Узел соединения корпуса редуктора ведущей колесной тележки с рамой локомотива игрушечной железной дороги

Данная полезная модель относится к игрушечным железным дорогам, имеющим локомотивы с ведущими колесными тележками, в частности - к узлам соединения редукторов с рамами или корпусами локомотивов.
Известна система крепления тележки к кузову модели вагона или локомотива, содержащая магнитный или намагничиваемый подпятник рамы тележки, опирающаяся на него пята, выполненная из закрепленного в кузове постоянного магнита, и периферийные опоры или скользуны, при этом соединение при установке тележки на вагон центрируется шкворнем, либо жестко закрепленным в подпятнике тележки с возможностью свободного вращения в пяте кузова, либо установленным подвижно для сочетания функции центрирующего элемента и элемента трансмиссии привода тележек, расположенного в кузове модели, причем постоянные магниты ориентированы соприкасающимися гранями разноименными полюсами (RU 2392027 С2, 20.06.2010). Аналоги: US 5980358 А, 09.11.1999; US 4799431 A, 24.01.1989; SU 1801023 A3, 07.03.1993; SU 1807882 A3, 07.04.1993; RU 2316724 C1, 10.02.2008; DE 3343194 A1, 28.06.1984.
Известен редуктор трехосной тележки действующей модели локомотива, включающий корпус с размещенными в нем ведущей и тремя ведомыми шестернями, из которых ведомые шестерни выполнены идентичными и предназначены для установки на осях колесных пар с возможностью совместного с ними вращения, ведущая шестерня установлена на оси, параллельной осям колесных пар, с возможностью вращения во взаимодействии с шестерней привода, и раздаточный механизм, передающий крутящий момент от ведущей шестерни к ведомым шестерням, отличающийся тем, что раздаточный механизм выполнен в виде шести промежуточных шестерен на осях, параллельных осям колесных пар, установленных по три последовательно между ведомыми шестернями с возможностью вращения во взаимодействии: крайние из трех - с соответствующими центральными промежуточными шестернями с одной стороны и с соответствующими ведомыми шестернями - с другой стороны, при этом одна из центральных промежуточных шестерен является ведущей шестерней, а упомянутые крайние промежуточные шестерни выполнены идентичными (RU 197749U1, 26.05.2020). Аналоги: US 988940 A1, 04.04.1911; US 6572434 B2, 03.06.2003; SU 250974 A1, 26.08.1969; RU 146099 U1, 27.09.2014.
Известна действующая модель локомотива, включающая переднюю и заднюю тележки, корпус редуктора с интегрированными в него колесными парами и закрепленным сверху корпусом червячной пары привода редуктора с образованием кинематической связи колесные пары - редуктор - входной вал червячной пары, монтажную платформу с выполненными в ней передним и задним пазами для размещения в них с зазором корпусов червячных пар привода редуктора соответственно передней и задней тележек и предназначенную для монтажа на ней функциональных и декоративных элементов локомотива, и размещенный в центральной части монтажной платформы двигатель с двухсторонним выходным валом, причем каждое из обоих окончаний выходного вала двигателя и выходной вал соответствующей червячной пары кинематически связаны карданным валом с двумя крестовинами, соответственно ближней к одному из окончаний выходного вала двигателя и ближней к входному валу соответствующей червячной пары, и взаимодействующими с упомянутыми крестовинами четырьмя вилками со сквозными отверстиями в вильчатых окончаниях, оси которых попарно взаимно перпендикулярны, две из которых установлены с возможностью вращения в плоскостях, перпендикулярных оси карданного вала, одна из двух других установлена с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси входного вала соответствующей червячной пары, а вторая установлена с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси выходного вала двигателя, отличающаяся тем, что в монтажной платформе выполнены два вертикальных сквозных отверстия, каждое из которых образует внутреннюю цилиндрическую поверхность скольжения и расположено так, что его ось лежит в плоскости вращения оси сквозного отверстия ближней к входному валу соответствующей червячной пары вилки и пересекает ось вращения этой вилки, каждая из тележек снабжена вертикальным цилиндрическим выступом, образующим внешнюю цилиндрическую поверхность скольжения и размещенным в соответствующем вертикальном сквозном отверстии во взаимодействии с его внутренней цилиндрической поверхностью скольжения и возможностью горизонтального поворота соответствующей тележки относительно соответствующего вертикального цилиндрического выступа (RU 197764 U1, 28.05.2020). Аналоги: RU 2392027 C2, 20.06.2010; SU 1801023 A3, 07.03.1993; JP 2000325672 A, 28.11.2000; US 3076288 A1, 05.02.1963.
