренних частях каждой продольной балки 10 предусмотрены кронштейны 14 для установки колодочных тормозов 8 с одной колодкой 9 для очистки поверхности катания колеса 4, при этом в средней части поперечной балки 11 выполнен технологический проем 15, для размещения элементов лемнискатного механизма 16 (фиг. 4) и упоров бокового относа 17, причем кронштейны 18 тяг 19 связи лемнискатного механизма 16 с тележкой расположены на внешней верхней поверхности рамы 2. Выполнение поперечной балки 11 с технологическим проемом 15 для размещения в нем элементов лемнискатного механизма 16 позволяет снизить массу рамы 2 и уменьшить сопротивление набегающего воздушного потока во время движения. Размещение кронштейнов 18 тяг 19 связи лемнискатного механизма 16 с тележкой на внешней верхней поверхности рамы 2 улучшает удобство и технологичность технического обслуживания немоторной тележки.
Рессорное подвешивание тележки выполнено двухступенчатым, вторая ступень рессорного подвешивания выполнена в виде двух пневматических рессор 20 (фиг. 5). Между рамой 2 тележки и пневматическими рессорами 20 расположены резинометаллические опоры 21, которые служат для гашения вибраций, предающихся от рамы 2 тележки на кузов, и одновременно, выполняют функцию аварийных упоров при отказе пневматических рессор 20.
Для повышения комфорта пассажиров и создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение амплитуды колебаний кузова вагона в вертикальном, горизонтальном продольном и поперечном направлениях, на немоторной тележке предусмотрена система гидравлических гасителей колебаний в первой и второй ступенях рессорного подвешивания, выполненная в виде не менее трех гасителей колебаний, например продольные гасители 22, поперечные гасители 23 и вертикальные гасители 24 колебаний, причем ребра 25 кронштейна продольного гасителя 22 являются продолжением верхнего и нижнего листов продольной балки 10 рамы 2 моторной тележки.
Количество гасителей колебаний может быть и больше, например четыре: для создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение вертикальных колебаний рамы 2 немоторной тележки, в первичной ступени подвешивания предусмотрены буксовые гасители колебаний 26.
Комплекты буксовых пружин 27 установлены (фиг. 6) на упругие элементы 28, причем упругие элементы 28 обладают переменной жесткостью: меньшей - вдоль пути и большей - перпендикулярно пути, что позволяет снизить уровень механических напряжений в пружинах 27 при качании рычажной буксы 6 в процессе движения и одновременно обеспечить необходимую жесткость связи колесной пары 1 с рамой 2 немоторной тележки.
Рациональная компоновка немоторной тележки, выполнение продольных балок 10 рамы 2 с концами, изогнутыми под углом приблизительно 90° внутрь рамы 2 для размещения клещевых тормозных механизмов 13 с внешней стороны тележки, позволяет высвободить место для установки на раме 2 тележки необходимого дополнительного оборудования, например элементов системы гребнесмазывания, элементов подачи песка для повышения сцепления колеса 4 с рельсом как по отдельности, так и совместно.
Немоторная тележка железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
В транспортном положении тележка воспринимает вес кузова вагона с пассажирами, силы торможения, реализуемые колесными парами 1; во время движения тележка воспринимает рамные силы, возникающие при взаимодействии колес 4 с рельсами в горизонтальной плоскости, а также вертикальные силы от веса вагона.
При движении вагона, из-за неровностей рельсового пути, возникают вертикальные и горизонтальные динамические силы, которые зависят от скорости движения, загрузки вагона, и передаются от рельса на колесо 4, от колеса 4 через буксы 6 на раму 2 тележки и далее на кузов вагона.
Нагрузки и колебания, которые передаются от колесных пар 1 на раму 2 тележки, гасятся буксовыми гасителями колебаний 26, а нагрузки и колебания, которые передаются от колесных пар 1 на кузов вагона, гасятся вертикальными гасителями 24, поперечными 23 и продольными 22 горизонтальными гасителями колебаний. При торможении в тележке используются эффективные рабочие дисковые тормоза 7. В процессе движения поверхность катания колес 4 очищается от грязи, масляных пленок с помощью колодочных тормозов 8 с одной чистящей колодкой 9, воздействующих на поверхность колеса 4 периодически, что позволяет улучшить сцепляемость колеса 4 с рельсом и повышает безопасность движения.
Предлагаемая немоторная тележка может использоваться в рельсовых транспортных средствах как городского, так и скоростного межрегионального назначения. Для снижения стоимости жизненного цикла транспортного средства, удобства использования и обслуживания немоторные тележки имеют модульную конструкцию.