Тележка трехосная с люлечным подвешиванием скоростных грузовых вагонов
THREE-AXLE TROLLEY WITH CRADLE SUSPENSION OF HIGH-SPEED FREIGHT CARS

Изобретение относится к подвижному составу железных дорог и касается конструкции трехосных тележек для скоростных грузовых вагонов и платформ для перевозки контейнеров.
Известна трехосная тележка грузовых железнодорожных транспортных средств с улучшенными характеристиками при прохождении кривых участков пути. Рама тележки сварной конструкции состоит из двух продольных и двух поперечных балок и может быть изготовлена из металла или из композитного материала с армированными волокнами. На каждом буксовом узле колесных пар предусмотрены пружинные блоки для обеспечения плавного движения тележки в кривых участках рельсового пути. Колесные пары соединены между собой продольными поводками, концы которых установлены на буксовых узлах крайних колесных пар, а на средней колесной паре продольные поводки соединены с вертикальными балансирами, установленными на ее буксовых узлах (патент на изобретение KR 101845334 «МПК B61F 5/02, B61F 5/12, B61F 5/38, B61F 3/02, B61F 3/06, B61F 3/10, B61F 3/12, опубл. 31.08.2017 г.).
Недостатком известной конструкции трехосной тележки является необходимость в уменьшенной продольной жесткости пружинных блоков буксовых узлов колесных пар для реализации продольной подвижности колес колесных пар. В случае воздействия больших продольных сил одного направления (тормозных, инерционных, ударных) колесные пары, объединенные кинематической связью буксовых узлов, могут занять запредельные продольные и угловые смещения относительно рамы в кривых участках пути, способствующие их сходу с рельсов. Пружинные блоки буксовых узлов создают статически неопределимое распределение вертикальных нагрузок между колесами колесных пар на неровностях рельсового пути. При проявлении в эксплуатации неравномерной интенсивности износа колес колесных пар, в тележке будет проявляться увеличенный эффект перераспределения вертикальных нагрузок по колесным парам, также приводящий к сходу колесной пары с рельсов. Пружинные блоки крайних колесных пар тележки должны иметь повышенную поперечную жесткость связи с рамой телеки для удержания рамных сил при вписывании в кривые участки пути, а пружинные блоки средней колесной пары должны иметь пониженную поперечную жесткость связи с рамой тележки для исключения выжимания колес средней колесной пары из рельсовой колеи в кривых участках пути.
Техническим результатом изобретения является улучшение динамических показателей тележки, позволяющих уменьшить уровень динамического воздействия скоростных грузовых вагонов на рельсовый путь, снижение интенсивности износа колес и рельсов при движении трехосных тележек в криволинейных участках пути и обеспечение ремонтопригодности элементов тележки в эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в тележке трехосной с люлечным подвешиванием скоростных грузовых вагонов, состоящей из рамы сварной конструкции с двумя продольными и двумя поперечными балками коробчатой конструкции, шкворневого бруса П-образной коробчатой конструкции, расположенного посередине рамы между продольными и поперечными балками над средней колесной парой, содержащего с боковых сторон по два кронштейна люлечных подвесок, в нижнее и верхнее отверстия которых установлены валики, обеспечивающие их наклон от вертикали к середине поперечного сечения тележки, установленного в центре шкворневого бруса подпятника со шкворнем, спереди и сзади которого на направляющих стержнях в корпусах установлены упорные пружины ограничения бокового относа шкворневого бруса и боковые кронштейны крепления головок поперечных гидродемпферов, двух крайних колесных пар, равноудаленных от средней колесной пары, буксовых узлов колесных пар с корпусами букс, оснащенными комплектами буксовых пружин, состоящими из наружной и внутренней пружин, и центрированными снизу по направляющим вставкам в корпусе буксы, а сверху - по направляющим опорам с подвижной опорой наружной пружины, имеющей сверху проточку под установку внутренней пружины, и с цилиндрическим шарниром, причем направляющие опоры комплектов буксовых пружин, расположенных между колесными парами, объединены продольными балансирами с центральными осями, закрепленными в опорах продольного балансира на продольных балках рамы, а направляющие опоры комплектов буксовых пружин, расположенных снаружи корпусов букс крайних колесных пар, установлены на удлиненных кронштейнах концевых частей рамы, имеющих вставки для крепления осей под установку четырех тормозных цилиндров с автоматическим регулятором выхода штока, каждый из которых выполнен с возможностью воздействия посредством головного и тылового рычагов, закрепленных