СМЕЩАЕМАЯ КОЛЕСНАЯ ТЕЛЕЖКА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ
ADJUSTABLE WHEELED TRUCK FOR RAILWAY CARS

Область техники
Настоящее изобретение относится к железнодорожному транспорту, обеспечивая колесную тележку для железнодорожных вагонов, способную автоматически адаптироваться к ширине колеи.
Уровень техники
Колесные тележки железнодорожных вагонов включают в себя соответствующие оси, на которых установлены колеса, которые перемещаются по двум рельсам, образующим железнодорожный путь. Эти колеса отделены друг от друга на расстоянии, ограниченном расстоянием между рельсами путей, вдоль которых они будут перемещаться.
Поскольку существуют различные конфигурации железнодорожных путей, в которых расстояние между их двумя рельсами отличается, например, как в Испании, с так называемой "Renfe" шириной колеи и так называемой "UIC" шириной колеи, были разработаны колесные тележки с изменяемой шириной колеи, в которых изменение ширины колеи выполняется автоматически, причем последние являются областью, которой ограничивается настоящее изобретение.
В этой области железнодорожных вагонов, в которых расстояние между их колесами автоматически адаптируется к расстоянию между двумя рельсами пути, вдоль которого они перемещаются, различаются, например, те колесные тележки, в которых корпус оси, на котором установлены колеса, неподвижен и колеса вращаются на нем, и те, в которых упомянутый корпус оси является поворотным и поворачивается вместе с колесами. Для случая железнодорожных вагонов с неподвижной осью известно решение, например, раскрытое испанским патентом ES 2204483 того же заявителя, что и настоящее изобретение.
В случае железнодорожных вагонов с колесной тележкой, включающей в себя поворотный корпус оси, известны решения, раскрытые испанским патентом ES 2184538, также принадлежащим заявителю этого изобретения, или решение, раскрытое документом WO 2009/133227 "Patentes Talgo".
Аналогично, другая классификация может быть проведена в зависимости от системы, используемой для разблокирования колес тележки во время автоматического изменения, причем принципиально существуют два типа решений. С одной стороны, известно решение, в котором осевое разблокирование колес относительно корпуса оси выполняется посредством приведения в действие защелок, перемещающихся вместе с колесами. Это приведение в действие создается при помощи блокирующей/разблокирующей направляющих, которые образуют часть стационарной установки, расположенной на земле вблизи рельс; так что когда железнодорожные вагоны достигают на своем пути точки, в которой расположены блокирующая/разблокирующая направляющие, эти направляющие будут действовать на упомянутые защелки, смещая их к удерживающему средству, чтобы таким образом освободить колеса, позволяя осевое смещение колес вдоль корпуса оси в их новое положение. Таковым является решение, предложенное в вышеупомянутом документе WO 2009/133227 и в японском патенте JP2007314134 "RTRI".
С другой стороны, существуют такие решения, в которых упомянутое разблокирование выполняется в результате вертикального перемещения корпуса оси тележки, это перемещение происходит под действием силы тяжести, так что когда корпус оси смещается под действием силы тяжести, создается автоматическое освобождение запорного средства, фиксирующего положение колеса, это является случаем системы, раскрытой в вышеупомянутом патенте ES 2204483, этот патент рассматривается настоящим изобретением, которое предлагает тележку с автоматически изменяемой шириной колеи с поворотным корпусом оси, который, упомянутый корпус оси, при достижении точки автоматического изменения ширины колеи опускается под действием силы тяжести, освобождая запорное средство колес, чтобы позволить их осевое и автоматическое смещение вдоль корпуса оси в новое положение, в котором они также автоматически блокируются, когда корпус оси возвращается в его начальное положение.
Решение, предложенное настоящим изобретением, было разработано для достижения автоматического изменения ширины колеи в тележках железнодорожных вагонов, включающих в себя как электрические, так и дизельные двигатели, таких как вагонные тележки, которые могут достигать рабочих скоростей до 300 км/ч и нагрузок на ось до 22,5 тонно-миль, эти значения даны в качестве указания требуемых высоких ходовых качеств, но не в ограничивающем смысле.
Предмет изобретения
Согласно настоящему изобретению, колесная тележка имеет поворотный корпус оси, на котором установлен соответствующий привод, для случая ведущей тележки этот привод действует непосредственно на поворотный корпус оси, чтобы таким образом обеспечить необходимый крутящий момент и скорость вращения соответствующих колес.
Два колеса установлены на корпусе оси с осевым зазором, необходимым для обеспечения их поперечного смещения на упомянутом корпусе оси, таким образом делая возможным их расположение на требуемом уровне, в соответствии с шириной колеи, вдоль которой они будут перемещаться.
