БЕСЧЕЛЮСТНАЯ ТЕЛЕЖКА ЛОКОМОТИВА
LOCOMOTIVE NON-PEDESTAL BOGIE

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях тепловозов и электровозов.
Известен локомотив (тепловоз ТЭП60), описанный в книге «Конструкция и динамика тепловозов. Изд. 2-ое. Под ред. В.Н. Иванова. М.: Транспорт, 1974 г. », на стр. 10-11 представлены материалы по его конструктивному исполнению. Такой тепловоз (рис. 4 стр. 11) состоит из кузова с размещенным в нем силовой установкой и вспомогательным оборудованием, который установлен на две тележки, содержащие колесные пары с буксами поводки, рессорное подвешивание и тяговые электродвигатели. Несмотря на эффективность использования, этот локомотив обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что при его движении по прямому участку пути наблюдается виляние колесных пар, которое приводит к износу гребней колес колесных пар его колесно-моторных блоков. В то же время при движении локомотива по участку кривой пути его колесные пары не способны располагаться радиально относительно центра его траектории. Все это приводит к интенсивному износу гребней колес колесных пар.
Известен также локомотив (тепловоз 2ТЭ116), описанный в книге «Конструкция, расчет и проектирование локомотивов». Учебник для студентов втузов А.А. Камаев и др. - М.: Машиностроение, 1981 г., где описана его конструкция и, в частности, на рис. 38 стр. 57 показана его тележка. Конструкция такой тележки аналогична вышеописанной, и поэтому недостатки ее в целом подобны тележке тепловоза ТЭП60.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является разработка такой конструкции тележки, которая позволила бы исключить подрез гребней колес при прохождении локомотивов, снабженных бесчелюстными тележками, как кривых, так и прямых участков рельсового пути.
Поставленная цель достигается тем, что на раме в поперечной ее плоскости параллельно осям колесных пар крайних колесно-моторных блоков и в ее средней части подвижно в направляющих установлены подпружиненные шлицевые втулки, контактирующие с криволинейной формы дисками, жестко закрепленными на валах моментных гидроцилиндров, установленных на раме тележки и соединенных трубопроводами как с золотником, взаимодействующим с кузовом тепловоза, так и с гидростанцией, расположенной в упомянутом кузове, и в них подвижно размещены шлицевые участки упругих стержней, установленных с возможностью упругих угловых перемещений в опорах рамы тележки, причем последние снабжены рычагами, концы которых выполнены в виде вилок, взаимодействующих с пальцами, жестко закрепленными на торцевых поверхностях букс колесных пар.
На фиг. 1 показан общий вид бесчелюстной тележки локомотива, вид сбоку, на фиг. 2 - ее же вид с торца, на фиг. 3 - один из ее узлов, предназначенный для управления угловых поворотов крайних колесных пар тележки.
Бесчелюстная тележка локомотива состоит из рамы 1, на которой жестко закреплены опоры рамы 2 с подвижно размещенными в них упругими стержнями 3, взаимосвязанными своими шлицами 4 с подпружиненными пружинами сжатия 5 шлицевыми втулками 6, подвижно установленными в неподвижных направляющих 7, жестко присоединенных к раме 1. Шлицевые втулки 6 контактируют с криволинейной формы дисками 8, жестко закрепленными на валах 9 моментных гидроцилиндров 10, которые с помощью кронштейнов 11 установлены на раме 1 тележки. Моментные гидроцилиндры 10 трубопроводами 12 соединены с гидрораспределителем 13, снабженным золотником 14, присоединенным к раме 1 тележки, а сам гидрораспределитель 13 также с помощью трубопроводов 15 соединен с гидростанцией 16, установленной в кузове 17 локомотива. Упругие стержни 3 жестко присоединены к рычагам 18, снабженным вилками 19, контактирующими с пальцами 20, жестко присоединенными к буксам 21 колесных пар 22, расположенных в тяговых электродвигателях 23. Колесные пары 23 расположены на рельсах 24.
Работает бесчелюстная тележка локомотива следующим образом.
При прямолинейном поступательном движении локомотива, например, по стрелке A все детали тележки находятся в таком положении, как это показано на фиг. 1-3. При этом виляние колесных пар 22, как это имеет место в известных конструкциях бесчелюстных тележек тепловозов (см. источники аналога и прототипа), не происходит за счет того, что рычаги 18 с вилками 19 не могут получить угловой поворот по стрелкам B в связи с достаточно высокой крутильной жесткостью упругих стержней 3, которая подобрана так, что боковые усилия P, приложенные к гребням колес и действующие, например, слева (фиг. 2), не могут произвести закрутку упругих стержней 3. Следует отметить, что при таком режиме движения указанная на фиг. 1 тележка будет перемещаться устойчиво на всех прямолинейных участках железнодорожного пути. Предположим теперь, что тепловоз вошел в кривую пути, при этом усилие P, приложенное к гребню колеса от рельса 24, будет весьма значительно и в практике лежит в пределах от 5,5 до 6,0 тонн. В этом случае, как видно, упругая угловая деформация упругих стержней 3 может быть весьма значительна, что не позволит колесной паре получить устойчивое движение в кривой. Однако в данном случае это не произойдет и вот почему. Как только тепловоз войдет в кривую пути, его кузов повернется относительно тележки на определенный угол, что позволит повернуться на некоторый угол и золотнику 14, и тогда такой поворот обеспечит ток рабочей жидкости по трубопроводам 12 из гидростанции 16 в моментные гидроцилиндры 10. А так как моментные гидроцилиндры 10 (вернее их штоки, они на чертежах не обозначены позицией) снабжены криволинейной формой, дисками 8, то и они, повернувшись, переместят собой шлицевые втулки 6 по стрелкам C относительно неподвижных направляющих 7, сжав при этом на некоторую величину пружину сжатия 5. Такое линейное перемещение шлицевых втулок 6 позволит увеличить жесткость упругих стержней 3 на кручение, а это в свою очередь создаст условия по исключению потери устойчивости движения колесных пар 22 при их угловом повороте в кривой рельсового пути. Чем больше будет величина углового поворота криволинейной формы дисков 8, тем будет выше жесткость упругих стержней 3 на кручение, которую можно определить по известной зависимости:
где G - модуль упругости материала;
Jp - момент инерции стержня;
- рабочая длина стержня;
d - диаметр стержня.
После перехода кривого участка пути подача давления рабочей жидкости в моментные гидроцилиндры 10 реверсируется и криволинейной формы диски 8 занимают исходное положение такое, как это показано на фиг. 2 и фиг. 3, а под действием ранее упруго сдеформированных пружин сжатия 5 шлицевые втулки 6 возвращаются в исходное положение. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно в зависимости от движения тепловоза по прямому участку пути и движения по кривым, характеризующим кривизну пути в правую или левую сторону.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения состоит в сравнении с известными конструкциями, так как оно направлено на повышение долговечности гребней колес колесных пар локомотивов.