соединениями на поперечном валу, установленном на износостойких втулках в опорах концевых частей рамы, на первичную продольную тягу с передачей продольных сил на три последующих вертикальных двуплечих рычага, обеспечивающих в совокупности двухстороннее тормозное нажатие колодок на поверхности катания колес крайних и средней колесных пар посредством траверс с соединительными звеньями, поворотных башмаков с их подвесками, закрепленными в кронштейнах на раме, затяжек с их подвесками на раме и концевых продольных тяг между вертикальными двуплечими рычагами, при этом корпуса букс крайних и средней колесных пар на каждой из сторон тележки соединены продольными поводками, которые посредством шарниров закреплены на буксовых крышках корпусов букс крайних колесных пар и на вертикальных балансирах, установленных на выступающей оси буксовых крышек корпусов букс средней колесной пары, к проушинам корпусов букс крайних колесных пар присоединены буксовые гидродемпферы, на концевых частях наружных стенок шкворневого бруса закреплены четыре упорные плиты, взаимодействующие с продольными упорами, закрепленными на нижних платиках поперечных балок, а сверху на средней части продольных балок рамы закреплены опорные плиты под скользуны упругих боковых опор скольжения, расположенных в раме скоростных грузовых вагонов, между поперечными балками рамы в меж колесном пространстве средней колесной пары встроены две продольные вставки коробчатого сечения с опорными кронштейнами, на которых закреплены валики отверстий люлечных подвесок шкворневого бруса, каждая из упорных пружин бокового относа шкворневого бруса установлена с возможностью попеременного упора через направляющие стержни в правую и левую упорные плиты рамы, закрепленные на вертикальных стенках продольных вставок, обращенных к середине тележки, комплекты буксовых пружин выполнены с возможностью последовательного восприятия вертикальной нагрузки и обеспечения билинейной характеристики вертикальной жесткости буксового подвешивания тележки за счет ограничения деформации внутренней пружины после упора подвижной опоры наружной пружины в направляющую опору, оси цилиндрических шарниров направляющих опор комплектов буксовых пружин средней колесной пары, закрепленные на концах продольных балансиров, обращенных к средней колесной паре, ориентированы вдоль продольной оси тележки, а оси цилиндрических шарниров направляющих опор комплектов буксовых пружин крайних колесных пар, закрепленные на концах продольных балансиров, обращенных к крайним колесным парам, и на удлиненных кронштейнах продольных балок рамы ориентированы поперек продольной оси тележки, головной и тыловой рычаги закреплены на концах поперечного вала соединением клеммного типа с использованием стяжного болта и шпонок, обеспечивающих совмещение плоскостей симметрии головного и тылового рычагов в одной плоскости по оси поперечного вала, вертикальные двуплечие рычаги у средней колесной пары установлены своими средними отверстиями посредством установочных осей на кронштейнах рычагов в поперечных балках рамы и соединены верхними отверстиями со средними вертикальными двуплечими рычагами установленными на затяжках, концевыми продольными тягами, выполненными в виде резьбовых стяжек и проходящими над поперечными балками рамы, вертикальные балансиры установлены на выступающей оси буксовых крышек средней колесной пары через резинометаллический блок вертикальных балансиров, которые своими концами через шарниры посредством наклонных продольных поводков соединены с поперечными балансирами, закрепленными снизу в средней части поперечных балок рамы на опорах через резинометаллические блоки поперечного балансира и имеющими на своих концах кронштейны шарниров под установку на общих осях шарниров наклонных продольных поводков и продольных поводков, причем один из наклонных продольных поводков с каждой стороны тележки имеет упругий компенсатор, содержащий упор, поджатый с обеих сторон пружинами, сжатыми направляющей гайкой в корпусе.
Также технический результат достигается тем, что в отверстия головок люлечных подвесок запрессованы износостойкие втулки с отверстиями, профилированными внутренними пологими фасками длиной 0,15-0,25 ширины износостойких втулок и цилиндрической средней частью, которая превышает диаметр валиков под установку люлечных подвесок на 5-9 мм, а цилиндрическая поверхность валиков выполнена с упрочнением.
Также технический результат достигается тем, что концевые части валиков под установку люлечных подвесок выполнены квадратного сечения с попарно параллельными гранями и с двумя параллельными отверстиями в них, пересекающими ось цилиндрической поверхности валиков, со смещением концевых частей валиков вдоль осей отверстий на 9-13 мм.
