ДВУХОСНАЯ ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к двухосным тележкам грузовых вагонов, и предназначена для использования под существующими грузовыми вагонами и грузовыми вагонами нового поколения железных дорог с нагрузкой колесной пары на рельс до 230 кН (23,5 тс) и конструкционной скоростью движения 33 м/с (120 км/ч) без ограничений для эксплуатации по всей сети Российских железных дорог с шириной колеи 1520 мм, стран СНГ, а также Латвийской, Литовской и Эстонской Республик, при этом конструкция заявляемой тележки обеспечивает возможность ее использования также и на железных дорогах колеи 1435 мм.
Известна двухосная тележка грузового вагона содержащая центральное рессорное подвешивание, размещенное на двух боковых рамах, объединенных надрессорной балкой, гасители колебаний, колесные пары с буксовыми узлами, тормозную рычажную передачу. (кн. Вагоны. Под редакцией Л.А. Шадура, М, Транспорт, 1980, с.182)
Недостатками указанной тележки являются повышенное динамическое воздействие на путь из-за увеличенной массы необрессоренных частей и интенсивный износ трущихся поверхностей в узле опирания рамы на буксу и паре трения в клиновом фрикционном гасителе колебаний центрального рессорного подвешивания.
Двухосная тележка типа Y25 для грузовых вагонов европейских железных дорог имеет буксовое подвешивание, жесткую сварную Н-образную раму и две колесные пары с буксами (http://www.aswn.ru/design/pushcartscoach/cargo/tl8-100)
Рессорные комплекты, опирающиеся на кронштейны букс, состоят каждый из двух цилиндрических пружин разной высоты, что обеспечивает билинейную характеристику жесткости рессорного подвешивания. На каждой буксе установлен фрикционный гаситель колебаний переменного трения, который демпфирует вертикальные и боковые колебания. При этом создается возвращающий момент, ограничивающий виляние колесных пар. Тележка снабжена упругими скользунами. Тормозная рычажная передача обеспечивает двухстороннее тормозное нажатие колодок на колесную пару.
Ввиду особенностей конструкции фрикционного гасителя колебаний продольный зазор между буксой и рамой тележки отсутствует, что приводит к более жесткой фиксации колесных пар в тележке и к увеличению длины волны колебаний виляния. С другой стороны, отсутствие возможности радиальной установки колесных пар тележки при прохождении кривых приводит к росту направляющих усилий между колесом и рельсом и более сильному износу рельсов и гребней колес. Таким образом, тележка Y25 не предназначена для долговременной эксплуатации на колее шириной 1520, так как интенсивные перекосы этой колеи ведут к разрушению рамы тележек. Указанный недостаток является серьезным препятствием применения такой конструкции на железных дорогах РФ и других стран СНГ, имеющих большое количество кривых участков с радиусом менее 900 м и допускаемыми нагрузками на рельс 23,5-25 т.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели является двухосная тележка железнодорожного грузового вагона модели 18-100 «Уралвагонзавода» (кн. Вагоны. Конструкция, теория и расчет под. ред. Шадура Л.А. М.: Транспорт, 1980 г. - 440 с), содержащая боковые рамы с верхним, нижним и наклонным поясами, центральным рессорным проемом и опорными поверхностями буксовых проемов, надрессорную балку, скользуны, колесные пары с буксовыми узлами, тормозную рычажную передачу с шарнирными соединениями, центральное рессорное подвешивание с пружинами и фрикционными клиньями. Боковая рама выполнена в виде цельнолитой рамной конструкции, корпус роликовой буксы тележки выполнен в виде цилиндрического стакана, рессорный проем боковой рамы тележки выполнен в расчете на установку семипружинного рессорного комплекта и также оснащен клиновыми фрикционными гасителями колебаний, надрессорная балка выполнена в виде цельнолитого бруса равного сопротивления с цилиндрическим подпятником и скользунами жесткого типа. Балка снабжена технологическими отверстиями, а на концевых частях - наклонными поверхностями для установки фрикционных клиньев рессорного подвешивания, которые совместно с пружинными комплектами определяют ее положение относительно боковых рам.
Основными недостатками прототипа являются невысокий коэффициент запаса усталостной прочности литых деталей тележки из-за применения боковой рамы и надрессорной балки типовой конструкции из низкоуглеродистой стали и в связи с этим небольшой межремонтный период по пробегу вагона.
Недостатком известной тележки является также то, что боковые рамы нежестко связаны между собой надрессорной балкой и рессорными комплектами, в связи с чем в ней возникают продольные забегания рам относительно друг друга, достигающие 15-20 мм. Величина их обусловлена зазорами в буксах и величиной горизонтальной деформации пружин. Такая конструкция рам вызывает также маятниковые колебания их относительно собственных продольных осей. В результате забегания рам возрастает интенсивность виляния тележки, что ухудшает плавность хода вагона. Маятниковые колебания рам приводят к перекосам подшипников, неравномерной передаче нагрузок на его элементы и снижению срока службы буксовых узлов.
К недостаткам рессорного подвешивания относятся:
- большая жесткость пружин для порожнего или малозагруженного режима работы вагона;
- повышенный уровень коэффициента вертикальной динамики обрессоренных частей тележки, что приводит к увеличению интенсивности динамического воздействия на элементы верхнего строения пути и несущие элементы металлоконструкции вагона в целом.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является улучшение динамических характеристик тележки для железнодорожных грузовых вагонов с осевой нагрузкой до 23,5 тс. Применение заявляемой тележки как для эксплуатируемых грузовых вагонов, так и для вагонов нового поколения позволит снизить число отцепочных ремонтов при увеличении межремонтных пробегов и повысить пропускную способность железных дорог при существующей длине станционных путей.
