КОЛЕСНАЯ ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА, СОДЕРЖАЩАЯ СМЕЩЕННОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРВИЧНОЙ ПОДВЕСКИ
WHEELED TRUCK OF RAILWAY CAR, COMPRISING DISPLACED PRIMARY SUSPENSION DEVICE

Изобретение относится к колесной тележке железнодорожного вагона, содержащей раму, имеющую по меньшей мере один лонжерон, проходящий в продольном направлении, и по меньшей мере одно колесо, при этом указанное колесо установлено на осевой буксе с возможностью вращения относительно указанной осевой буксы вокруг оси вращения, по существу перпендикулярной к продольному направлению, при этом указанная осевая букса закреплена на лонжероне при помощи устройства первичной подвески, содержащего упругий элемент, закрепленный, с одной стороны, на лонжероне и, с другой стороны, на осевой буксе и выполненный с возможностью обеспечения смещения в направлении подъема рамы относительно осевой буксы и колеса, при этом направление подъема является по существу перпендикулярным к продольному направлению и к оси вращения.
Изобретение относится также к железнодорожному вагону, содержащему такую колесную тележку.
В колесной тележке железнодорожного вагона, как известно, раму колесной тележки подвешивают относительно колесных осей через первичные подвески, расположенные между осевыми буксами, на которых установлены с возможностью вращения колеса, и лонжеронами колесной тележки. Такие первичные подвески позволяют амортизировать деформации, такие как искривления путей, между колесными осями и рамой.
Как показано на фиг. 1, где представлена часть известной колесной тележки, каждая первичная подвеска обычно содержит упругий элемент 1, такой как геликоидальная пружина, проходящий между площадкой 2, расположенной на осевой буксе 4, и опорной поверхностью 6, находящейся под лонжероном 8 рамы. Таким образом, во время движения железнодорожного вагона допускается смещение в по существу вертикальном направлении подъема между колесной осью и рамой, что обеспечивает необходимую амортизацию. Такая конструкция необходима для обеспечения восприятия усилий, создаваемых массой вагона, расположенного над колесной тележкой. Однако такая конструкция колесной тележки требует, чтобы лонжерон 6 располагался над осевой буксой, что приводит к увеличению габарита колесной тележки в направлении подъема.
Такой габарит может быть нежелательным, в частности, в случае двухэтажных железнодорожных вагонов, которые требуют наличия нижнего пола. В случае слишком габаритной колесной тележки невозможно иметь два этажа непосредственно над колесной тележкой, если не ограничить значительно объем пассажирского помещения, что может создать неудобство для передвижения пассажиров. Некоторые железнодорожные вагоны могут иметь только один проход, называемый соединительным проходом, только с одним этажом над колесными тележками, что вынуждает проходить по лестнице для перехода из одного вагона в другой, когда пассажир не находится на уровне, где расположен соединительный переход.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания колесной тележки с уменьшенным габаритом, в частности, в направлении подъема.
В связи с этим изобретением предложена колесная тележка вышеупомянутого типа, в которой устройство первичной подвески содержит по меньшей мере одну тягу передачи усилия, шарнирно соединенную, с одной стороны, с осевой буксой и, с другой стороны, с рычагом, шарнирно соединенным с лонжероном, при этом указанный рычаг шарнирно соединен также с упругим элементом, таким образом, что упругий элемент закреплен на осевой буксе через рычаг и передающую тягу.
Передающая тяга и рычаг позволяют вынести упругий элемент в место, в котором он не увеличивает габарит над осевой буксой. Кроме того, эта конструкция позволяет расположить упругий элемент таким образом, что он проходит в направлении, отличном от направления подъема. Это позволяет увеличить длину упругого элемента, чтобы улучшить восприятие усилий, действующих на упругий элемент, не увеличивая габарита в направлении подъема устройства первичной подвески.