Известна действующая модель локомотива, включающая переднюю и заднюю тележки, каждая из которых содержит корпус редуктора с интегрированными в него колесными парами и закрепленным сверху корпусом червячной пары привода редуктора с образованием кинематической связи колесные пары - редуктор - входной вал червячной пары, монтажную платформу с выполненными в ней передним и задним пазами для размещения в них с зазором корпусов червячных пар привода редуктора соответственно передней и задней тележек и предназначенную для монтажа на ней функциональных и декоративных элементов локомотива, и размещенный в центральной части монтажной платформы двигатель с двухсторонним выходным валом, причем каждое из обоих окончаний выходного вала двигателя и выходной вал соответствующей червячной пары кинематически связаны карданным валом с двумя крестовинами, соответственно ближней к одному из окончаний выходного вала двигателя и ближней к входному валу соответствующей червячной пары, и взаимодействующими с упомянутыми крестовинами четырьмя вилками со сквозными отверстиями в вильчатых окончаниях, оси которых попарно взаимно перпендикулярны, две из которых установлены с возможностью вращения в плоскостях, перпендикулярных оси карданного вала, одна из двух других установлена с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси входного вала соответствующей червячной пары, а вторая установлена с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси выходного вала двигателя, причем в монтажной платформе выполнены два вертикальных сквозных отверстия, каждое из которых образует внутреннюю цилиндрическую поверхность скольжения и расположено так, что его ось лежит в плоскости вращения оси сквозного отверстия ближней к входному валу соответствующей червячной пары вилки и пересекает ось вращения этой вилки, каждая из тележек снабжена опорной площадкой, предназначенной для опоры на нее монтажной платформы, с размещенным на ней вертикальным цилиндрическим выступом из упругоподатливого конструкционного пластика, образующим внешнюю цилиндрическую поверхность скольжения и установленным в соответствующем вертикальном сквозном отверстии во взаимодействии с его внутренней цилиндрической поверхностью скольжения и возможностью горизонтального поворота соответствующей тележки относительно монтажной платформы, при этом упомянутый цилиндрический выступ снабжен расположенным сверху упорным окончанием круглого сечения, предназначенным для фиксации на нем монтажной платформы, вертикальным пазом на всю его высоту, ориентированным вдоль тележки и разделяющим упомянутый цилиндрический выступ на два полувыступа, и вертикальных зон пониженной жесткости, выполненных в виде вертикальных канавок по центру внешней цилиндрической поверхности стенок полувыступов на участке между упомянутой опорной площадкой и упорным окончанием цилиндрического выступа, при этом упорное окончание усечено в вертикальных плоскостях, перпендикулярных упомянутому вертикальному пазу и касательных к цилиндрическому выступу (RU 197721 U1, 20.05.2020 - прототип). Аналоги прототипа: US 2019690 A1, 05.11.1935; US 3140783 A1, 14.07.1964; JP 3195260 B2, 06.08.2001; US 2774311 A1, 18.12.1956).
Общими признаками прототипа и представленного в описании узла является то, что прототип и полезная модель имеют узлы соединения корпуса редуктора ведущей колесной тележки с рамой локомотива, каждый узел соединения содержит шкворень, одним концом соединенный с рамой локомотива, а другим концом соединенный с корпусом редуктора.