Приведение в движение обоих колес происходит от корпуса оси при помощи соответствующих муфт, которые передают крутящий момент и соответствующее вращение колесам в различных относительных положениях колес на поворотном корпусе оси, так что это таким образом обеспечивает одинаковость скорости вращения обоих колес и ее идентичность скорости вращения корпуса оси, за счет чего достигается эффект самонаправления, возникающий в традиционных собранных осях.
Концевые опорные буксы с соответствующей основной подвеской расположены на концах корпуса оси. Фиксация поперечного положения каждого колеса на корпусе оси выполнена посредством установки подшипников, размещенных в запирающей втулке, чей анкер в концевых опорных буксах обеспечивает фиксацию осевого положении колес в корпусе оси на уровне, требуемом шириной колеи, вдоль которой они будут перемещаться. Фиксация каждого колеса выполнена при помощи двух установочных штифтов, выполненных заодно с вышеупомянутой запирающей втулкой.
Имеются две пары корпусов для упомянутых установочных штифтов в каждой концевой опорной буксе; так что, в зависимости от того, какие из двух установочных штифтов вставлены в одну или другую из двух пар корпусов, уровень между колесами будет таким, который требуется для перемещения вдоль каждой из двух обеспеченных ширин колеи.
Как показано ранее, блокирующая система под действием силы тяжести использует преимущество собственного веса вагона, чтобы гарантировать, что установочные штифты, фиксирующие положение колес, удерживаются в их корпусах в концевых опорных буксах.
При изменении ширины колеи имеется наклоненный вниз участок пути с текущей колеей, чтобы достичь двух дополнительных рельс, на которых ролики, вмонтированные в концевые опорные буксы, поддерживаются и вращаются. Когда создана опора на концевые опорные буксы, корпус оси начинает опускаться под действием силы тяжести, два установочных штифта выходят из каждого колеса, выходя из одной из двух пар корпусов концевых опорных букс, позволяя смещение колес вдоль корпуса оси до достижения положения, соответствующего новой ширине колеи, в данный момент времени процесс повторяется в обратном порядке, так что установочные штифты теперь проникают в другую пару корпусов, создавая фиксацию колес в новом положении ширины колеи.
На концах поворотного корпуса оси известные как зажимы установлены подшипники, на которые опираются концевые опорные буксы, передавая вертикальную нагрузку вагона к путям. Эти подшипники зафиксированы в осевом направлении относительно корпуса оси, и на каждом из них установлена гильза, имеющая два установочных штифта, в соответствии с соответствующими корпусами, расположенными в каждой концевой опорной буксе, которая позволяет прикрепление корпуса оси к концевым опорным буксам, поддерживая относительное расстояние между обеими опорными буксами и, следовательно, между двумя колесами оси блокирующей системой, которая аналогично фиксации колес также работает под действием силы тяжести.
Описание чертежей
Фиг.1 - вид поворотного корпуса (1) оси, причем его колеса (4) расположены в положении, соответствующем ширине колеи.
Фиг.2 - вид, аналогичный фиг.1, но колеса (4) расположены в положении, соответствующем другой ширине колеи.
Фиг.3 показывает один конец корпуса (1) оси в сечении по установочным штифтам (11 и 12), когда колеса (4) занимают положение, соответствующее одной из двух возможных ширин колеи.
Фиг.4 показывает один конец корпуса (1) оси в том же положении, что и фиг.3, но теперь в сечении диаметральной плоскостью, чтобы увидеть компоненты (5a, 5b и 5c) привода (5).
Фиг.5 и 6 - соответствующие виды, аналогичные фиг.3 и 4 соответственно, но в положении, соответствующем опущенному корпусу (1) оси и разблокированным штифтам (11 и 12).
Фиг.7 и 8 - соответствующие виды, аналогичные фиг.3 и 4 соответственно, но теперь колеса (4) расположены в положении, соответствующем другой ширине колеи.
Фиг.9 - вид в перспективе одного из концов корпуса (1) оси, который позволяет увидеть штифты (11 и 12) и их корпуса (16 и 17).
Фиг.10 - также вид в перспективе, аналогичный фиг.9, но теперь корпуса (16 и 17) уже закрыты их крышками (22 и 23).
Фиг.11 - также вид в перспективе, аналогичный фиг.10, но теперь со стороны нижней части, что позволяет увидеть ролики (14) и полоз (25).
Фиг.12 показывает основные компоненты каждой предохранительной защелки в перспективе.
Фиг.13 - схематичный вид сверху, показывающий установку, закрепленную на земле, в точке, в которой изменяется ширина колеи.