Согласно другим отличительным признакам заявленной колесной тележки, рассматриваемым отдельно или в любых технически возможных комбинациях:
- передающая тяга и рычаг выполнены таким образом, что упругий элемент проходит по существу в продольном направлении напротив крайней продольной части лонжерона;
- передающая тяга проходит по существу в направлении подъема;
- передающая тяга расположена между осью вращения и продольным концом лонжерона в продольном направлении;
- шарнирные оси передающей тяги и рычага параллельны оси вращения;
- устройство первичной подвески дополнительно содержит нижнюю тягу, шарнирно соединенную, с одной стороны, с нижней шарнирной точкой лонжерона и, с другой стороны, с нижней шарнирной точкой осевой буксы, и верхнюю тягу, шарнирно соединенную, с одной стороны, с верхней шарнирной точкой лонжерона и, с другой стороны, с верхней шарнирной точкой осевой буксы, при этом нижняя шарнирная точка и верхняя шарнирная точка лонжерона и соответственно осевой буксы расположены одна под другой в направлении подъема;
- нижняя шарнирная точка и верхняя шарнирная точка осевой буксы расположены с двух сторон от оси вращения в направлении подъема;
- нижняя шарнирная точка и верхняя шарнирная точка осевой буксы расположены с двух сторон от оси вращения в продольном направлении;
- нижняя тяга и верхняя тяга имеют одинаковую длину; и
- лонжерон расположен на высоте, измеренной в направлении подъема, меньшей высоты колеса.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 схематично показана часть известной колесной тележки, вид сбоку;
на фиг. 2 схематично показана часть заявленной колесной тележки, вид сбоку;
на фиг. 3 упрощенно показана заявленная колесная тележка, вид сверху.
В описании термин «продольный» определен относительно направления движения железнодорожного вагона по рельсам. Термин «поперечный» определен в направлении, перпендикулярном к продольному направлению и соответствующем направлению, в котором рельсы отстоят друг от друга. Термин «подъем» определен в направлении, перпендикулярном к продольному направлению и к поперечному направлению. Когда железнодорожный вагон движется по горизонтальным рельсам, продольное и поперечное направления являются по существу горизонтальными, и направление подъема является по существу вертикальным. Термины «под» и «над» определены относительно направления подъема.
На фиг. 2 и 3 показана колесная тележка 10, содержащая раму 12 и по меньшей мере одно колесо 14, соединенное с лонжероном 16 рамы 12 при помощи осевой буксы 18 и устройства 20 первичной подвески.
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 3, колесная тележка 10 содержит, как известно, четыре колеса 14, каждое из которых соединено с рамой 12 при помощи осевой буксы 18 и устройства 20 первичной подвески. Колеса 14 попарно соединены валом 22, образуя две колесные оси, каждая из которых установлена с возможностью вращения в паре осевых букс 18. Рама 12 содержит два лонжерона 16, каждый из которых соединяет одну из осевых букс 18 одной пары с одной из осевых букс 18 другой пары осевых букс 18. Лонжероны 16 соединены, например, друг с другом двумя поперечными балками 24. Однако такая частная структура колесной тележки 10 представлена только в качестве примера, и можно предусмотреть другие конструкции. Так, каждое колесо может быть установлено с возможностью вращения в осевой буксе независимо от других колес. Колесная тележка может содержать более двух лонжеронов, например, шарнирно соединенных между собой. Колеса показаны расположенными снаружи колесной тележки 10, но они могут быть расположены внутри. Колесная тележка может быть механизированной или нет, то есть она может содержать или не содержать один или два двигателя для приведения во вращение одной или обеих колесных осей колесной тележки 10.
В дальнейшем тексте описания будет описана только связь между колесом, осевой буксой и лонжероном, причем эта связь является одинаковой для всех колес, осевых букс и лонжеронов.
Колесо 14 установлено с возможностью вращения относительно осевой буксы 18 вокруг по существу поперечной оси вращения А и имеет высоту h, измеренную в направлении подъема, равную диаметру колеса 14. Высота h по существу составляет, например, от 750 мм до 1250 мм.
Лонжерон 16 проходит в продольном направлении на высоте h’, измеренной в направлении подъема, меньшей высоты h колеса. Под «меньшей» следует понимать, что лонжерон 16 не имеет никакой части, расположенной на высоте, превышающей высоту колеса. В частности, лонжерон 16 не имеет части, возвышающейся над осевой буксой 16, как показано на фиг. 2. Высота h’, например, по существу составляет от 475 мм до 725 мм. Такой результат можно получить при помощи устройства 20 первичной подвески в соответствии с изобретением, что будет описано ниже.
