ЛОКОМОТИВ
LOCOMOTIVE

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях тепловозов и электровозов.
Известен локомотив (тепловоз ТЭП60), описанный в книге [Конструкция и динамика тепловозов. Изд. 2-е. Под ред. В.Н. Иванова. М.: Транспорт, 1974 г.], где на стр.10-11 представлены материалы по его конструктивному исполнению. Такой тепловоз (рис.4, стр.11) состоит из кузова, с размещенным в нем силовой установкой и вспомогательным оборудованием, который установлен на две тележки, содержащие колесные пары с буксами, рессорное подвешивание и тяговые электродвигатели. Несмотря на свою эффективность использования, такой тепловоз обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что при его движении в кривых пути из-за невозможности углового поворота крайних в тележках колесных пар относительно геометрического центра дуги рельсового пути и копирования ее последними, происходит повышенный износ гребней колес, а в отдельных случаях возможен и сход тележек с рельс.
Известен также локомотив (тепловоз 2ТЭ116), описанный в книге [Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов втузов А.А. Камаев и др. - М: Машиностроение, 1981 г.], где описана его конструкция и, в частности, на рис.38, стр.57 показана его тележка. Конструкция такой тележки в целом аналогична вышеописанной и поэтому недостатки ее в целом подобны тележке тепловоза ТЭП60.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является разработка такой конструкции тележки, которая бы позволила исключить подрез гребней колес при прохождении ими кривой рельсового пути.
Поставленная цель достигается тем, что каждый из поводков букс крайних колесных пар тележек выполнен в виде цилиндров с подвижно размещенными в них подпружиненными с двух сторон пружинами сжатия поршней, штоки которых шарнирно присоединены к буксам, подпоршневые и надпоршневые полости цилиндров соединены трубопроводами между собой и золотниковым воздухораспределителем, установленным на рамах тележек, и их золотники связаны с кузовом локомотива, а золотниковые воздухораспределители с запасным резервуаром тормозной его системы так, что при входе тележек в кривую пути упомянутые штоки поршней цилиндров под действием поступающего в них сжатого воздуха перемещают буксы крайних колесных пар со стороны внешней траектории кривой пути в противоположные стороны относительно друг друга, а подобные буксы, расположенные со стороны внутренней траектории кривой пути, перемещаются навстречу друг другу, причем опорные кронштейны двух крайних тяговых электродвигателей тележки шарнирно закреплены на раме последней.
На чертежах фиг.1 показана часть тележки локомотива с крайней колесной парой, на фиг.2 - траектория движения колесных пар одной из тележек серийного локомотива, на фиг.3 - траектория движения колесных пар одной из тележек усовершенствованного локомотива, на фиг.4 - часть общего вида локомотива с установленным на его кузове и раме золотниковым воздухораспределителем и на фиг.5 - одно из устройств, обеспечивающих поворот тележек локомотива при проходе им кривой пути.
Локомотив состоит из кузова 1, установленного на рамах тележек 2 с помощью спорно-возвращающих устройств 3. К раме тележки 2 с помощью рессорного подвешивания 4 присоединены буксы 5, к которым шарнирно присоединены штоки 6 поршней 7, подвижно расположенных в цилиндрах 8. Цилиндры 8 также шарнирно присоединены к раме тележки 2. Буксы 5 являются опорами колесных пар 9, которые перемещаются по рельсовому пути 10. Поршни 7 подпружинены в цилиндрах 8 пружинами сжатия 11. Подпоршневые 12 и надпоршневые 13 полости цилиндров подключены соответственно трубопроводами 14 и 15 к золотниковому воздухораспределителю 16, который в свою очередь подключен запасному резервуару 17 системы торможения 18 локомотива. Золотниковый воздухораспределитель 16 жестко закреплен на раме тележки 2, а его золотник 19 также жестко присоединен к кузову 1 локомотива.