Подробное описание изобретения
Предметом настоящего изобретения является колесная тележка с изменяемой колеей, которая, как видно на фиг.1 и 2, имеет поворотный корпус (1) оси. На этот поворотный корпус (1) оси установлен, с одной стороны, соответствующий привод (2) для случая ведущей тележки, тормозные диски (3) и колесные элементы, образованные колесами (4). С другой стороны, соответствующая рама тележки установлена при помощи концевых опорных букс (10) и основной подвески (13), выполненной из набора спиральных пружин, расположенных на верхней части опорной буксы (10) и ответственных за передачу вертикальных нагрузок. Привод (2) непосредственно приводит в движение корпус (1) оси, обеспечивая его крутящим моментом и скоростью вращения, необходимыми для его перемещения.
Колеса (4) установлены на корпусе (1) оси с радиальным зазором, необходимым, чтобы позволить их поперечное смещение на упомянутом корпусе (1) оси, это делает возможным расположение таких колес (4) согласно уровню, требуемому расстоянием между рельсами (15) пути, вдоль которого они будут перемещаться.
Приведение в движение обоих колес (4) выполнено от корпуса (1) оси при помощи соответствующих муфт (5), которые передают крутящий момент и вращение колесам (4) для различных возможных относительных осевых положений упомянутых колес (4) вдоль корпуса (1) оси.
Каждая муфта (5), как видно на фиг.4, 6 и 8, имеет три части, обозначенные ссылочными позициями (5a, 5b и 5c), которые взаимодействуют друг с другом посредством двух сопряженных зубчатых пар, образованных в ней. Наиболее близкая к центру часть (5a) полностью прикреплена к корпусу (1) оси и имеет внешнюю шестерню, при помощи который она зацепляется с промежуточной втулкой, которая является частью (5b), которая, в свою очередь, зацеплена с внешней шестерней, которая является частью (5c), которая окаймляет колесо (4).
Таким образом, поворотный корпус (1) оси вращает колеса (4) для любого относительного осевого положения между теми и другими. Две зубчатые пары являются косозубыми колесами, чтобы быть способными поглощать возможные отклонения между корпусом (1) оси и осями колес (4). Как видно на фиг.1, муфты (5) установлены на внешней стороне колес (4), называемой стороной зажимов, оставляя центральную часть корпуса оси (1) свободной для установки редуктора привода (2) и тормозных дисков (3).
Фиксация поперечного положения каждого колеса (4) на корпусе (1) оси создается посредством установки осевого подшипника (6), расположенного на внешней части (5c) муфты (5). Каждый подшипник (6) помещен в запирающую втулку (7), которая является не вращающимся элементом. Эти подшипники (6) поддерживают поперечные силы колесо (4) - рельс (15), причем эти силы в конечном счете поглощаются в опорных буксах (10).
Каждая запирающая втулка (7), как видно на фиг.9, определяет соответствующие симметричные рычажные консольные удлинения (7a), сопровождая корпус (1) оси в диаметрально противоположном положении. На свободном конце каждого удлинения (7a) расположен установочный штифт (11). В соответствии с двумя установочными штифтами (11) каждой запирающей втулки (7) имеются две пары корпусов (16), выполненных заодно с концевой опорной буксой (10).
При проникновении двух установочных штифтов (11) каждой запирающей втулки (7) в одну или другую из двух пар корпусов (16) концевой опорной буксы (10) два возможных поперечных положения каждого колеса (4) вдоль корпуса (1) оси фиксируются, чтобы таким образом регулировать расстояние между колесами (4) по двум различным ширинам колеи.
Как видно на фиг.3, 5 и 7, установочные штифты (11) определяют нижние удлинения (11a), создающие как направляющее, так и ограничивающее действие в поперечных перемещениях колес (4), когда нижние удлинения (11a) смещены вдоль отверстий, существующих в концевой опорной буксе (10).
На концах поворотного корпуса (1) оси, известные как зажимы, установлены подшипники (8), на которые опираются опорные буксы (10), передавая вертикальные нагрузки вагона к путям. Эти подшипники (8) зафиксированы в осевом направлении относительно корпуса (1) оси, и на каждом из их установлена гильза (9), которая позволяет крепление корпуса (1) оси к опорной буксе (10), поддерживая относительное расстояние между обеими опорными буксами (10) и, следовательно, между двумя колесами (4) (см. фиг.1 и 2).
Для крепления корпуса (1) оси к опорным буксам (10) каждая гильза (9) определяет соответствующий рычаг (9a), который, как видно на фиг.9, продолжается симметрично в диаметрально противоположном положении относительно корпуса (1) оси. В каждом из этих рычагов (9a) установлен установочный штифт (12), так что в соответствии с каждым установочным штифтом (12) имеется корпус (17), выполненный заодно с опорной буксой (10).
С другой стороны, каждая концевая опорная букса (10) содержит, как видно на фиг.1, ролик (14) в соответствии с дополнительным рельсом (18) (см. фиг.2).