Когда устройство 20 первичной подвески не подвергается никакому воздействию, продольный конец 26 лонжерона 16 расположен по существу та той же высоте, что и осевая букса 18, напротив этой буксы, как показано на фиг. 2.
Устройство 20 первичной подвески содержит по меньшей мере один упругий элемент 28, расположенный между площадкой 30, неподвижно соединенной с осевой буксой 18, и опорной поверхностью 32, неподвижно соединенной с лонжероном 16 и расположенной напротив площадки 30.
Площадка 30 неподвижно соединена с осевой буксой 18 через передающую тягу 34 и рычаг 36.
Передающая тяга 34 шарнирно соединена одним своим концом 38 с осевой буксой и другим своим концом 40 с рычагом 36 вокруг шарнирных осей, по существу параллельных оси вращения А.
Передающая тяга 34 проходит по существу в направлении подъема между осью вращения А и продольным концом 26 лонжерона 16 в продольном направлении. В частности, конец 38 передающей тяги 34 шарнирно соединен с нижней частью 42 осевой буксы. Под нижней частью следует понимать часть, расположенную под осью вращения А в направлении подъема. Кроме того, нижняя часть 42 смещена в сторону лонжерона 16 в продольном направлении.
Рычаг 36 имеет по существу V-образную форму, имеющую две ветви 44, соединяющиеся в шарнирной точке 46, шарнирно соединенной с лонжероном 16 вокруг шарнирной оси, по существу параллельной оси вращения А. В частности, шарнирная точка 46 шарнирно соединена с верхней частью 48 лонжерона 16, выступающей из верхней части 48 лонжерона 16, начиная от шарнирной точки 46.
Конец 40 передающей тяги 34 шарнирно соединен с концом одной из ветвей 44 рычага 36 вокруг шарнирной оси, по существу параллельной оси вращения А. В частности, конец 40 шарнирно соединен с ветвью 44, которая проходит по существу в продольном направлении в сторону осевой буксы 18 от шарнирной точки 46.
Конец другой ветви 44 рычага 36 шарнирно соединен с площадкой 30 вокруг шарнирной оси, по существу параллельной оси вращения А. Эта ветвь, шарнирно соединенная с площадкой 30, проходит по существу в направлении подъема, выступая из верхней части 48 лонжерона 16 от шарнирной точки 46.
Таким образом, площадка 30 расположена по существу в плоскости, содержащей направление подъема и поперечное направление.
Опорная поверхность 32 расположена по существу параллельно площадке 30 и шарнирно соединена с лонжероном 16 вокруг шарнирной оси, по существу параллельной оси вращения А. В частности, опорная поверхность 32 шарнирно соединена с шарнирной точкой 50, выступающей из промежуточной части лонжерона 16, расположенной вблизи продольного конца 26 лонжерона.
Таким образом, площадка 30 и опорная поверхность 32 образуют между собой пространство, расположенное по существу в продольном направлении напротив и над крайней продольной частью лонжерона 16. Упругий элемент 28 расположен в этом пространстве таким образом, что упругий элемент 28 проходит вдоль по существу продольной оси. Упругий элемент 28 выполнен, например, в виде геликоидальной пружины, ось которой проходит по существу в продольном направлении и концы которой опираются на площадку 30, с одной стороны, и на опорную поверхность 32, с другой стороны. Длину упругого элемента 28 можно выбрать такой, чтобы эффективно поглощать усилия между колесной осью и рамой, располагая шарнирную точку 50 на соответствующем расстоянии от продольного конца 26 лонжерона 16.
Рычаг 36 образует угловую передачу, позволяющую преобразовать движение в направлении подъема передающей тяги 34, связанное с относительным движением лонжерона 16 относительно осевой буксы 18 в направлении подъема, в движение в продольном направлении, сообщаемое упругому элементу 28. Таким образом, упругий элемент 28 может воспринимать усилия в продольном направлении между лонжероном 16 и осевой буксой 18 и выполнять, таким образом, свою функцию подвески.
Расположение упругого элемента 28 над лонжероном таким образом, что он проходит по существу в продольном направлении, позволяет уменьшить габарит напротив осевой буксы. Действительно, благодаря этой конструкции, чтобы расположить опорную поверхность напротив площадки, нет необходимости, чтобы лонжерон проходил над осевой буксой 18, как в известных решениях. Таким образом, если сравнивать традиционную колесную тележку, показанную на фиг. 1, и заявленную колесную тележку, над осевой буксой 18 можно получить выигрыш в пространстве от 200 мм до 450 мм.