Прототип имеет сравнительно сложную конструкцию, отрицательно влияющую на надежность работы ведущей тележки и локомотива вследствие того, что жесткость элементов узла соединения отрицательно влияет на надежность контакта ведущих колес тележки с рельсами рельсового пути при движении тележки по рельсовому пути, имеющему продольные и поперечные неровности, уклоны, стрелки и радиусные участки, а цилиндрический выступ из упругоподатливого конструкционного пластика (шкворень) не отвечает требованиям стабилизации и восстановления элементов узла в проектное положение после снятия нагрузки с упругоподатливого шкворня. В результате надежность известного соединения редуктора и тележки с рамой локомотива является неудовлетворительной не отвечающей требованиям надежного качения тележки по рельсовому пути, имеющему продольные и поперечные неровности, уклоны, стрелки и радиусные участки.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы ведущей колесной тележки локомотива игрушечной железной дороги за счет обеспечения постоянного контакта колесных пар с рельсами и исключения возможности схода с рельс в процессе движения локомотива по рельсовому пути, имеющему продольные и поперечные неровности, уклоны, стрелки и радиусные участки.
Технический результат полезной модели получен узлом соединения корпуса редуктора ведущей колесной тележки с рамой локомотива, содержащим шкворень, одним концом соединенный с рамой локомотива, а другим концом соединенный с корпусом редуктора, отличающимся тем, что шкворень выполнен с пластиной, имеющей на боковых сторонах защелки для фиксации шкворня неподвижно на раме локомотива, при этом на нижней плоской поверхности пластины шкворня выполнены полукруглые выступы, расположенные поперек пластины для обеспечения качания пластины в вертикальной плоскости, пластина опирается выступами на корпус редуктора, шкворень расположен между выступами пластины, центральная ось шкворня расположена на пластине симметрично между защелками, ось шкворня расположена на вертикальной продольной плоскости симметрии редуктора и совмещена с плоскостью расположения оси центральной ведомой шестерни редуктора и оси центральной (ведомой) колесной пары, крайние оси редуктора крайних колесных пар установлены в корпусе редуктора с возможностью их перемещения вверх-вниз относительно корпуса редуктора в вертикальной плоскости и влево-вправо в горизонтальной поперечной плоскости совместно с ведущими шестернями, центральная ось редуктора расположена в корпусе с возможностью ее перемещения вверх-вниз относительно корпуса редуктора в вертикальной плоскости и влево-вправо относительно корпуса редуктора в горизонтальной плоскости независимо от центральной ведомой шестерни, шкворень установлен в отверстии корпуса редуктора так, что редуктор имеет возможность поворота на шкворне в вертикальной и горизонтальной плоскостях в противоположные стороны относительно рамы локомотива.
Пластина шкворня жестко соединена со шкворнем или выполнена заодно со шкворнем методом литья.
На фиг. 1 показан узел соединения рамы редуктора с рамой локомотива в продольном разрезе.
На фиг. 2 - узел соединения рамы редуктора с рамой локомотива в поперечном разрезе.
На фиг. 3 - кинематическая схема возможных положений и подвижек шкворня в процессе работы узла.
На фиг. 4 - редуктор, связанный с рамой локомотива узлом соединения (вид снизу).
На фиг. 5 - редуктор ведущей колесной тележки с узлом соединения.
На фиг. 6 - схема расположения узла соединения на редукторе, а также возможных смещений осей колесных пар относительно узла соединения в вертикальной плоскости, вид на редуктор сбоку.
На фиг. 7 - шкворень узла соединения.
На фиг. 8 - схема возможных смещений колесных пар относительно корпуса редуктора в поперечной горизонтальной плоскости и защитный поддон редуктора, вид на редуктор снизу.
