ТЕЛЕЖКА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к тележкам грузового вагона, и может быть использована при проектировании вагонных тележек.
Для повышения долговечности и увеличения средних эксплуатационных скоростей движения на железнодорожном транспорте необходимо обеспечение эффективного гашения колебаний вагонных тележек и снижение динамических нагрузок на конструктивные элементы подвижного состава.
Известно амортизирующее устройство для железнодорожного вагона (см. патент РФ №2259292, МПК B61F 5/12), устанавливаемое на вагонной тележке, состоящей из поперечной балки, продольных боковин, подшипниковых узлов колесных пар и рессорных комплектов пружин, и оборудованное фрикционными клиновыми гасителями колебаний и упругими элементами. Гашение колебаний в данной конструкции осуществляется за счет возникновения силы трения во фрикционных клиновых гасителях колебаний, функциональная связь между которыми и остальными элементами конструкции вагонной тележки обеспечивается упругими элементами.
Недостатками данного устройства является необходимость кардинальных изменений конструкции вагонной тележки, невозможность подстройки под фактическую массу подвижного состава и наличие фрикционных поверхностей, загрязнение которых в процессе эксплуатации существенно влияет на качество амортизации.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является тележка транспортного средства (см. патент РФ №2271294, МПК B61F 5/30), содержащая поперечную балку, продольные боковины, подшипниковые узлы колесных пар, рессорные комплекты пружин, эластичные опорные поверхности, двухшарнирные звенья и гасители колебаний, причем гасители колебаний размещены над подшипниковыми узлами и выполнены в виде упругих резинометаллических блоков, полости которых разделены на две сообщающиеся между собой через дроссельное отверстие камеры, первая из которых заполнена рабочей жидкостью, а во второй размещена упругая диафрагма.
Недостатками данного устройства является сложность модернизации вагонной тележки в связи с необходимостью установки двухшарнирных звеньев и гасителей колебаний, невозможность подстройки под фактическую массу подвижного состава и недостаточная долговечность предлагаемой конструкции ввиду наличия двухкамерных резинометаллических блоков, частично наполненных рабочей жидкостью.
Технической задачей заявляемой полезной модели является возможность модернизации вагонной тележки с минимальными конструктивными изменениями, обеспечивающей эффективное гашение колебаний при движении как порожнего, так и груженого подвижного состава, а также повышение долговечности вагонных тележек.
Для решения поставленной задачи тележка рельсового транспортного средства, состоящая из поперечной балки, жестко связанной с продольными боковинами, соединенными с подшипниковыми узлами колесных пар, упругих опор поперечной балки, рессорных комплектов пружин и гасителей колебаний, гасители колебаний установлены соосно винтовым пружинам рессорных комплектов, и каждый гаситель выполнен из верхней и нижней пружин и расположенной между ними инерционной массы, причем пружины своими опорными поверхностями закреплены между буртами, смонтированными на продольной боковине и опорной плите, соединенной с поперечной балкой посредством шарового пальца, установленного в упругой опоре поперечной балки, при этом инерционные массы выполнены из чугуна и имеют кольцевые проточки для установки пружин гасителя.
Сущность технического решения тележка рельсового транспортного средства поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид вагонной тележки, на фиг. 2 разрез по А-А, на фиг. 3 конструкция динамического гасителя колебаний и схема сборки тележки.
Тележка рельсового транспортного средства состоит из поперечной балки 1, жестко связанной с продольными боковинами 2, соединенными с подшипниковыми узлами колесных пар 3, рессорных комплектов пружин 4, динамических гасителей колебаний 5, установленных соосно и с зазором внутри винтовых пружин рессорного комплекта 4 и состоящих из пружин гасителя колебаний 6 и 7 и расположенных между ними инерционных масс 8, причем пружины гасителей колебаний закреплены в вертикальном положении в нижней части между буртами 9, приваренными к продольным боковинам 2, а в верхней части фиксируются буртами 10, приваренными к опорным плитам 11. Опорные плиты 11 соединяются с поперечной балкой 1 посредством приваренных к верхней поверхности опорных плит шаровых пальцев 12 через упругие опоры 13, выполненными ответными, и смонтированные в поперечных балках 1. Инерционные массы 8 выполнены в виде цилиндров, изготовленных из чугуна. Для установки пружин 6 и 7 инерционные массы 8 имеют кольцевые проточки. Упругие опоры 13 изготовлены из эластичного материала с высоким коэффициентом трения.