Кроме того, устройство первичной подвески содержит нижнюю тягу 52 и верхнюю тягу 54, каждая из которых соединяет продольный конец 26 лонжерона 16 с осевой буксой 18.
Нижняя 52 и верхняя 54 тяги являются идентичными, то есть имеют одинаковую форму и одинаковую длину и проходят параллельно по существу в продольных направлениях, когда устройство первичной подвески не находится под нагрузкой. Каждая тяга 52, 54 шарнирно соединена, с одной стороны, одним из своих концов с осевой буксой 18 и, с другой стороны, своим концом с лонжероном 16 вокруг шарнирных осей, по существу параллельных оси вращения А.
В частности, нижняя тяга 52 шарнирно соединена с нижней частью 42 осевой буксы, с одной стороны, и с нижней частью 56 лонжерона 16, с другой стороны. Нижняя шарнирная точка 58 между нижней тягой 52 и нижней частью 42 смещена в продольном направлении и в направлении подъема относительно оси вращения А. Таким образом, нижняя шарнирная точка 58 смещена в сторону лонжерона в продольном направлении и расположена под осью вращения А в направлении подъема, как показано на фиг. 2.
Верхняя тяга 54 шарнирно соединена с верхней частью 60 осевой буксы, с одной стороны, и с концом верхней части 48 лонжерона 16, с другой стороны. Верхняя шарнирная точка 62 между верхней тягой 54 и верхней частью 60 смещена в продольном направлении и в направлении подъема относительно оси вращения А. Таким образом, верхняя шарнирная точка 62 смещена наружу колесной тележки в продольном направлении и расположена над осью вращения А в направлении подъема, как показано на фиг. 2.
Таким образом, нижняя 58 и верхняя 62 шарнирные точки расположены с двух сторон от оси вращения А в продольном направлении и в направлении подъема. Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 2, нижняя 58 и верхняя 62 шарнирные точки и ось вращения А совмещены по прямой, имеющей наклон относительно продольного направления и направления подъема.
Поскольку нижняя 52 и верхняя 54 тяги являются идентичными, нижняя шарнирная точка 64 между нижней тягой 52 и нижней частью 56 лонжерона и верхняя шарнирная точка 66 между верхней тягой 54 и верхней частью 48 лонжерона смещены относительно друг друга в продольном направлении и в направлении подъема.
Таким образом, шарнирные точки 58, 62, 64, 66 образуют параллелограмм, деформирующийся в зависимости от движения тяг, задаваемого движением лонжерона 16 относительно осевой буксы 18. Такой деформирующийся параллелограмм позволяет воспринимать прикладываемые усилия между рамой и катящейся частью колесной тележки в направлении подъема и воспринимать момент, создаваемый в результате консольной установки упругого элемента относительно оси вращения А, то есть установки, смещенной в продольном направлении и в направлении подъема, упругого элемента 28 относительно оси вращения А.
В описанной выше колесной тележке 10 габарит рамы 12 в направлении подъема уменьшился, так как высота h’, на которой расположен лонжерон 16, может быть меньше высоты h колеса, как было указано выше, и одновременно сохранено эффективное устройство 20 первичной подвески, выполненное с возможностью подвески рамы относительно осевой буксы 18.
Такая колесная тележка наиболее адаптирована для железнодорожных вагонов с низким полом, в которых желательно, чтобы низкий пол был также расположен над колесной тележкой без ограничения свободного объема напротив тележки. Например, это относится к двухэтажному железнодорожному вагону, в котором соединительный проход, соединяющий два вагона и расположенный над колесной тележкой, тоже имеет два этажа.
В таком железнодорожном вагоне соединительный проход содержит нижний пол, соединяющий нижние полы двух смежных вагонов, и верхний пол, соединяющий верхние полы этих двух вагонов, при этом нижний пол проходит над колесной тележкой. Поскольку лонжероны 16 рамы расположены на меньшей высоте, высоту нижнего пола соединительного прохода можно уменьшить, что позволяет увеличить свободное пространство в соединительном проходе.
Такую колесную тележку можно также использовать, когда она находится под вагоном с опущенным нижним полом.