УЗЕЛ ЛЮЛЕЧНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ КУЗОВА ЛОКОМОТИВА НА РАМЕ ТЕЛЕЖКИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам соединения рамы кузова локомотива с рамой тележки, допускающим самоустановку тележек при движении по криволинейным участкам пути.
Известен узел люлечного подвешивания кузова железнодорожного подвижного состава, содержащий тягу в виде цилиндрического стержня, концы которого закреплены посредством шарнирных соединений и кронштейнов на раме кузова и на раме тележки (авторское свидетельство СССР №1530512, В 61 F 5/06).
В данном устройстве длина тяги в виде цилиндрического стержня принята укороченной относительно его диаметра, что приводит при прохождении локомотивом кривых участков пути к чрезмерному увеличению возвращающей силы самоустановки тележки и соответственно к увеличению горизонтальных сил взаимодействия гребней колес с боковой поверхностью головки рельса и, следовательно, к более интенсивному износу этой пары трения.
Известен также узел люлечного подвешивания кузова локомотива на раме тележки, содержащий тягу в виде цилиндрического стержня, концы которого закреплены посредством шарнирных соединений и кронштейнов на раме кузова и на раме тележки (Бирюков И.В. Механическая часть тягового подвижного состава, М., «Транспорт», 1992 г., стр.264, рис.12.16).
В этом аналогичном устройстве длина тяги в виде цилиндрического стержня принята также укороченной относительно его диаметра, в связи с чем при прохождении локомотивом кривых участков пути возвращающая сила самоустановки тележки возрастает сверх оптимальной величины и соответственно возрастают горизонтальные силы взаимодействия гребней колес с боковой поверхностью головки рельса, что приводит к более интенсивному их износу.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является уменьшение возвращающей силы самоустановки тележки до необходимой оптимальной величины, определяемой условиями эксплуатации локомотива, и, соответственно, уменьшение горизонтальных сил воздействия гребней колес тележки на боковую поверхность головки рельса.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом узле люлечного подвешивания кузова локомотива на раме тележки, содержащем тягу в виде цилиндрического стержня, концы которого закреплены посредством шарнирных соединений и кронштейнов на раме кузова и на раме тележки, тяга в виде цилиндрического стержня выполнена увеличенной по длине L относительно его диаметра D в соотношении L/D=24÷32.
Выполнение цилиндрического стержня тяги увеличенным по длине позволяет уменьшить угол отклонения тяги от ее нейтрального положения при прохождении локомотивом кривых участков пути и соответственно уменьшить возвращающую силу самоустановки тележки до необходимой оптимальной величины.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что тяга в виде цилиндрического стержня выполнена увеличенной по длине L относительно его диаметра D в соотношении L/D=24÷32. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен узел люлечного подвешивания кузова локомотива на раме тележки, общий вид, на фиг.2 - схемы изменения величины возвращающей силы самоустановки тележки локомотива при минимальном отношении L/D=24 и максимальном отношении L/D=32.
Узел люлечного подвешивания кузова локомотива на раме тележки содержит тягу в виде цилиндрического стержня 1 (фиг.1), концы которого закреплены
посредством шарнирных соединений 2 и 3 и кронштейнов 4 и 5 соответственно на раме 6 кузова локомотива и на раме 7 тележки локомотива. Тяга в виде цилиндрического стержня 1 выполнена увеличенной по длине L относительно его диаметра D в соотношении L/D=24÷32. При этом предпочтительно увеличение длины тяги произведено путем заниженного расположения шарнирного соединения 2 на раме 6 кузова локомотива без изменения взаимного параллельного положения вертикальных осей симметрии «Х-Х» продольных балок рамы кузова и «Y-Y» продольных балок рамы тележки.
Узел люлечного подвешивания кузова локомотива на раме тележки работает следующим образом.
При прохождении локомотивом кривого участка пути рама 7 его тележки смещается в поперечном и продольном направлениях относительно рамы 6 кузова локомотива на определенную величину. При этом тяга в виде цилиндрического стержня 1, закрепленная своими концами в шарнирных соединениях 2 и 3 соответственно на раме 6 кузова локомотива и на раме 7 тележки локомотива, отклоняется от своего нейтрального положения на соответствующий угол, создавая возвращающую силу самоустановки тележки локомотива, величина которой изменяется пропорционально изменению угла отклонения цилиндрического стержня тяги от нейтрального положения. В результате того, что тяга в виде цилиндрического стержня 1 выполнена увеличенной по длине L относительно его диаметра D в соотношении L/D=24÷32, происходит адекватное уменьшение угла отклонения цилиндрического стержня тяги от нейтрального положения, обеспечивающее создание необходимой оптимальной величины возвращающей силы самоустановки тележки локомотива и, следовательно, существенное уменьшение горизонтальных сил воздействия гребней колес тележки локомотива на боковую поверхность головки рельса, позволяющее значительно сократить интенсивность их взаимного износа.
Достижение технического результата поясняется следующими расчетами по схеме взаимодействия сил, представленной на фиг.2
Величину возвращающей силы самоустановки тележки локомотива определяем по известной формуле:
F=G·tgα,
где:
F - возвращающая сила,
G - удельный вес кузова локомотива, приходящийся на один узел люлечного подвешивания,.
α - угол отклонение тяги от вертикальной оси.
где:
S - величина смещения тележки относительно кузова локомотива, мм.
l - длина тяги между шарнирными соединениями, мм.
Наибольшую возвращающую силу определяем по формуле:
max
mах
F=G·tgα
Наименьшую возвращающую силу определяем по формуле:
min
min
F=G·tgα
Рассмотрим достижение технического результата при различных значениях предложенного интервала соотношения L/D=24÷32. Принимая величину S смещения тележки относительно кузова равной, например, 80 мм. при соотношении L/D=22, принятом в прототипе, и l=470 мм, величина возвращающей силы F равна, -
Аналогично определяем возвращающую силу F при других значениях соотношения L/D из предложенного интервала:
при L/D=24, (l=570 мм.), F=0,1412 G;
при L/D=26, (l=670 мм.), F=0,1199 G;
при L/D-28, (l=770 мм.), F=0,1042 G;
при L/D-30, (l=870 мм,), F=0,0921 G;
min
при L/D=32, (l=970 мм.), F=0,0826 G.
Таким образом, приведенные расчеты показывают адекватное уменьшение возвращающей силы самоустановки тележки локомотива при увеличении соотношения длины тяги L относительно его диаметра D. При этом минимальное отношение L/D=24 принято из условия, что эта величина обеспечивает начальное достижение существенного технического результата. Максимальное отношение L/D=32 принято из условия конструктивных ограничений по нижнему габариту и достижения максимально возможного технического результата.