Сборка тележки осуществляется следующим образом. На продольные боковины 2 монтируются подшипниковые узлы колесных пар 3 и на опорные поверхности боковин 2 устанавливаются внешние пружины рессорного комплекта 4. Внутрь внешних пружин рессорного комплекта 4 поочередно устанавливаются пружины 7, инерционные массы 8 и пружины 6 динамического гасителя колебаний 5. Внешние пружины рессорного комплекта 4 и пружины 7 динамического гасителя колебаний 5 фиксируются на опорных поверхностях продольных боковин 2, закрепленными при изготовлении посредством сварки буртами продольных боковин 9. Затем на пружины устанавливаются опорные плиты 11 с приваренными при изготовлении буртами 10 для фиксации пружин. На верхних поверхностях опорных плит 11 посредством сварки закреплены шаровые пальцы 12. В рессорные проемы продольных боковин 2 вводится поперечная балка 1 с запрессованными упругими опорами 13. Поперечная балка 1 опускается на опорные плиты 11, комплект пружин рессорного комплекта 4 и пружины динамических гасителей колебаний 6, при этом полусферические поверхности шаровых пальцев 12 сопрягаются с рабочими поверхностями упругих опор 13. После установки и закрепления букс колесных пар с помощью резьбовых соединений в подшипниковых узлах 3 тележка рельсового транспортного средства готова к работе.
Работа предлагаемой конструкции тележки транспортного средства происходит следующим образом. Возникающие колебания колесных пар вызывают аналогичные колебания подшипниковых узлов 3 и продольных боковин 2. Пружины рессорного комплекта 4 передают на поперечную балку 1 и далее на раму подвижного состава переменные усилия, пропорциональные жесткости пружин рессорного комплекта 4 и амплитуде возникающих колебаний. Инерционные массы 8, подобранные расчетным путем по размерам и весу (причем эффективность инерционных масс для гашения колебаний повышается с увеличением их веса, поэтому для их изготовления используется чугун) и установленные соосно пружинам рессорного комплекта 4, колеблются в противофазе колебаниям продольных боковин 2 за счет сил, передаваемых на них пружинами 7. В итоге, поскольку направление усилий в пружинах рессорного комплекта 4 и в пружинах 6 противоположны и равны по величине, то суммарные переменные силы и моменты, передаваемые на раму подвижного состава, становятся равными нулю при сохранении амплитуды колебаний подшипниковых узлов 3 и продольных боковин 2. Поскольку при нагружении подвижного состава пропорционально нагрузке происходит одновременное сжатие пружин рессорного комплекта 4 и пружин 6 и 7, в равной степени изменяя их характеристики, эффективность гашения колебаний не зависит от нагрузочного режима. Соосность установки пружин и возможность компенсации продольных и поперечных перемещений, возникающих при эксплуатации тележки транспортного средства, обеспечивается буртами продольных боковин 9, буртами опорных плит 10, шаровыми пальцами 12 опорных плит 11 и упругими опорами 13.
Вследствие постоянного изменения профиля железнодорожного пути при движении подвижного состава возникают колебания колесных пар различной частоты и амплитуды. При установке гасителей колебаний несоосно с основными рабочими упругими элементам и с помощью других упругих элементов, как это выполнено в выбранном прототипе, переменные силы, передаваемые основными упругими элементами и упругими элементами гасителя, приложены в различных точках конструкции, что значительно снижает эффективность гашения колебаний.
Использование динамических гасителей колебаний, состоящих из пружин гасителя колебаний и расположенных между ними инерционных масс и установленных соосно внутри винтовых пружин рессорного комплекта, и опорных плит, соединяемых с поперечной балкой посредством шарового пальца и упругих опор, позволяет повысить эффективность гашения колебаний при движении как порожнего, так и груженого подвижного состава, а также обеспечить повышение долговечности вагонных тележек за счет приведения суммарных переменных сил и моментов, передаваемых в процессе колебаний на раму подвижного состава, к нулю.