ПАССИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ ТРЕХЭЛЕМЕНТНОЙ ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
PASSIVE CONTROL FOR THREE-PIECE TRUCK OF RAILCAR

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Обычная трехэлементная тележка грузового железнодорожного вагона состоит из одной надрессорной балки и двух боковых рам. Надрессорная балка, на которую опирается корпус вагона, проходит через центральную часть боковых рам. Надрессорная балка опирается на подвеску, состоящую из пружин, которые поддерживают надрессорную балку, и фрикционных клиньев с пружинами, которые обеспечивают демпфирование вертикального перемещения надрессорной балки. Подвеска расположена в центральной части боковой рамы и опирается на нее. Каждый конец боковой рамы характеризуется наличием буксовых челюстей, на которые опираются и которые фиксируют адаптеры подшипников. Адаптеры подшипников опираются на осевые подшипники колесной пары. Колесная пара состоит из вращающейся оси, содержащей колеса и подшипники на своих концах.
Механизм управления перемещением тележки состоит из конических поверхностей катания колесных пар. Когда тележка проходит кривую, рельс выходит за пределы центральной части поверхностей катания колес. При выходе рельса за пределы центральной части поверхности катания колес диаметр каждого колеса изменяется за счет наличия конической поверхности катания, при этом длина окружности колеса снаружи кривой увеличивается, а длина окружности колеса внутри кривой уменьшается. Расстояние, проходимое колесами по рельсам, становится различным, что вызывает рыскание колесной пары, а также попытку радиального выравнивания колесных пар относительно кривой.
Обычная трехэлементная тележка грузового железнодорожного вагона может препятствовать обеспечению радиального выравнивания колесных пар относительно кривых за счет жестких боковых рам, противодействующих выравниванию колесных пар относительно кривой железнодорожного пути. Боковые рамы также могут ограничивать выравнивание колесной пары относительно кривых посредством ограниченного зазора в 0,144 дюйма с обеих сторон осевого подшипника колесной пары и буксовых челюстей боковых рам.
Настоящее изобретение предусматривает раскрытие буксовых челюстей боковых рам с обеспечением зазора 0,331 дюйма с обеих сторон осевого подшипника колесной пары и буксовых челюстей боковых рам, что позволит колесным парам совершать движение рыскания и радиально выравниваться относительно кривых. Боковые рамы опираются на колесные пары при помощи эластомерных опор и адаптеров подшипников. В настоящем изобретении используется жесткость эластомерной опоры, чтобы позволить адаптерам совершать движение тангажа и скручиваться в раскрытых челюстях буксы. Движение тангажа адаптера - это то, что позволяет колесной паре двигаться по дуге вперед или назад в открытых буксовых челюстях боковой рамы. Использование эластомерной опоры также позволяет колесной паре скручивать опоры, что обеспечивает ее радиальное выравнивание относительно кривой. Упругая жесткость опор является достаточной для возвращения в исходное состояние при выравнивании колесной пары относительно прямого участка пути.
Краткое описание Фигур
На прилагаемых фигурах представлено следующее:
на фиг. 1 представлен вид в перспективе обычной трехэлементной тележки железнодорожного вагона в сборе, которая лежит в основе трехэлементной тележки железнодорожного вагона с пассивным управлением в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен покомпонентный частичный вид, иллюстрирующий взаимосвязь между опорой, адаптером, боковой рамой и колесной парой трехэлементной тележки железнодорожного вагона с пассивным управлением в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид сверху тележки железнодорожного вагона при прохождении кривой, а также отдельные виды сбоку адаптеров, совершающих движение тангажа, трехэлементной тележки железнодорожного вагона с пассивным управлением в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4A-4D представлены подробные виды в разрезе совершающей движение рыскания колесной пары тележки железнодорожного вагона, при этом показана взаимосвязь между движением тангажа и рыскания адаптера, расположенного на эластомерной опоре адаптера, трехэлементной тележки железнодорожного вагона с пассивным управлением в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5А и 5В представлены подробные виды в разрезе совершающего движение тангажа и скрученного адаптера, который сжимает эластомерную опору адаптера, трехэлементной тележки железнодорожного вагона с пассивным управлением в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Рассмотрим теперь фиг. 1, на которой представлен вид в перспективе обычной трехэлементной тележки 1 грузового железнодорожного вагона в сборе, которая состоит из двух отстоящих друг от друга в боковом направлении боковых рам 3, между которым поперечно проходит надрессорная балка 4. Как изображено на фигуре, надрессорная балка 4 проходит через центральное отверстие в каждой боковой раме 3. Подвеска 5, как правило, состоящая из группы цилиндрических пружин, поддерживает надрессорную балку 4. Боковые рамы 7 поддерживают в области букс 14 при помощи опоры 6 адаптера и адаптера 7, установленного на осевом подшипнике 8 колесной пары 2. Колесная пара 2 состоит из двух колес 10, напрессованных на шейки вблизи концов оси 9. Колесная пара 2 характеризуется наличием осевых подшипников 8, установленных на обоих концах оси 9. Опоры 6 адаптера обычно состоят из конструкционного эластомера, такого как уретан.