Также технический результат достигается тем, что для крепления валиков нижних головок люлечных подвесок в кронштейнах люлечных подвесок на шкворневом брусе выполнены вертикальные резьбовые отверстия, а для крепления валиков верхних головок люлечных подвесок в опорных кронштейнах на продольных вставках поперечных балок рамы выполнены горизонтальные резьбовые отверстия.
Также технический результат достигается тем, что центральная ось установки продольного балансира имеет в средней части два диаметрально противоположных сверления, в одно из которых входит установочный винт с контргайкой на опоре продольного балансира.
Также технический результат достигается тем, что цилиндрические шарниры направляющих опор комплектов буксовых пружин на концах продольных балансиров и на удлиненных кронштейнах концевых частей рамы зафиксированы установкой стопорной планки в поперечную прорезь цилиндрического шарнира, причем верхние резьбовые отверстия крепления стопорных планок в продольных балансирах продублированы нижними резьбовыми отверстиями симметрично горизонтальной оси цилиндрических шарниров.
Также технический результат достигается тем, что продольные упоры содержат предварительно сжатые гайкой упорные резинометаллические блоки на ступенчатой оси, установленной в направляющих втулках и взаимодействующей своим внутренним торцом с упорной плитой на шкворневом брусе, а корпус продольного упора закреплен на нижних платиках поперечных балок, имеющих упорный выступ..
Также технический результат достигается тем, что верхний конец вертикального балансира на буксовой крышке корпуса буксы средней колесной пары выполнен удлиненным под установку корпуса продольного гидродемпфера на шарнире.
Также технический результат достигается тем, что с наружной стороны одной из продольных балок рамы закреплен кронштейн под установку авторежима и поворотного в продольной вертикальной плоскости рычага с возможностью взаимодействия упора поворотного рычага, закрепленного на его дальнем конце, с опорной пластиной, закрепленной на корпусе буксы средней колесной пары, а регулировочный болт со сферической головкой закреплен контргайкой в средней части поворотного рычага под авторежимом для воздействия на его подвижный шток.
Также технический результат достигается тем, что концевые части поперечного вала под соединение нижних головок головного и тылового рычагов выполнены квадратного сечения с параллельными гранями, нижние головки головного и тылового рычагов имеют прямоугольные врезки под соединение с накладками, имеющими соответствующие врезки, посредством затяжки болтов.
Также технический результат достигается тем, что о соединительные звенья наружных траверс тележки выполнены удлиненными и соединены с нижними отверстиями наружных вертикальных двуплечих рычагов.
Также технический результат достигается тем, что концевые продольные тяги 1 выполнены из листа с рядом пошаговых отверстий.
Изобретение поясняется чертежами:
на фиг. 1 изображена трехосная тележка в аксонометрии;
на фиг. 2 изображена трехосная тележка, вид сверху;
на фиг. 3 изображена трехосная тележка, вид сбоку;
на фиг. 4 изображен вид сзади на тележку, совмещенный с поперечным разрезом А-А на фиг. 3;
на фиг. 5 изображено сечение Б-Б на фиг. 3;
на фиг. 6 изображено сечение В-В на фиг. 3;
на фиг. 7 изображено сечение Г-Г на фиг. 3;
на фиг. 8 изображено сечение Д-Д на фиг. 3;
на фиг. 9 изображено сечение Е-Е на фиг. 2;
на фиг. 10 изображено сечение Ж-Ж на фиг. 2;
на фиг. 11 изображено сечение И-И на фиг. 3;
на фиг. 12 изображено сечение К-К на фиг. 2;
на фиг. 13 изображен вид Л на фиг. 2;
на фиг. 14 изображено сечение М-М на фиг. 3;
на фиг. 15 изображен вид Н на фиг. 5;
на фиг. 16 изображен вид П на фиг. 6;
на фиг. 17 изображен элемент Р на фиг. 3.
Тележка трехосная с люлечным подвешиванием скоростных грузовых вагонов состоит из рамы 1 (фиг. 2) сварной конструкции с двумя продольными 2 и двумя поперечными 3 балками коробчатой конструкции. В центре рамы 1 между продольными 2 и поперечными 3 балками расположен шкворневой брус 4 П-образной конструкции над средней 5 колесной парой. На боковых сторонах шкворневого бруса 4 выполнено по два кронштейна 6 (фиг. 4) люлечных подвесок 7, в нижнее и верхнее отверстия которых установлены валики 8, обеспечивающие их наклон от вертикали к середине поперечного сечения тележки. В центре шкворневого бруса 4 закреплен подпятник 9 и установлен шкворень 10. Спереди и сзади подпятника 9 на направляющих стержнях 11, соосно расположенных в корпусах 12 шкворневого бруса 4, установлены упорные пружины 13 ограничения бокового относа шкворневого бруса 4 относительно рамы 1. Спереди и сзади шкворневого бруса 4 выступают боковые кронштейны 14 (фиг. 2) крепления головок двух поперечных гидродемпферов 15 гашения поперечных колебаний относа.