Техническим результатом, получаемым при реализации заявляемой полезной моделью, является повышение надежности и долговечности тележки при одновременном упрощении и унификации конструкции за счет обеспечения гашения вертикальных колебаний на всех режимах движения, в том числе на прямых и кривых участках пути, а также за счет уменьшения степени износа, сокращения воздействия неподрессоренных масс, уменьшения воздействия на путь и повышения плавности хода.
Решение указанной задачи достигается тем, что двухосная тележка железнодорожного грузового вагона, содержащая две боковые рамы с буксовыми проемами, надрессорную балку, центральное подпятниковое место, боковые скользуны, колесные пары с буксовыми узлами на подшипниках, тормозную рычажную передачу с подвесными триангелями и тормозными колодками с односторонним нажатием, рессорное подвешивание, включающее пружины и фрикционные гасители колебаний, в отличие от прототипа надрессорная балка и боковые рамы выполнены в виде сплошных цельных штампо-сварных профилей, установленных с возможностью продольных перемещений относительно друг друга и соединены поворотными шарнирами, надрессорная балка установлена с возможностью упругих поперечных перемещений относительно боковых рам, жесткие боковые скользуны, подвески триангелей в местах соединения с боковыми рамами оборудованы сменными упругими втулками и предохранителями от выпадения осей, буксовые узлы снабжены адаптерами с конструктивными элементами упругой опоры в виде проволочных металлических подушек с жесткой пластиной, выполненными с возможностью взаимодействия с потолочной частью буксового проема боковой рамы, при этом в буксовых проемах боковых рам установлены улавливающие устройства.
Решение указанной задачи достигается также тем, что:
- в качестве подшипников буксовых узлов использованы двухрядные конические подшипники кассетного типа;
- центральное подпятниковое место выполнено съемным;
- трущиеся поверхности соединительных зон выполнены из полимерных материалов;
- пружины рессорного подвешивания выполнены витыми.
На чертежах представлена конструкция заявляемой тележки железнодорожного грузового вагона, где на фиг.1 изображен общий вид тележки,
на фиг.2 - вид сбоку,
на фиг.3 - вид сверху,
на фиг.4 - шарнирное соединение боковых рам.
Заявляемая тележка включает две колесные пары 1 с четырьмя буксовыми узлами на подшипниках 2, две боковые рамы 3, пружины рессорного подвешивания4, надрессорную балку 5, подпятниковое место 6, боковые скользуны 7, направляющие рессорные листы 8, триангели 9, адаптеры 10, подушки металлические проволочные 11 пластины 12, поворотные шарниры 13, связывающие боковые рамы 3; улавливающие устройства 14.
Боковые рамы 3 и надрессорная балка 5 составляют каркас тележки и выполнены в виде сплошных цельных штампо-сварных профилей, за счет чего повышается устойчивость движения (тихий ход).
Обе боковые рамы 3 соединены друг с другом поворотными шарнирами 13, за счет чего значительно снижается износ гребня бандажа на кривой пути.
При работе тележки ее взаимодействие с кузовом вагона осуществляется через центральное подпятниковое место 6 и соединительные элементы тормозного оборудования. При движении тележки с вагоном надрессорная балка 5 может перемещаться относительно боковых рам 3. Максимальное поперечное смещение (суммарное) надрессорной балки относительно боковых рам не превышает 40 мм. Адаптеры 10 буксовых узлов посредством конструктивных элементов упругой опоры виде проволочных металлических подушек 11 с жесткой пластиной 12 взаимодействуют с потолочной частью буксового проема боковой рамы 3, что обеспечивает ограниченную свободу перемещений колесных пар 1 относительно рам 3, исключая возможность кососимметричного защемления адаптеров 10 в направляющих боковых рам 3. Металлические проволочные подушки 11 на буксах колесных пар 1 способствуют снижению вибраций. Рессорное подвешивание тележки выполнено из витых пружин 4 и обеспечивает упругое восприятие и передачу динамических нагрузок в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Колесная пара 1 оборудуется буксовыми узлами с двухрядными коническими подшипниками 2 кассетного типа. Торцевое крепление буксовых подшипников осуществляется шайбой и болтами. Конструкция торцевого крепления подшипников по типу «открытого центра» и позволяет производить обточку колесной пары по кругу катания без демонтажа крепления подшипников. Конструкция оси обеспечивает возможность ультразвукового контроля без демонтажа буксового узла, но со снятием шайбы крепления подшипников 2.
Надрессорная балка 5 оборудована съемным подпятниковым местом 6 с возможностью установки как подпятника третьего типа, так и подпятника второго типа.
Улавливающие устройства 14 исключают возможность выхода колесных пар 1 из буксовых проемов боковых рам 3 при соударениях вагонов и других эксплуатационных ситуациях.
Тормозная рычажная передача (ТРП) выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок (по одной колодке на каждое колесо со стороны надрессорной балки 5). Передача усилий на колодки ТРП осуществляется через триангели 9, подвески которых в местах их соединения с боковыми рамами 3 оборудованы сменными упругими втулками и предохранителями от выпадения осей. Конструкция ТРП предусматривает возможность ее регулировки под различные передаточные отношения. ТРП эксплуатируется с композиционными колодками, но возможно применение чугунных тормозных колодок при особых условиях эксплуатации.
Все соединительные места с подвижными элементами сделаны из полимерных материалов с целью уменьшения степени износа.
Таким образом, при реализации заявляемой двухосной железнодорожной тележки грузового вагона обеспечено решение поставленной задачи, а именно улучшение ее динамических характеристик, включающих в себя плавность хода, повышенную устойчивость, в том числе при высоких скоростях, снижение коэффициентов износа элементов тележки.