КОЛЕСНАЯ ПАРА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Решение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к средствам снижения износа колеса и рельса при движении по криволинейным участкам пути, а следовательно, снижения опасных ситуаций.
При движении по криволинейному участку пути между колесом и рельсом создается продольное и поперечное скольжение, являющиеся причинами износа. Наиболее опасна сила трения на гребне переднего внешнего колеса (по ходу движения).
Известна тележка железнодорожного транспортного средства (см. патент РФ №2168429, В61F 5/00, 5/02, опуб. 10.06.2001 г.), где снижение бокового давления гребней колес на рельс обеспечивается автоматической установкой осей колесных пар тележек при их движении по кривым. Однако эта конструкция решает лишь проблему устранения поперечного скольжения колес по рельсу.
Известна тележка железнодорожного вагона, в которой снижение динамических нагрузок, уменьшение сопротивления движению в кривых, снижение износа реборд колес и рельсов достигается за счет рационального угла установки балансиров и осей колесных пар по радиусу кривой (см. патент РФ №2274571, В61F 5/02, 5/26, 5/38, опуб. 20.04.2006 г.). Однако эта система достаточно сложна и также решает лишь проблему устранения поперечного скольжения колеса по рельсу.
В качестве прототипа принята колесная пара тележки железнодорожного вагона, (см. учебник Железные дороги, общий курс, изд. «Транспорт», 1991 г., с.147), как наиболее близкая по конструкции. Колесная пара состоит из оси и двух наглухо укрепленных на ней колес, воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на рельсы. Поверхность катания колес имеет коническую форму (1:20 в середине и 1:7 у наружного края), что способствует сохранению во время движения среднего положения колесной пары в колее, облегчает прохождение в кривых и предотвращает образование неравномерного проката по ширине колеса. С внутренней стороны по отношению к колее поверхность катания ограничена гребнем, не допускающим схода колесной пары с рельсов.
Однако этих мероприятий недостаточно и опасность возникновения аварийных ситуаций сохраняется. При движении на криволинейных участках пути вследствие разности проходимых расстояний внутренним и внешним колесами, колеса обязательно двигаются со скольжением. По этой причине на одном из колес образуется сила трения сцепления или тяга колеса. Тяга создает момент силы относительный шкворня тележки,
который вызывает нормальную силу давления гребня переднего по направлению движения внешнего колеса на боковую поверхность рельса Возникающая при этом сила трения на гребне колеса является причиной накатывания колеса на рельс, что увеличивает вероятность аварийной ситуации.
Возникающая сила трения на гребне внешнего колеса и рельса вызывает ускоренный износ гребня колеса и рельса.
Кроме того, сила трения на гребне внешнего колеса и рельса тормозит движение колесной пары и увеличивает энергозатраты.
Недостатком является также существенное увеличение, вследствие тяги на внутреннем или внешнем колесах, нормальной силы давления на боковую поверхность внешнего рельса, что может вызвать горизонтальный выброс рельса.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - снижение аварийности железнодорожного транспорта при движении по криволинейным участкам пути.
Технический результат - устранение продольного скольжения и тяги на колесе колесной пары, уменьшение силы трения на гребне внешнего колеса, уменьшение силы нормального давления гребня внешнего колеса на боковую поверхность рельса.
Этот технический результат достигается тем, что колесная пара тележки железнодорожного вагона, включающая посаженные на ось колеса, снабжена устройством, устраняющим продольное скольжение колес по рельсу, выполненным в виде жестко установленной на оси двусторонней пяты с двусторонним подпятником, установленным в корпусе, и опорного подшипника, установленного в ступице колеса, а корпус жестко соединен с колесом.
Пята совместно с корпусом воспринимает осевую нагрузку со стороны рельс, опорный подшипник воспринимает радиальную нагрузку со стороны вагонной тележки, в результате обеспечивается независимое вращение колес колесной пары.
Предлагаемое устройство приведено на чертеже. Колесная пара тележки железнодорожного вагона включает колеса 1, 2, посаженные на ось 3, и снабжена устройством 4, устраняющим продольное скольжение колес 1, 2 по рельсу. Устройство 4 выполнено в виде жестко установленной на оси 3 двусторонней пяты 5, состоящей из жестко посаженной на ось ступицы с гребнем, образующих одно тело, и двустороннего подпятника 6 в виде упорного подшипника скольжения или качения, установленного в корпусе 7, жестко соединенном с колесом, и закрытом крышкой 8, состоящей из двух частей, скрепленных с корпусом 7 болтовым соединением. В ступице колеса установлен
опорный подшипник 9, воспринимающий радиальную нагрузку со стороны вагонной тележки.
Устройство может быть установлено на любом колесе пары.
Колесная пара работает следующим образом.
При движении на криволинейном участке железнодорожного пути проходимые внутренними и внешними колесами расстояния разные. Каждое из колес вращается независимо от другого, поэтому продольное скольжение устраняется. Пята 5 совместно с корпусом 7 воспринимает осевую нагрузку со стороны рельс, а опорный подшипник 9 - радиальную нагрузку со стороны вагонной тележки, в результате обеспечивается независимое вращение колес пары, устраняется сила тяги на колесе. Вследствие устранения тяги на внутреннем колесе пары в 2-3 раза уменьшается сила нормального давления гребня 10 внешнего колеса на боковую поверхность рельса. Соответственно нормальному давлению уменьшается сила трения на гребне 10 внешнего колеса, что уменьшает вероятность накатывания колеса на рельс и снижает возможность аварийной ситуации.
Уменьшение силы трения на гребне 10 внешнего колеса уменьшает вероятность накатывания колеса на рельс, что снижает аварийность, в 2-3 раза уменьшается износ гребня 10 и наружного рельса.
Устранение силы трения на гребне в 2-3 раза уменьшает энергозатраты на движение экипажа.
Монтаж устройства осуществляется при сборке колесной пары - посадке колес на ось.