ЧЕТЫРЕХБУКСОВАЯ КОЛЕСНАЯ ПАРА С ОСЕВОЙ СТАБИЛИЗАЦИЕЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
AXIALLY STABILISED FOUR-AXLE BOX WHEEL PAIR FOR RAILROAD ROLLING STOCK

Предлагаемое изобретение относится к области вагоностроения и может быть использовано при создании тележек железнодорожного вагона с повышенным ресурсом, а именно к элементам, лежащим в основе конструкции транспортных средств, и предназначено для использования в ходовой части подвижного состава железных дорог. Данное устройство обеспечивает заданные (повышенные) параметры движения за счет рассеивания каналов передачи динамических внешних воздействий и дезинтегрирует проходящий по оси колесной пары канал вредных вибраций узлов и деталей.
Устройство обеспечивает минимизацию паразитных связей, проявляющихся при движении колесной пары, которые вызывают износ элементов подвижного состава и верхнего строения пути с общим сокращением ресурса, особенно со скоростями движения выше 160 км/ч.
Целью изобретения является разработка форвард-конструкции колесной пары подвижного состава железнодорожного транспорта, обеспечивающей при заданном (нормативном) уровне надежности транспортного средства повышенные технико-экономические показатели, в том числе при монтаже и эксплуатации как предлагаемого устройства, так и вагона в целом.
Поставленная цель достигается тем, что в самоподстраивающейся схеме движения и взаимодействия деталей и элементов колесной пары встроен развязывающий сумматор, который, сохраняя полезные связи и воздействия, в то же время смягчает вредные, которые возникают в транспортном средстве при проходе сложных профилей, в том числе трехмерных, а также при износах узлов и деталей, близких к предельно-допустимым.
Предлагаемая конструкция по сравнению с известными в данной области техники решениями позволяет увеличить нагрузку на колесо до 40 т и более, реализовать эффективное увеличение скорости движения на прямых участках и снизить износы деталей и узлов при проходе сложных профилей.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, принята стандартизованная двухбуксовая колесная пара [1] (фиг.1), где 1 - буксовый узел с любым типом подшипника, в том числе кассетным, 2 - ось колесной пары с напрессованными колесами - 3.
Недостатком такой конструкции является развитие автоколебаний виляния, конструктивной причиной которых является профиль катания колес, жестко объединенных общей осью. Как частный случай - повышенная вероятность схода с рельс при расширенной колее, в том числе бесстыковых путей.
Известен ряд конструкций железнодорожных тележек для грузовых вагонов [2], [3], [4], [5], выполненных на основе данной колесной пары. Указанные тележки имеют два существенных недостатка: ограничение по скорости движения в прямых участках пути, так как по превышении ими некоторого критического значения скорости появляются автоколебания виляния, которые ведут к повышенному воздействию на путь, возникает опасность схода с рельсов; при движении в кривых действуют существенные боковые силы вследствие проскальзывании колес по рельсам при повороте тележки из-за вписывания в кривые.
Известны также конструкции, устраняющие виляние благодаря раздельному вращению колес [6]. Однако испытания тележек с жесткими колесными парами, имеющими раздельное вращение колес наряду с полученным положительным эффектом - устранением автоколебаний виляния имели и отрицательный - конструктивная сложность при изготовлении и эксплуатации.
Известны конструкции, которые позволяют устранить второй недостаток (существенные боковые силы). Это применение в тележках с традиционными колесными парами устройств для радиальной установки колесных пар в кривых. (Патент США 4655143, заявка Франции 2510962, заявка ЕПВ 0258502, патент США 4648376).
Такие устройства имеют рычажную связь с кузовом. Эти тележки, обладая меньшим воздействием на путь в кривых участках пути, более подвержены вилянию в прямых, так как поворот одной колесной пары относительно своей вертикальной оси сопряжен с поворотом второй колесной пары, что не препятствует, а наоборот, способствует повороту тележки относительно оси пути и является источником интенсивных колебаний экипажа в прямой.
Отличием предлагаемой четырехбуксовой колесной пары с осевой стабилизацией от прототипа является то, что изобретение имеет цель устранить указанные недостатки при движении как в прямых, так и в кривых участках пути.
Цель достигается введением развязывающего сумматора, после чего устройство может быть конструктивно связано как с известными конструкциями тележек, так и в других вариантах экипажной части подвижного состава железнодорожного транспорта.
На фиг.2 представлена четырехбуксовая колесная пара с осевой стабилизацией, которая содержит два ведомых колеса 2, буксовый узел 1, ось правого и левого модуля 3, фиксирующую пружину 4 и предохранительную втулку 5.
При движении по кривой каждое колесо совершает вращение с разной угловой скоростью. При этом пружина сумматора фиксирует колесную пару в колее, а предохранительная втулка передает возможное боковое воздействие с одного колеса на другое.
Четырехбуксовая колесная пара с осевой стабилизацией позволяет повысить передаваемую нагрузку за счет двухбуксовой симметричной схемы передачи ее на каждое колесо, уменьшить износ узлов и деталей ходовой части вагонов при вписывании в кривые, снизить энергозатраты на движение подвижного состава за счет уменьшения виляния (рыскания) тележек и уменьшить боковые силы, возникающие при взаимодействии подвижного состава и пути.
Сущность изобретения: предлагается применить в ходовой части подвижного состава железнодорожного транспорта, в том числе в тележках грузовых и пассажирских вагонов. Для смягчения (устранения) отрицательных силовых связей встроен развязывающий сумматор, который сохраняет при этом полезные связи и воздействия, возникающие в транспортном средстве при проходе сложных профилей, в том числе трехмерных, а также при износах узлов и деталей, близких к предельно-допустимым.
Использованные источники
1. Вагоны. Конструкция, теория и расчет. Под ред. Л.А.Шадура. Издание третье, переработанное и дополненное. Москва. Транспорт. 1980.
2. Гейлер М.П., Копылова Г.Г. Тележка железнодорожного вагона. Авторское свидетельство СССР №1245477. 1986.
3. Решетов Л.Н., Каганова В.В., Решетов Н.Л. Грузовая тележка рельсового подвижного состава. Авторское свидетельство СССР №1206152. 1986.
4. Гейлер М.П. Тележка железнодорожного вагона. Авторское свидетельство СССР №1142342. 1985.
5. Ким Нам Су, Осадчук Г.И., Гасанов О.Ш., Бобровская И.И., Ким В.Н. Двухосная железнодорожная тележка. Авторское свидетельство СССР №1093589. 1984.
6. Н.М.Гайдаров. Колесная пара для различной ширины колеи. Авторское свидетельство СССР №1004181. 1978.