Узел соединения (фиг. 1) корпуса 1 редуктора ведущей колесной тележки с рамой 2 локомотива содержит шкворень 3 с жестко соединенной с ним (или выполненной заодно с ним) пластиной 4, имеющей на боковых сторонах защелки 5, предназначенные для фиксации шкворня неподвижно на раме 2. На нижней плоской поверхности пластины 4 шкворня (фиг. 7) выполнены полукруглые выступы 6, расположенные в поперечной плоскости пластины, совмещенной с шкворнем, для обеспечения качания пластины 4, опирающейся выступами 6 на корпус 1 редуктора, в ее продольной вертикальной плоскости. Шкворень 3 расположен между выступами 6 пластины. Центральная ось шкворня расположена на пластине симметрично между защелками 5. На заднем торце пластины 4, обращенной к корпусу редуктора 1 могут быть выполнены фаски 16 для обеспечения большего угла поворота редуктора относительно рамы в горизонтальной плоскости.
В корпусе 1 редуктора (фиг. 4) установлены оси 7 и 8, на которых жестко закреплены колеса 15 тележки. Оси 7 редуктора (фиг. 6) установлены в корпусе 1 редуктора с возможностью их перемещения относительно корпуса редуктора на величину s вверх и вниз в вертикальной плоскости и на величину z влево и вправо в горизонтальной плоскости совместно с закрепленными на них ведущими шестернями редуктора. Ось 8 установлена в корпусе 1 редуктора с возможностью ее перемещения относительно корпуса редуктора на величину t вверх и вниз в вертикальной плоскости и на величину z влево и вправо в горизонтальной плоскости независимо от средней ведомой шестерни, установленной на валу, жестко закрепленном на корпусе и имеющем вертикальный паз для монтажа оси 8 с установленными на ней колесами 15.
Шкворень 3 (фиг. 3) установлен в отверстии корпуса 1 редуктора так, что редуктор имеет возможность поворота на шкворне в вертикальной плоскости (показана стрелками 9) и в горизонтальной плоскости (показана стрелками 10), причем поворот возможен в противоположные, показанные стрелками стороны, относительно рамы 2 локомотива (фиг. 4) на угол, обеспечиваемый конструкцией локомотива, или ограниченный фасками 16 пластины 4.
В нижней части корпуса 1 редуктора (фиг. 5, 6, 8) имеется поддон 11 редуктора с защитными полукруглыми элементами 12. Поддон соединен с корпусом 1 с возможностью демонтажа без полной разборки редуктора. Редуктор имеет входной вал 13, соединенный с электродвигателем (не показан) привода ведущей колесной тележки, на валу 13 закреплен червяк 14, кинематически соединенный с шестернями редуктора и с осями 7 редуктора, на которых закреплены колеса 15 тележки.
Работает узел соединения следующим образом. От электродвигателя и приводных валов (не показаны) момент вращения через вал 13, червяк 14 и шестерни редуктора передается на оси 7 редуктора и далее - на колеса 15 ведущих осей колесной тележки. При вращении колес возникает тяговое усилие на тележке, которое передается на узел соединения ведущей тележки с рамой 2 локомотива.
При взаимодействии рамы 2 локомотива с ведущей тележкой через узел соединения, тяговое усилие от тележки передается на шкворень 3 узла, пластину 4 и защелки 5, которые соединены с рамой 2 локомотива.
В процессе прохождения локомотива по неровностям, уклонам и радиусным участкам пути железной дороги, на колесах 15 тележки возникают вибрационные, ударные и смещающие нагрузки, которые гасятся динамикой движения поезда и возможностью смещения колесных пар тележки в вертикальных и горизонтальных направлениях относительно корпуса редуктора и рамы тележки, а также возможностью качания пластины 4 и шкворня 3 на полукруглых выступах 6 относительно корпуса редуктора, на который опираются выступы 6.
Перемещения осей редуктора в указанных плоскостях относительно корпуса редуктора в совокупности с качанием пластины и шкворня узла соединения позволяют ведущей колесной тележке без потери контакта колес с рельсами перемещаться по рельсовому пути, имеющему минимально возможные радиусы закругления в плане, повторяя возможные уклоны пути и его неровности.
В итоге полученный технический результат положительно влияет на надежность работы ведущей колесной тележки и надежность работы локомотива при движении по рельсовому пути, имеющему продольные и поперечные неровности, уклоны, стрелки и радиусные участки.