ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Решение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к тележкам железнодорожных вагонов. Рамы существующих тележек железнодорожных вагонов обладают большой жесткостью. Оси колесных пар, установленные на жесткие рамы, параллельны. Условие параллельности осей колесных пар является причиной мгновенно-винтового движения колесных пар при движении их на криволинейных участках железнодорожного пути. Мгновенно-винтовое движение тел всегда происходит со скольжением по мгновенно-винтовой оси. Для колесных пар это скольжение является поперечным по отношению к рельсам (Л.Г.Лойцанский, А.И.Лурье. Курс теоретической механики, т.1. М., Наука, 1982, с.274). Поперечное скольжение колес вызывает поперечные силы трения, приложенные как к рельсам, так и колесам. Величина поперечных сил трения соизмерима с величиной силы тяги на колесах локомотива.
Поперечные силы трения являются причиной ускоренного износа рельс и колес, увеличения энергозатрат на движение составов вагонов, увеличение вероятности аварийной ситуации вследствие возможности накатывания колес на рельсы и бокового выброса рельс.
В теоретической механике установлено, что скольжение будет отсутствовать, если тело (колесная пара) будет находиться в сферическом движении. Для осуществления режима сферичности движения необходимо условие пересечения геометрических осей колесной пары и закругления железнодорожного пути; или, что то же,: оси колесных пар должны быть параллельны радиусам кривизны железнодорожного пути.
Известна конструкция тележки железнодорожного транспортного средства в соответствии с патентом РФ №2168429, В61F 5/02, опуб. 2001.06.10. Тележка железнодорожного вагона содержит раму, колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, гасители колебаний, боковые упоры, тормозное устройство. Рама выполнена в виде единой конструкции и опирается на буксы через поводки, оси поводков, соединяющие верхние кронштейны букс с концевыми кронштейнами рамы, расположены над осями колесных пар. Технический результат этого решения - автоматическая установка осей колесных пар тележек железнодорожных транспортных средств при их движении по кривым вследствие действия центробежной силы вагона.
Однако эта конструкция не эффективна по следующим причинам.. На криволинейном пути центробежная сила вагона уравновешивается путем возвышения наружного рельса над внутренним, поэтому центробежная сила не может правильно установить оси колесных пар. Центробежная сила зависит от скорости движения вагона, следовательно, на каждом радиусе криволинейного пути состав должен двигаться с определенной, соответствующей радиусу, скоростью; машинист должен либо тормозить, либо разгонять состав на каждом радиусе.
Следовательно, остается вероятность аварийной ситуации вследствие накатывания колес на рельс и возможности бокового выброса рельса, имеет место повышенный износ боковых поверхностей головок рельс, повышаются энергозатраты в связи с преодолением сил трения.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - снижение вероятности аварийных ситуаций, снижение энергозатрат.
Технический результат - снижение износа боковых поверхностей головок рельс за счет исключения поперечного скольжения колес и повышение надежности автоматической установки осей колесных пар за счет придания относительной «свободы» раме.
Этот технический результат достигается тем, что в тележке железнодорожного вагона, содержащей раму, колесные пары с буксами, пружины рессорного подвешивания, гасители колебаний, боковые упоры, тормозное устройство, рама выполнена из двух полурам, соединенных между собой шкворневой балкой, которая скреплена с ними посредством шкворней, установленных в пяте на рамных подпятниках полурам и закрепляемых на посадочных местах шкворневой балки, причем шкворень расположен в вертикальной плоскости, проходящей через ось колесной пары.
Шкворень - см. орфографический словарь русского языка под ред. С.Г.Бархударова, С.И.Ожегова и А.Б.Шапиро. «Советская энциклопедия», М., 1967.
Предлагаемое выполнение рамы обеспечивает автоматическую установку колесной пары в направлении центра кривизны железнодорожного пути, устраняет поперечное скольжение колес, рамный шкворень разгружается от изгибных напряжений от веса кузова вагона.
Предлагаемая тележка железнодорожного вагона приведена на чертеже - вид сбоку с узлом установки шкворня (вырыв). Она включает раму 1, колесные пары 2 с буксами 3, пружины рессорного подвешивания 4, гасители колебаний 5, боковые упоры 6, тормозное устройство 7. Рама 1 выполнена из двух полурам 8, 9, соединенных между собой шкворневой балкой 10 посредством шкворней 11, установленных в пяте 12 на рамных подпятниках 13. В верхней части шкворни 11 закреплены на плоских посадочных местах
14 (плечах) балки 10. В центре балки 10 установлен центральный подпятник 15 для соединения тележки с кузовом вагона. Шкворни 11 расположены в вертикальной плоскости, проходящей через ось колесной пары. Любое их смещение вызовет перекос рамы. Тележку монтируют следующим образом. Устанавливают полурамы 8, 9 с подпятником 13 и пятой 12 на колесные пары 2 т.о., что полурамы 8, 9 тележки опираются на буксы 3 через пружины рессорного подвешивания 4. Устанавливают шкворневую балку 10 т.о., что отверстия в ее посадочных местах 14 в виде плоских плеч центрируются на пятах 12. Выступающий конец шкворня 11 закрепляют на верхней плоской стороне пяты 12. На центральный подпятник 15 балки 10 устанавливают кузов вагона.
При движении тележки с вагоном обеспечивается свободный поворот полурам 8, 9 и балки 10 под воздействием рельсов на грани колес. Устанавливается нужное положение осей колесных пар. Сила воздействия рельс на грани колес незначительна по величине, т.к. преодолевает только силу трения в шкворневом подпятнике, работающем на смазке.
Предлагаемое устройство не сложно по конструкции, надежно в работе, обеспечивает достижение поставленного технического результата.