ТРЕХОСНАЯ ТЕЛЕЖКА С РАДИАЛЬНО УСТАНАВЛИВАЮЩИМИСЯ КОЛЕСНЫМИ ПАРАМИ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно, к конструкции трехосных тележек и может быть использована, в частности, на локомотивах.
Известна трехосная тележка, содержащая шарнирно-рычажные механизмы, расположенные по обеим сторонам тележки, каждый из которых включает продольные штанги, шарнирно соединяющие через буксовые узлы концы осей крайних колесных пар, имеющих возможность поворота в горизонтальной плоскости относительно рамы, с вертикальным двуплечим рычагом, шарнирно установленным на буксе средней колесной пары. При входе в кривую первая колесная пара известной тележки стремится к радиальной установке и через штанги и двуплечий рычаг устанавливает в противофазе заднюю колесную пару тележки (SU, Авторское свидетельство №1708682, кл. В61F 5/38, 5/26, опубл. 1992 г.).
Недостатком известной тележки является затрудненное обслуживание буксовых узлов и неудовлетворительная горизонтальная динамика при движении с высокими скоростями в прямых участках рельсового пути из-за развития колебаний виляния крайних колесных пар.
Известна трехосная тележка с радиально устанавливающимися колесными парами, принятая за прототип, содержащая раму, опертую на пружины буксового рессорного подвешивания через ножевые шарниры, установленные в раме среднюю колесную пару с тяговым электродвигателем и буксами, связанными продольными поводками с рамой, и крайние колесные пары с тяговыми электродвигателями и буксами, связанными продольными поводками с поперечными направляющими балансирами, закрепленными на поперечных балках рамы через шарниры, при этом ножевые шарниры крайних колесных пар ориентированы перпендикулярно продольной оси тележки, а средней колесной пары - параллельно продольной оси тележки, шарнирно-рычажные механизмы с гидравлическими демпферами виляния крайних колесных пар, расположенные по обеим сторонам тележки, каждый из которых включает продольные штанги, соединяющие концы поперечных направляющих балансиров с вертикальным двуплечим рычагом, установленным на раме через шарнир, при этом гидравлический демпфер закреплен между рамой и одним из концов вертикального двуплечего рычага (патент RU №2193986, кл. В61F 5/38, 2002 г.).
Недостатком известной конструкции является зависимость распределения тяги крайних колесных пар на раму тележки между поперечными направляющими балансирами и вертикальными двуплечими рычагами с продольными штангами и эффективности радиальной установки колесных пар от износа (зазоров) в их шарнирах крепления на раме тележки.
Техническим результатом полезной модели является устранение износа (зазора) в шарнирах крепления поперечных направляющих балансиров и вертикальных двуплечих рычагов на раме тележки, обеспечение заданного распределения сил тяги (торможения) между поперечными направляющими балансирами и вертикальными двуплечими рычагами и, соответственно, стабильности показателей радиальности установки крайних колесных пар в кривых участках рельсового пути.
Указанный технический результат достигается тем, что трехосная тележка с радиально устанавливающимися колесными парами, содержащая раму, опертую на пружины буксового рессорного подвешивания через ножевые шарниры, установленные в раму среднюю колесную пару с тяговым электродвигателем и буксами, связанную продольными поводками с рамой, и крайние колесные пары с тяговыми электродвигателями и буксами, связанные продольными поводками с поперечными направляющими балансирами, закрепленными на поперечных балках рамы через шарниры, при этом ножевые шарниры крайних колесных пар ориентированы перпендикулярно продольной оси тележки, а ножевые шарниры средней колесной пары - параллельно продольной оси тележки, расположенный по обеим сторонам тележки шарнирно-рычажный механизм с гидравлическим демпфером виляния крайних колесных пар, каждый из которых включает продольные штанги, соединяющие концы поперечных направляющих балансиров с вертикальным двуплечим рычагом, установленным на раме через шарнир, отличается тем, что шарниры вертикальных двуплечих рычагов и поперечных направляющих балансиров выполнены в виде шарнирных блоков, снабженных упругими втулками из эластомерного материала и обеспечивающих соотношение радиальной жесткости каждого шарнира от 1:4 до 1:6.
На фиг.1 изображен вид тележки сбоку, на фиг.2 - вид сверху тележки, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1 по ножевому шарниру опоры буксовой пружины, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1 по вертикальному двуплечему рычагу, на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2 по поперечному направляющему балансиру.
Трехосная тележка с радиально устанавливающимися колесными парами состоит из рамы 1 (фиг.1), опирающейся на пружины 2 буксовой ступени рессорного подвешивания через ножевые шарниры 3 (фиг.3), выполненные в верхнем стакане 4 пружины 2 и в опорах 5, закрепленных болтами 6 на раме 1. В раме 1 (фиг.1) установлены: средняя колесная пара 7 с тяговым двигателем 8 и буксами 9, связанных продольными поводками 10 с рамой 1, и крайние колесные пары 11 и 12 с тяговыми двигателями 8 и буксами 9, связанных продольными поводками 10 с поперечными направляющими балансирами 13, закрепленными на поперечных балках 14 (фиг.2) и 15 рамы 1 через шарнирные блоки 16.