Крайние 16 колесные пары (фиг. 3) равноудалены от средней 5 колесной пары. Буксовые узлы 17 колесных пар с крыльчатыми корпусами 18 букс оснащены комплектами 19 буксовых пружин состоящими из наружной 20 (фиг. 5) и внутренней 21 пружин. Наружная 20 пружина центрирована снизу по направляющей вставке 22, закрепленной в корпусе 18 буксы. Сверху комплект 19 пружин центрируется в направляющей опоре 23 с подвижной опорой 24 наружной 20 пружины. Подвижная опора 24 имеет сверху проточку 25 под установку внутренней 21 пружины. В верхней части направляющей опоры 23 выполнен цилиндрический шарнир 26, воспринимающий нагрузки от элементов рамы 1.
Комплекты 19 буксовых пружин (фиг. 3), расположенные между колесными парами, объединены продольными балансирами 27 с центральными осями 28, закрепленными в опорах 29 на продольных балках 2 рамы 1. Направляющие опоры 23 с цилиндрическими шарнирами 26 комплектов 19 буксовых пружин, расположенных снаружи корпусов 18 букс крайних 16 колесных пар, установлены на удлиненных кронштейнах 30 в концевых частях 31 рамы 1.
Удлиненные кронштейны 30 в концевых частях 31 рамы 1 имеют вставки 32 для крепления осей 33 под установку четырех тормозных цилиндров 34 с автоматическим регулятором выхода штока. Каждый из тормозных цилиндров 34 через головной 35 и тыловой 36 рычаги (фиг. 6), закрепленных соединениями 37 на поперечном валу 38, установленном на износостойких втулках 39 в опорах 40 концевых частей 31 рамы 1, воздействует на первичную продольную тягу 41 (фиг. 3) рычажной передачи. Продольные силы воздействия передаются на три последующих вертикальных двуплечих рычага 42, обеспечивающих в совокупности двухстороннее тормозное нажатие колодок 43 на поверхности катания колес крайних 16 и средней 5 колесных пар. Передача продольных сил осуществляется посредством траверс 44 (фиг. 4) с соединительными звеньями 45, поворотных башмаков 46 (фиг. 3) с их подвесками 47, закрепленными в кронштейнах 48 на раме 1, затяжек 49 (фиг. 2) с их подвесками 50 на раме 1 и концевых продольных тяг 51.
Корпуса 18 (фиг. 3) букс крайних 16 и средней 5 колесных пар на каждой из сторон тележки соединены продольными поводками 52 через шарниры 53 (фиг. 7), закрепленными на буксовых крышках 54 корпусов 18 букс крайних 16 колесных пар и на вертикальных балансирах 55 (фиг. 8), установленных на выступающей оси 56 буксовых крышек 57 корпусов 18 букс средней 5 колесной пары. К проушинам 58 (фиг. 3) корпусов 18 букс крайних 16 колесных пар и боковым кронштейнам рамы 1 присоединены буксовые гидродемпферы 59.
На концевых частях наружных стенок 60 (фиг. 9) шкворневого бруса 4 закреплены четыре упорные плиты 61, взаимодействующие с продольными упругими упорами 62, закрепленными на нижних платиках 63 поперечных балок 3 рамы 1. Сверху на средней части продольных балок 2 рамы 1 (фиг. 2) закреплены опорные плиты 64 под скользуны упругих боковых опор скольжения, расположенных в раме скоростных грузовых вагонов.
В раме 1 между поперечными балками 3 встроены две продольные вставки 65 коробчатого сечения с опорными кронштейнами 66, на которых закреплены валики 8, входящие в верхние отверстия люлечных подвесок 7 шкворневого бруса 4. Упорные пружины 13 ограничения бокового относа шкворневого бруса 4 установлены с возможностью переменного упора через направляющие стержни 11 в правую и левую упорные плиты 67 (фиг. 4) рамы, закрепленные на вертикальных стенках 68 продольных вставок 65, обращенных к середине тележки.
