КОЛЁСНАЯ ПАРА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а конкретнее к колесным парам с дифференциальным вращением колес.
Известна колесная пара рельсового транспортного средства, содержащая неподвижную ось с колесами, установленными на ней посредством подшипников, и охватывающие ось полувалы, одними концами связанные с соответствующими колесами, а другими - друг с другом.
С целью повышения долговечности и улучшения динамических качеств, она снабжена охватывающими один полувал гайкой, секторными фрикционными элементами и пружиной, размещенной между упомянутыми гайкой и фрикционными элементами, на этом полувалу выполнена резьба для указанной гайки, а на другом его конце - продольные пазы, в которых установлены с возможностью продольного перемещения указанные фрикционные элементы, с конической поверхностью, обращенной в сторону другого полувала, другой конец которого выполнен с внутренней поверхностью, ответной конической, поверхности указанных фрикционных элементов [А.С. СССР №1593978, МПК В60В 35/14, 37/08, опубл. 23.09.1990 г., Б.И. №35, авторы Михайлов Е.В. и др. «Колесная пара рельсового транспортного средства»].
Недостатком данного устройства является: низкая надежность из-за потерь на трение во фрикционном механизме и, в связи с этим, повышенный износ поверхностей катания и гребней колес, необходимость точной регулировки фрикционного соединения на момент трения, который образуется из-за разности скольжений между контактами колес с рельсами и зависящий от вертикальной нагрузки колеса на рельс, т.е. веса вагона, меняющегося в зависимости от перевозимого груза, степени заполнения вагона и. т.п.
Известна колесная пара рельсового транспортного средства, содержащая неподвижную ось с колесами, установленными на ней посредством подшипников. С целью улучшения динамических характеристик ее работы, а также уменьшения износов колеса и рельса в колесную пару дополнительно введены демпфирующие элементы, одни из которых размещены в буксах и зафиксированы разрезными втулками, которые выполнены с внутренним и внешним конусом, и входят одна в другую по конусам и закреплены на оси колесной пары, а другие демпфирующие элементы, расположены между внешними кольцами подшипников и ступицами колес. Демпфирующие элементы изготовлены из металлорезины. [Патент РФ на полезную модель №154536, МПК В60В 37/00, опубл. 27.08.2015 г., Б.И. №24, авторы Жданов А.Г., Малышев В.П. «Колесная пара рельсового транспортного средства»].
Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за применения сложных в изготовлении и дорогостоящих демпфирующих элементов из металлорезины, а также подшипников качения, на которых установлены колеса. Данные подшипники обладают малым ресурсом из-за все более возрастающих скоростей движения поездов и массы перевозимых грузов.
Данное технические решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности конструкции за счет улучшения динамических характеристик.
Технический результат достигается тем, что в колесной паре рельсового транспортного средства колеса установлены на металлополимерные подшипники скольжения с гофрированной поверхностью, и дополнительно введены кольца с высоким классом шероховатости по поверхности скольжения, которые установлены на оси колесной пары, выполненной с буртиками, и запрессованные на ней, а крышки подшипников, которые закреплены на колесах, упираются в буртики.
С целью повышения надежности подшипника скольжения, на наружной поверхности оболочки выполнены поперечные кольцевые рельефные пазы, а толщина оболочки определяется из соотношения:,
b
где S - толщина стенки полимерной вставки;
b
σ - предел прочности материала полимерной вставки;
s
σ - предел текучести материала оболочки.
На фигуре показана схема устройства колесной пары рельсового транспортного средства.
Устройство состоит из: 1 - колесо; 2 - металлополимерный подшипник; 3 - ось; 4 - букса; 5 - втулки разрезные конусные; 6 - элемент демпфирующий; 7 - полимерная вставка; 8 - тонкостенная металлическая оболочка; 9 и 10 - кольцевые и продольные пазы; 11 - гофры; 12 - кольцо; 13 и 14 - масляные каналы; 15 - смазочная полость.
Колесная пара рельсового транспортного средства работает следующим образом. Динамические колебания, возникающие при движении транспортного средства, гасятся демпферными элементами 6, установленными в буксе при помощи конусных втулок 5, закрепленных на оси 3 и обеспечивающих неподвижность оси сжатием демпфера между буксой 4 и втулками 5, воспринимаются металлополимерными подшипниками скольжения 2, установленными в ступицы колес 1 и содержащих полимерную вставку 7, размещенную в металлической оболочке 8. На внешней поверхности вставки и оболочки выполнен рельеф, образованный поперечными кольцевыми пазами 9, продольными пазами 10 и выступами - гофрами 11, заполненные полимером вставки 7. Подшипник по вершине гофр в ступицы колеса посажен по посадке с натягом, также как и кольца 12 на ось колесной пары. С кольцами 12 подшипник посажен с рекомендуемым зазором. Для подвода смазки в смазочную полость 15 служат масляные каналы 13 и 14. Рельеф, образованный на внешней поверхности подшипника кольцевыми и продольными пазами 9 и 10, представляет собой чередующие выступы и впадины в разных направлениях, что в целом обеспечивает повышение демпфирующих свойств подшипника. Эффект повышенного демпфирования проявляется как за счет податливости упругоэластичных составных элементов, так и за счет трения между слоями металла и полимера при микросмешениях. Система взаимосвязанных пазов 9 и 10 с непрерывной прокачкой смазочной среды через них обеспечивает теплоотвод от подшипника и дополнительное демпфирование колебаний. Крышки подшипников, закрепленные на ступицах колес, упираются в буртики, выполненные на оси, и способствуют фиксации колес от осевых перемещений.
При движении рельсового транспортного средства, как в прямых, так и в кривых участках пути с различными радиусами кривизны проскальзывания колес по поверхности катания не будет, так как колеса вращаются независимо друг от друга. Конструкция буксового узла позволит самоустанавливаться колесной паре (в составе тележки вагона) при прохождении кривых участков пути за счет деформации демпфирующего элемента в продольной плоскости пропорционально радиусу кривизны рельсового пути.
Предлагаемая колесная пара рельсового транспортного средства, позволяет повысить надежность ее работы в кривых участках рельсового пути, увеличить ресурс работы, уменьшить износы колеса и рельса более чем в 2 раза по сравнению с обычной колесной парой и расходы энергии на тягу поездов,