Для крайних колесных пар 11 и 12 ножевые шарниры 3 (фиг.3) пружин 2 ориентированы перпендикулярно продольной оси тележки, что обеспечивают «мягкую» продольную связь крайних колесных пар 11 и 12 (фиг.1) с рамой 1 для повышения эффективности их радиальной установки и «жесткую» поперечную связь с рамой 1 для обеспечения расчетного силового взаимодействия колесных пар с рельсовым путем. На средней колесной паре 7 ножевые шарниры 3 пружин 2 ориентированы параллельно продольной оси тележки, обеспечивают «мягкую» поперечную связь с рамой 1 для улучшения вписывания тележки в кривые участки рельсового пути и «жесткую» продольную связь с рамой 1 для улучшения передачи тяговых и тормозных усилий при движении.
По обеим сторонам тележки расположен шарнирно-рычажный механизм связи поперечных направляющих балансиров 13 с рамой 1, каждый из которых включает продольные штанги 17 и 18, шарнирно соединяющие концы поперечных направляющих балансиров 13 с вертикальным двуплечим рычагом 19. Вертикальный двуплечий рычаг 19 установлен на раме 1 через шарнирный блок 20, к верхнему плечу рычага 19 крепится гидравлический демпфер 21 виляния крайних колесных пар 11 и 12, второй конец которого закреплен на раме 1.
Шарнирный блок 20 вертикального двуплечего рычага 19 сформирован из наружной 22 (фиг.4) и внутренней 23 втулок, между которыми расположена упругая втулка 24 из эластомерного материала. Наружная втулка 22 запрессована в вертикальный двуплечий рычаг 19, а внутренняя втулка 23 неподвижно закреплена гайкой 25 на пальце 26, запрессованном в раму 1.
Шарнирный блок 16 (фиг.2) поперечных направляющих балансиров 13 сформирован из наружной 27 (фиг.5) и внутренней 28 втулок, между которыми расположены две упругих втулки 29 из эластомерного материала. Наружная втулка 27 запрессована в расточку поперечного направляющего балансира 13, а внутренняя втулка 28 свободно центрируется по цилиндрической части шпинтона 30, запрессованного в поперечную балку 14 или 15 рамы 1. Поперечные направляющие балансиры 13 удерживается на шпинтонах 30 гайками 31.
Шарнирный блок 20 вертикальных двуплечих рычагов 19 и шарнирный блок 16 поперечных направляющих балансиров 13 выполнены с соотношением радиальной жесткости каждого шарнирного блока от 1:4 до 1:6, чем достигается определенное распределение сил тяги (торможения) на раму 1 от крайних колесных пар 11 и 12.
Трехосная тележка с радиально устанавливающимися колесными парами работает следующим образом.
При движении локомотива в прямых участках пути с реализацией сил тяги средние колесные пары 7 (фиг.1) тележек через буксы 9 и продольные поводки 10 передают тяговые усилия непосредственно на рамы 1. Крайние колесные пары 11 и 12 каждой тележки передают тяговые усилия через буксы 9 и продольные поводки 10 вначале на поперечные направляющие балансиры 13. На раму 1 тяговые усилия от поперечных направляющих балансиров 13 передаются через два шарнирных блока 16 по центру рамы и через два шарнирных блока 20 вертикальных двуплечих рычагов 19 с продольными штангами 17 и 18, соединенными с балансирами 13. Шарнирные блоки 20 и 16, снабженные упругими втулками с соотношением радиальной жесткости шарнирных блоков от 1:4 до 1:6, обеспечивают соответствующее распределение передачи сил тяги (торможения) на раму 1 тележки, при этом шарнирный блок 20 суммирует составляющие сил тяги одной стороны обоих балансиров 13 через продольные штанги 17 и 18. В результате, сила тяги от каждой крайней колесной пары 11 и 12 передается раме 1 на 66-75% через центральный шарнирный блок 16 и, соответственно, на 17-12,5% через шарнирный блок 20 вертикального двуплечего рычага 19. Таким образом, в кинематической схеме связи крайних колесных пар 11 и 12 с рамой 1 выделяется силовое звено передачи тяговых усилий через поперечные направляющие балансиры 13 и вспомогательное (управляющее) звено передачи тяговых усилий через вертикальные двуплечие рычаги 19. Наличие на верхнем конце вертикальных двуплечих рычагов 19 гидравлических демпферов 21 обеспечивает стабилизацию движения крайних колесных пар 11 и 12 в прямых участках пути.
При входе в кривой участок рельсового пути направляющая колесная пара 11 набегает на наружный рельс, за счет сил взаимодействия ее колес с рельсами и имея степень свободы в связи с рамой 1 за счет центрального шарнирного блока 16 разворачивается совместно с поперечным направляющим балансиром 13 по направлению к центру кривой, стремясь занять радиальное положение. Шарнирно-рычажный механизм связи поперечных направляющих балансиров 13 с рамой 1 тележки обеспечивает равный и противоположный по направлению поворот заднего поперечного направляющего балансира 13 совместно с задней колесной парой 12. Обратный разворот задней колесной пары обеспечивает изменение установки тележки в кривой от положения наибольшего перекоса при входе в кривую в свободное и хордовое положение при движении в кривой в зависимости от реализуемой скорости движения, что существенным образом уменьшает силы воздействия колесных пар тележки на рельсовый путь. Гидравлические демпферы 21 не препятствуют плавному повороту крайних колесных пар 11 и 12 при входе в кривые участки рельсового пути, но демпфируют их колебания виляния при движении по кривой, что уменьшает динамическое воздействие колесных пар на рельсовый путь.