Фиг.13 изображает установку, закрепленную на земле, для изменения ширины колеи. Эта установка содержит наклоненный вниз участок (15a) пути с текущей шириной колеи (15); дополнительный рельс (18); две отклоняющие направляющие (19), которые ответственны за приведение каждого колеса (4) в его положение для новой ширины колеи, как только они разблокируются, и наклоненный вверх участок (15b) пути с новой шириной колеи (15c).
Изменение ширины колеи происходит следующим образом: устройство проходит через установку для изменения ширины колеи на малой скорости, приводимую в движение своим собственным тяговым оборудованием. Колеса (4) смещаются на колесном рельсе (15), который начинает постепенный наклон вниз на участке, обозначенном ссылочной позицией (15a), так что наступит момент времени, когда концевые опорные буксы (10) будут поддерживаться на дополнительном рельсе (18) с помощью ролика (14). Когда создана опора на концевые опорные буксы (10), корпус (1) оси начинает опускаться до тех пор, пока расстояние, существующее между опорной буксой (10) и гильзой (9), не будет уменьшено, причем корпус (1) оси таким образом полностью разгружается, когда заканчивается рельс наклоненного вниз пути (15a).
Когда корпус (1) оси опущен, фиксирующий штифт (11) выходит из одной из двух пар корпусов (16) в теле опорной буксы (10), так что колеса (4) разблокируются и, следовательно, свободны для поперечного перемещения вдоль корпуса (1) оси.
Когда колеса (4) разблокированы, отклоняющие направляющие (19) приводят колеса (4) в их положение для новой ширины колеи, и когда колеса (4) должным образом расположены, появляется рельс (15b) с новой шириной колеи и с наклоненным вверх переходным участком, который поднимает корпус (1) оси вертикально до тех пор, пока не достигнет точки, в которой установочные штифты (11) уже проникли в другую пару корпусов (16), фиксируя колеса (4) в этом новом положении ширины колеи, как видно на фиг.3, 5 и 7.
Когда колеса (4) уже опираются на рельс (15c) с новой шириной колеи и опора ролика (14) на дополнительный рельс (18) прекратилась, автоматическое изменение ширины колеи завершилось, в этот момент времени нагрузка вновь поддерживается новыми путями через колеса (4).
Следует отметить, что, как видно на фиг.3, 5 и 7, установочные штифты (12) на их нижней части имеют резьбовой хвостовик (12b) с втулкой (12a), так что когда корпус (1) оси опускается под действием силы тяжести, он опускает гильзу (9) своими рычагами (9a) и набор установочного штифта (12), резьбового хвостовика (12b) и втулки (12a), с направленным перемещением относительно концевой опорной буксы (10), так что во время всего процесса автоматического изменения ширины колеи положение между корпусом (1) оси и опорными буксами (10) таким образом фиксируется, и, следовательно, положение опорных букс (10) зафиксировано друг относительно друга.
Фиг.3, 5 и 7 показывают то, как корпуса (16 и 17) определены несколькими втулкообразными элементами, обозначенными ссылочными позициями (16a и 17a) соответственно. Корпуса (16) закрыты сверху крышками (22), так что между этими крышками (22) и каждой втулкой (16a) находятся пружины (20) растяжения. Аналогично, корпуса (17) закрыты сверху крышками (23), между этими крышками и втулками (17a) находятся пружины растяжения, обозначенные ссылочной позицией (21) (см. фиг.9).
С таким вариантом выполнения обе втулки (16a) и (17a) установлены согласно "плавающей" конструкции, которая позволяет компенсацию различных величин проникновения штифтов (11 и 12) в упомянутые втулки (16a и 17a).
С другой стороны, каждая концевая опорная букса (10) содержит, в ее нижней части, предохранительную защелку. Как видно на фиг.11 и 12, каждая предохранительная защелка образована поворотным рычагом (24), снабженным полозом (25), предназначенным для скольжения, либо по самому дополнительному рельсу (18), либо по рельсу, прикрепленному к нему. При скольжении полоза (25) поворот рычага (24) создается против действия торсионной пружины, которая удерживает его в устойчивом положении, в котором болт (26) предотвращает перемещение вниз втулки (9) относительно опорной буксы (10). Вращение рычага (24) против действия торсионной пружины также вызывает вращение болта (26), который таким образом приводится в разблокирующее положение.
Таким образом, во время изменения ширины колеи болт (26) выводится из его обычного положения самой изменяющей установкой при скольжении полоза (25) по соответствующему рельсу, и он приводится в разблокирующее положение, таким образом только затем позволяя опускание корпуса (1) оси. Таким образом, болт (26) предотвращает опускание корпуса (1) оси в условиях движения и в случае внезапной потери колесом всей вертикальной нагрузки вагона, давящего на него. Датчик приближения, который будет регистрировать последовательность открытия и закрытия болта (26), был обеспечен для того, чтобы подходящая блокировка болта (26) была создана после его прохождения вдоль установки для изменения ширины колеи.