Комплекты 19 буксовых пружин (фиг. 5), состоящие из наружной 20 и внутренней 21 пружин, последовательно воспринимают вертикальную нагрузку и обеспечивают билинейную характеристику вертикальной жесткости буксового подвешивания тележки за счет ограничения деформации внутренней пружины 21 после упора подвижной опоры 24 наружной 20 пружины в направляющую опору 23.
При этом оси цилиндрических шарниров 26 направляющих опор 23 комплектов 19 буксовых пружин средней 5 колесной пары (фиг. 3), закрепленные на концах продольных балансиров 27, обращенных к средней 5 колесной паре, ориентированы вдоль продольной оси тележки, а оси цилиндрических шарниров 26 направляющих опор 23 комплектов 19 буксовых пружин крайних 16 колесных пар, закрепленные на концах продольных балансиров 27, обращенных к крайним 16 колесным парам, и на удлиненных кронштейнах 30 в концевых частях 31 рамы 1 ориентированы поперек продольной оси тележки.
Головной 35 и тыловой 36 рычаги (фиг. 6) закреплены на концах поперечного вала 38 соединением 37 клеммного типа с использованием стяжного болта 69 и шпонок 70, обеспечивающих совмещение плоскостей симметрии головного 35 и тылового 36 рычагов в продольной плоскости по оси поперечного вала 38. Вертикальные двуплечие рычаги 42 (фиг. 4) у средней 5 колесной пары установлены своими средними отверстиями посредством установочных осей 71 на кронштейнах 72 рычагов в поперечных балках 3 рамы 1 и соединены верхними отверстиями со средними вертикальными двуплечими рычагами 42 (фиг. 2), которые установлены на затяжках 49, концевыми продольными тягами 51, выполненными в виде резьбовых стяжек, проходящих над поперечными балками 3 рамы 1.
Вертикальные балансиры 55 (фиг. 8) установлены на выступающей оси 56 буксовых крышек 57 средней 5 колесной пары через резинометаллический блок 73 вертикального балансира и через шарниры 53 посредством наклонных продольных поводков 74 соединены с поперечными балансирами 75 (фиг. 3 и 10), которые закреплены снизу в средней части поперечных балок 3 рамы 1 через резинометаллические блоки 77 поперечного балансира на опорах 76 поперечных балок 3. На концах поперечных балансиров 75 выполнены кронштейны 78 (фиг. 7) под установку общих осей 79 шарниров 53 наклонных продольных поводков 74 и продольных поводков 52. При этом один из наклонных продольных поводков 74 с каждой стороны тележки имеет упругий компенсатор 80 (фиг. 3 и 11), содержащий упор 81, поджатый с обеих сторон пружинами 82, сжатыми направляющей гайкой 83 в корпусе 84.
В отверстия головок люлечных подвесок 7 (фиг. 12) запрессованы износостойкие втулки 85 с отверстиями, профилированными внутренними пологими фасками 86 длиной 0,15-0,25 ширины износостойких втулок 85 и цилиндрической средней частью 87, которая превышает диаметр валиков 8 под установку люлечных подвесок 7 на 5-9 мм, а цилиндрическая поверхность 88 валиков 8 выполнена с упрочнением. Концевые части 89 (фиг. 13) валиков 8 под установку люлечных подвесок 7 выполнены квадратного сечения с попарно параллельными гранями, с двумя параллельными крепежными отверстиями 90 в них, пересекающими ось цилиндрической поверхности 88 валика 8, и со смещением концевых частей 89 вдоль осей отверстий 90 на 9-13 мм. Для крепления валиков 8 нижних головок люлечных подвесок 7 в кронштейнах 6 на шкворневом брусе 4 выполнены вертикальные резьбовые отверстия 91, а для крепления валиков 8 верхних головок люлечных подвесок 7 в опорных кронштейнах 66 на продольных вставках 65 поперечных балок 3 рамы 1 выполнены горизонтальные резьбовые отверстия 92.
Центральная ось 28 (фиг. 14) установки продольного балансира 27 имеет в средней части два диаметрально противоположных сверления 93, в одно из которых входит установочный винт 94 с контргайкой на опоре 29 продольного балансира 27.