Рассмотрим теперь фиг. 2, на которой представлен покомпонентный частичный вид, иллюстрирующий взаимосвязь между эластомерной опорой 6 адаптера, адаптером 7 и боковой рамой 3 в области буксы 14. Адаптер 7 посажен на подшипник 8. Кроме того, на фигуре показан конец колесной пары 2 с колесом 10 на оси 9. Колесо 10 характеризуется наличием поверхности 16 катания, которая сужается в направлении внешнего конца с образованием формы конуса. Буксовый проем боковой рамы образован противоположными челюстями 12 и опорной поверхностью 15 буксового проема. Внутренняя поверхность челюстей 12 может характеризоваться наличием гнезд 13 для обеспечения расположения и удержания адаптера 7. Эластомерная опора 6 адаптера зафиксирована в вертикальном направлении между верхней поверхностью адаптера 7 и опорной поверхностью 15 буксового проема. Ножки 27 эластомерной опоры 6 адаптера зафиксированы в боковом направлении между гнездами 13 и адаптером 7.
Рассмотрим теперь фиг. 3, на которой показан вид сверху, а также виды сбоку каждой буксы 14 и колеса тележки 1 железнодорожного вагона при движении по кривой 11, при этом адаптеры 7 совершают движение тангажа 22 и 23. Когда тележка 1 железнодорожного вагона проходит кривую 11, рельс выходит за пределы центральной части поверхностей 16 катания колесных пар. Благодаря наличию конической поверхности катания, при выходе рельса за пределы центральной части поверхности 16 катания колесных пар диаметр колеса существенно изменяется по отношению к расстоянию от центральной оси до рельса, так что длина окружности 17 колеса снаружи кривой увеличивается, а длина окружности 18 колеса внутри кривой уменьшается. Расстояние, проходимое колесами по рельсам, становится различным, что вызывает рыскание 19 колесной пары 2, а также попытку радиального выравнивания колесных пар 2 относительно кривой 11. Боковая рама 3 в области букс 14 характеризуется наличием открытых челюстей 12, чтобы позволить колесным парам 2 совершать движение рыскания 19. Эластомерные опоры 6 адаптеров подвергаются воздействию неравномерной вертикальной нагрузки при совершении колесной парой 2 движения рыскания 19 в области адаптера 7. Неравномерная вертикальная нагрузка сжимает эластомерную опору 6 адаптера на одном конце больше, чем на другом. В результате этого адаптеры совершают движение тангажа вовнутрь 22 на внутреннем участке кривой 11 и движение тангажа наружу 23 на внешнем участке кривой 11.
На фиг. 4A-4D представлены подробные виды в разрезе совершающей движение рыскания колесной пары 2, при этом показана взаимосвязь между движением тангажа 22 и 23 и кручением 24 и 25 эластомерной опоры 6 адаптера, расположенной поверх адаптера 7. Колесная пара 2 поддерживает адаптер 7 и эластомерную опору 6 адаптера, расположенную на опорной поверхности 15 буксового проема боковой рамы 3. Вертикальная нагрузка, действующая на эластомерную опору 6 адаптера, равномерно распределяется при качении колесной пары 2 по прямому пути. Когда колесная пара 2 совершает движение рыскания во время прохождения кривых, вертикальная нагрузка на эластомерную опору 6 адаптера становится неравномерной, и адаптер совершает движение тангажа 22 и 23. Когда адаптер совершает движение тангажа, как изображено стрелками 22 и 23, также происходит скручивание адаптера на эластомерной опоре 6 адаптера. Перемещение скрученного в направлении стрелок 23 и 24 адаптера 7 ограничивается гнездами 13 в верхней поверхности открытых челюстей 12. Каждые адаптер 7 и опора 6 адаптера располагаются на одном из концов боковой рамы с буксами, которые сформированы при помощи челюстей 12. Каждая опора 6 адаптера характеризуется сопротивлением движению тангажа и кручению, при котором продольное управляющее усилие, созданное между колесами и рельсами колесной пары и составляющее 5000-7000 фунтов-силы, является достаточным для радиального выравнивания колесной пары относительно кривой до 10 градусов на железнодорожном пути. Кроме того, челюсти 12 раскрыты достаточно широко для обеспечения указанной деформации опор 6 адаптеров, чтобы позволить колесной паре совершать движение рыскания для выравнивания относительно кривой железнодорожного пути. Буксовые челюсти 12 открыты с обеспечением зазора 0,331 дюйма с обеих сторон подшипника, чтобы предоставить пространство для совершения адаптером 7 движения тангажа и кручения на опоре 6 адаптера. Открытые челюсти 12 характеризуются достаточными размерами для того, чтобы колесная пара 2 была радиально выровнена в диапазоне до 10 градусов на кривой железнодорожного пути.
На фиг. 5А и 5В представлены подробные виды в разрезе совершающего движение тангажа 23 и скрученного 25 адаптера 7, который сжимает эластомерную опору 6 адаптера. Вокруг подшипника 8 колесной пары, совершающей движение рыскания, создается продольное усилие. Указанное продольное усилие создает момент относительно верхней поверхности 26 адаптера 7. В результате продольного усилия и смещения подшипника 8 адаптер 7 неравномерно сжимает эластомерную опору 6 адаптера в направлении смещения. Неравномерное вертикальное смещение эластомерной опоры 6 адаптера вызывает движение тангажа адаптера 7 и подшипника 8. Подшипник 8 также совершает движение рыскания при смещении. Адаптер 7, установленный на подшипнике 8, поддается движению рыскания. При этом адаптер 7 вызывает кручение 25 эластомерной опоры 6 адаптера и прижимает ножки 27 опоры 6 адаптера к гнездам 13, чтобы обеспечить движение рыскания.