1
Работает локомотив следующим образом. При его движении в кривой пути снабженного серийными тележками, например, по стрелке А, оси колес колесных пар 9 расположены параллельно друг другу, так как это показано на фиг.2. Такое движение тележки 2 существенно сказывается на повышенном износе гребней колес и если износ существенен, то возможен сход локомотива с рельс. В том случае, когда локомотив снабжен устройством, позволяющим при входе его в кривую пути изменять положение колесных пар 9 так, как это показано на фиг.3, износ гребней колес колесных пар 9 существенно снижается. Изменяется в этом случае положение колесных пар 9 относительно рельсового пути следующим образом, при этом рассмотрим, например, угловой поворот первой колесной пары при движении локомотива в левую сторону чертежа (фиг.4). Как только локомотив войдет в кривую пути по стрелке В (фиг.3), за счет углового поворота тележки 2 относительно кузова 1, золотник 19 золотникового воздухораспределителя 16 также получит угловой поворот и соединит запасный резервуар 17 с трубопроводами 14, которые расположены на стороне рамы тележки 2, обращенной к внешней нитке рельсового пути 10. И тогда сжатый воздух по стрелке С поступит как в подпоршневую полость 12, так и надпоршневую полость 13 цилиндров 8 установленных на буксе 5 колесной пары 9, которая является, как было сказано выше, первой расположенной в сторону движения локомотива (фиг.1). Тогда под действием давления сжатого воздуха поршни 7 цилиндров 8 начнут перемещаться по стрелкам Е (фиг.1 и фиг.5), сжимая свои пружины 11, расположенные в надпоршневой полости 13 и подпоршневой полости 12 цилиндров 8, а так как их штоки 6 соединены с буксами 5, то и они, упруго деформируя рессорное подвешивание 4 в этом же направлении, обеспечат некоторое перемещение этой колесной паре 9, которая и займет положение, указанное на фиг.3. При этом золотниковый воздухораспределитель 16 соединяет надпоршневую полость 13 и подпоршневую полость 12 цилиндров 8 указанной колесной пары 9 с атмосферой. Подобное явление произойдет с буксой 5 этой же колесной пары 9, которая расположена с боковой стороны рамы тележки 2 над рельсом рельсового пути 10 со стороны внутренней образующей кривой пути, только она получит перемещение не в сторону движения локомотива, а в обратную. В итоге эта колесная пара 9 будет расположена по радиусу R относительно центра поворота, характеризуемым точкой O (фиг.3). Такое же поступательное перемещение букс 5 произойдет и с другой колесной парой 9, которая расположена на противоположном конце рамы тележки 2, и в итоге она займет такое положение, как это показано также на фиг.3. Одновременно подобным образом получит угловой поворот и третья по счету колесная пара 9 этой же рамы тележки 2 (фиг.3). После прохода локомотивом кривой пути, когда продольная ось тележки совпадет с подобной кузова 1, золотник 19 соединит цилиндры 8 с атмосферой и под действием ранее сжатых пружин 11, находящихся надпоршневых полостях 13 и подпоршневых полостях 12 цилиндров 8, штоки 6, а следовательно, и буксы 5 совместно с колесными парами 9 возвращаются в исходное положение. Угловой поворот средней колесной пары не происходит, так как ее продольная ось будет всегда совпадать с радиусом, характеризующим кривую рельсового пути 10. Угловые повороты колесных пар второй рамы тележки 2 локомотива будут происходить подобно тому, как это описано для первой рамы тележки 2 (на чертежах вторая тележка локомотива не показана). Следует отметить, что в предложенном техническом решении тяговые электродвигатели, расположенные на указанных колесных парах 9 (на чертежах тяговые электродвигатели не показаны, так как их навеска на оси колесных пар и раму тележек широко известна практике и подробно описана в источниках аналога и прототипа), не препятствуют угловому повороту колесных пар 9 в горизонтальной плоскости движения локомотива, так как их опорные кронштейны связаны с рамой тележки 2 шарнирно. В то же время, как было описано выше, предложенное устройство использует сжатый воздух, однако, оно может работать и от других носителей энергии, например рабочих тел, широко применяемых в гидроприводах машин, для этого можно применить гидростанцию, расположенную на локомотиве, состоящую из насоса, масленого бака и других конструкционных элементов, входящих в гидропривод. Долее описанные процессы угловых поворотов колесных пар 9 при прохождении локомотивом кривых пути могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно направлено на повышение эксплуатационной надежности локомотивов за счет снижения износа гребней колес.