Цилиндрические шарниры 26 направляющих опор 23 комплектов 19 буксовых пружин на концах продольных балансиров 27 и на удлиненных кронштейнах 30 концевых частей 31 рамы 1 зафиксированы установкой стопорной планки 95 в поперечную прорезь 96 цилиндрического шарнира 26, причем верхние резьбовые отверстия 97 крепления стопорных планок 95 в продольных балансирах 27 продублированы нижними резьбовыми отверстиями симметрично горизонтальной оси цилиндрических шарниров 26:
Продольные упоры 62 (фиг. 9) содержат предварительно сжатые гайкой 98 упорные резинометаллические блоки 99 на ступенчатой оси 100, установленной в направляющих втулках 101 и 102 и взаимодействующей своим внутренним торцом с упорной плитой 61 на шкворневом брусе 4, а корпус 103 продольного упора 62 закреплен на нижних платиках 63 поперечных балок 3, имеющих упорный выступ 104.
Верхний конец вертикального балансира 55 (фиг. 8) на буксовой крышке 57 корпуса 18 буксы средней 5 колесной пары выполнен удлиненным под установку корпуса продольного гидродемпфера 105 на шарнире 53.
С наружной стороны одной из продольных балок 2 рамы 1 (фиг. 2 и 3) закреплен кронштейн 106 под установку авторежима 107 и поворотного в продольной вертикальной плоскости рычага 108, взаимодействующего своим упором 109, закрепленным на дальнем конце рычага, с опорной пластиной 110, закрепленной на корпусе 18 буксы средней 5 колесной пары, а регулировочный болт 111 со сферической головкой закреплен контргайкой в средней части поворотного рычага 108 под авторежимом 107 и воздействует на его подвижный шток 112.
Концевые части 113 (фиг. 16) поперечного вала 38 выполнены квадратного сечения с параллельными гранями под соединение 37 нижних втулок головного 35 и тылового 36 рычагов, имеющих прямоугольные врезки 114, с накладками 115 с соответствующими прямоугольными врезками 114 посредством затяжки болтов 116. Наружные траверсы 44 (фиг. 4) тележки имеют удлиненные соединительные звенья 45, соединенные с нижними отверстиями наружных вертикальных двуплечих рычагов 42. Концевые продольные тяги 51 (фиг. 17) выполнены из листа с рядом пошаговых отверстий 117.
Тележка работает следующим образом.
На подпятник 9 шкворневого бруса 4 тележки опускается пятник рамы вагона соответствующих размеров, направляясь по шкворню 18 подпятника. Вертикальная нагрузка от шкворневого бруса 4 равномерно распределяется на четыре люлечные подвески 7, предварительно отрегулированные на тележке в свободном состоянии по поперечным зазорам. От четырех опорных кронштейнов 66 на продольных вставках 65 в поперечные балки 3 нагрузка распределяется по раме 1 на восемь опорных точек: четыре опоры 29 продольных балансиров 27 и четыре удлиненных кронштейна 30. Во всех этих точках вертикальная нагрузка передается на цилиндрические шарниры 26 направляющих опор 23 комплектов 19 буксовых пружин, состоящих из наружной 20 и внутренней 21 пружин. Пружины последовательно воспринимают вертикальную нагрузку и обеспечивают билинейную силовую характеристику их деформации за счет ограничения деформации внутренней 21 пружины после упора подвижной опоры 24 наружной 20 пружины в направляющую опору 23.
Наиболее важный вклад в динамические показатели движения грузового вагона по рельсовому пути оказывает показатель горизонтальной динамики тележек (по рамным силам). Пружинное рессорное подвешивание грузовых вагонов с переменной загрузкой имеет и переменную поперечную жесткость связи колесных пар с надрессорной балкой тележки под рамой вагона, что в увеличенном диапазоне изменения показателей горизонтальной динамики от загрузки затрудняет получение приемлемых значений для стабилизации допускаемых условий бокового воздействия на рельсовый путь без существенного ограничения условий движения. Уменьшить диапазон изменения поперечной жесткости пружинного подвешивания позволит введение в систему боковых связей колесных пар с рамой тележки дополнительной последовательной поперечной связи через люлечное подвешивание рамы вагона со шкворневым брусом на раме тележки. Люлечные подвески широко применяются в тележках пассажирских вагонов, совмещаясь, как правило, с пружинами кузовной ступени рессорного подвешивания, т.е. уже с третьей ступенью поперечных связей колесных пар с рамой вагона, обеспечивая высокоскоростной режим движения пассажирского вагона. Таким образом, поперечные последовательные связи буксового подвешивания с рамой тележки и люлечного подвешивания рамы вагона с рамой тележки обеспечивают поперечную жесткость с меньшим значением, чем значение наименьшей из составляющих, т.е. будет меньше поперечной жесткости люлечного подвешивания, чем и достигается эффективность приведенного технического решения по стабилизации диапазона изменения поперечной жесткости связей в трехосной тележке скоростных грузовых вагонов.
Билинейная силовая характеристика буксового подвешивания позволяет существенно увеличить статические прогибы буксового подвешивания как под тарой так и под брутто грузового вагона относительно прогибов центральной ступени подвешивания существующих двухосных трехэлементных тележек, обеспечивая тем самым улучшенные динамические показатели и скоростной режим движения грузового вагона по рельсовому пути, сохраняя при этом нормированный уровень понижения подвешивания от тары до брутто вагона.
Каждый корпус 18 буксы с двумя комплектами 19 пружин каждой из трех колесных пар 5 и 16 является горизонтальным балансиром на буксовых подшипниках и четыре продольных балансира 27 на центральных осях 28, закрепленных в опорах 29 рамы 1, обеспечивают равномерность распределения вертикальных нагрузок на колесные пары 5 и 16 тележки на рельсовом пути с его неровностями. Это позволяет не ограничивать разность диаметров колес по кругу катания колесных пар в трехосной тележке относительно существующих ограничений для двухосных тележек. Часть вертикальной нагрузки от вагона на трехосные тележки передается через упругие боковые опоры в раме вагона на скользуны, опирающиеся в средней верхней части продольных балок 2 рамы 1 тележки на опорные плиты 64.
В отверстия люлечных подвесок 7 запрессованы износостойкие закаленные стальные втулки 85 с отверстиями, профилированными внутренними пологими фасками 86 длиной по 0,15-0,25 ширины втулки и цилиндрической средней частью 87. Валики 8 под установку люлечных подвесок 7 выполнены с упрочнением цилиндрической поверхности 88, которая по диаметру меньше отверстия втулок 87 на 5-9 мм и обеспечивает при малых углах отклонения от поперечного покачивания шкворневого бруса 4 прокатывание валика 8 по втулке 87, переходящее в скольжение с увеличением углов отклонений, что ускоряет процесс приработки соединения с последующим выравниваем по люлечным подвескам распределение нагрузки и износа.
Валики 8 люлечных подвесок 7 имеют эксцентричное расположение концевых частей 89 квадратного сечения на 9-13 мм вдоль отверстий 90 их крепления к опорным кронштейнам. Такое исполнение нижних валиков 8 люлечных подвесок 7 в пазах кронштейнов 6 шкворневого бруса 4, имеющих вертикальные отверстия 91 под болты крепления, позволяет после поворота валиков 8 на 180° выполнить подъем шкворневого бруса 4 на удвоенную высоту эксцентричности концевых частей (на 18-26 мм) и тем самым компенсировать в эксплуатации до половины допустимого износа колес и других изнашиваемых элементов тележки (пятникового места, собственно люлечного подвешивания) при плановом ремонте тележки с обточкой колесных пар. Поворот валика 8 приводит к контакту со втулкой 85 люлечной подвески 7 неизношенной части валика 8 и продолжению его эксплуатации.
Крепление верхних валиков 8 люлечных подвесок 7 в пазах опорных кронштейнов 66 рамы 1 осуществляется горизонтальными болтами с расположением оси цилиндрической поверхности 88 валика 8, приближенной к упорному торцу кронштейна 66. Соответственно, рабочая зона валика 8 будет сверху. После поворота нижних валиков 8 люлечных подвесок 7 с накопленным износом рабочей зоны на 180° в вертикальной плоскости, верхние валики 8 с аналогичным износом рабочей зоны необходимо развернуть на 180° в горизонтальной плоскости (т.е. поменять местами слева направо) в новую рабочую зону (высота расположения элементов тележки не изменится). После очередного планового пробега на следующем этапе эксплуатации с новыми колесными парами верхние валики необходимо поменять местами с нижними валиками с аналогичной схемой последующих поворотов валиков и использованием 4-х рабочих зон на цилиндрической поверхности 88 валиков 8.
Принцип смены рабочей зоны под вертикальной нагрузкой на опорных осях в эксплуатации использован в конструкции продольных балансиров 27, через центральную ось 28 которых передается вертикальная нагрузка на буксовое подвешивание. Центральная ось 28 фиксируется установочным винтом 94, который своим выступающим концом входит в соответствующее сверление 93 в оси. Второй сверление 93 выполнено с диаметрально противоположной стороны оси 28. Наличие лыски с наружной стороны центральной оси 28 продольного балансира 27 позволяет развернуть ось на 180° под новую рабочую зону.
На концах продольных балансиров 27 установлены цилиндрические шарниры 26, входящие в направляющие опоры 23 комплекта 19 буксовых пружин. Цилиндрические шарниры 26 с выступающей стороны продольного балансира 27 имеют поперечную прорезь 97 под установку стопорной планки 96, закрепляемой болтами в верхних резьбовых отверстиях 95 на концах продольного балансира 27. Для крепления цилиндрических шарниров 26, повернутых на 180° под новую рабочую зону, необходимо на концах продольного балансира выполнить нижние резьбовые отверстия под крепление стопорной планки 96 симметрично горизонтальной оси цилиндрических шарниров 26.
Продольные упоры 62, закрепленные на нижних платиках 63 поперечных балок 3 рамы 1, имеют ограниченный продольный зазор до упорных плит 61 на наружных стенках 60 шкворневого бруса 4, обеспечивающий его свободное поперечное смещение в раме 1. Возникающие в составе поезда продольные силы (тормозные, тяговые, инерционные) после выбора продольных зазоров шкворневым брусом 4 воспринимаются предварительно сжатыми упругими резинометаллическими блоками 99 продольных упоров 62, за счет чего резко снижается величина продольного силового импульса воздействия на тележку со стороны рамы вагона. Для удержания продольных сил от корпуса 103 продольного упора 62, закрепленного болтами на нижних платиках 63 поперечных балок 3 рамы 1, нижние платики имеют упорный выступ 104 за корпусом 103, удерживающий продольный упор 62 от продольного смещения на раме 1.
Буксовые узлы 17 крайних 16 колесных пар объединены с буксовыми узлами 17 средней 5 колесных пары продольными связями через два поперечных балансира 75, закрепленных по центру через резинометаллический блок 77 на опоре 76 поперечных балок 3. Это позволяет стабилизировать положение колесных пар относительно рамы тележки при движении по рельсовому пути и при продольном силовом воздействии в составе поезда с учетом особенностей исполнения сбалансированного буксового подвешивания тележки на колесных парах. Наклонные продольные поводки 74 связи от поперечных балансиров 75 с вертикальными балансирами 55 на буксовых узлах 17 средней 5 колесной пары при повышенной жесткости ее продольной связи с продольными балансирами 27 на раме 1 обеспечивают параллельность положения крайних 16 колесных пар относительно средней 5 колесной пары. Пониженная жесткость продольной связи крайних 16 колесных пар с рамой 1 обеспечивает реакцию их колес на изменение направления продольных сил взаимодействия с рельсами в кривых участках пути, которая синхронно через продольные поводки 52 обеспечивает угловой поворот в плане поперечных балансиров 75 к центру кривой с соответствующими направлениями поворота вертикальных балансиров 55 на средней 5 колесной паре от продольных наклонных поводков 74. Стабилизацию этого процесса с учетом состояния рельсового пути осуществляют продольные гидродемпферы 105, закрепленные на удлиненном верхнем конце вертикальных балансиров 55 и на кронштейнах рамы 1.
Установка авторежима 107 на кронштейне 106 рамы 1 с поворотным рычагом 108, взаимодействующего своим упором 109 с опорной пластиной 110, закрепленной на корпусе 18 буксы средней 5 колесной пары, и соответствующего воздействия регулировочного болта 111 на подвижный шток 112 авторежима 107 обеспечивает соответствие рабочего давления сжатого воздуха, подаваемого авторежимом в тормозные цилиндры тележки при торможении вагона, величине загрузки вагона по прогибу буксового подвешивания тележки.
Концевые части 113 поперечного вала 38 могут быть выполнены квадратного сечения с параллельными гранями под соединение 37 нижних втулок головного 35 и тылового 36 рычагов, имеющих прямоугольные врезки 114, с накладками 115 с соответствующими врезками 114 посредством затяжки болтов 116. Обеспечивается быстросъемное и технологичное соединение рычагов, обеспечивающее высокую несущую способность по передаче крутящего момента.
Наружные траверсы 44 тележки имеют удлиненные соединительные звенья 45, соединенные с нижними отверстиями наружных вертикальных двуплечих рычагов 42, для обеспечения установка тормозных цилиндров 34 на концевых частях 31 рамы 1.
Концевые продольные тяги 51 могут быть выполнены из листа с рядом пошаговых отверстий 117, позволяющих при техническом обслуживании тележки исключить ручную регулировку зазоров по тормозным колодкам 43.