ВОСЬМИОСНОЕ РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
8-AXLES RAILWAY VEHICLE

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям восьмиосных вагонов, например вагонам-думпкарам.
Известные восьмиосные вагоны-думпкары оборудованы четырехосными тележками модели 18-101 производства Уральского вагонзавода, включают две двухосные тележки, спаренные соединительной литой или штампосварной балкой, массой порядка 2,5 т, что составляет более 20% от массы (9 т) двух тележек.
Известен ряд патентов на опорное устройство кузова вагона на две двухосные тележки (SU 1555164, МПК B61F 5/02, опубл. 07.04.1990 г., RU 2051823, МПК B61F 5/02, B61F 5/14, опубл. 10.01.1996) и др. Отличаются эти изобретения различными конструкциями опор кузова на надрессорные балки тележек. Принципиальное отличие этих изобретений от классической схемы опирания кузова на тележки модели 18-101 состоит в том, что предусматривается опирание кузова на подпятник соединительной балки тележек и на скользуны надрессорных балок тележек.
За ближайший аналог принято опорное устройство кузова вагона на две двухосные тележки (RU 2051823, МПК B61F 5/02, B61F 5/14, опубл. 10.01.1996 г.), содержащее несущую центральную пятниковую опору соединительной балки, крайними пятниковыми опорами связанную с надрессорными балками тележек, несущими скользуны и опертые на них цилиндры с прорезями, через которые с возможностью продольного перемещения пропущены концы дополнительных балок, имеющих скользуны в средней части для взаимодействия с кузовом. Цилиндры оперты на скользуны через шариковые подшипники, и в них закреплены разнесенные по вертикали роликовые опоры, контактирующие с противолежащими поверхностями концов дополнительных балок. Причем одни из роликовых опор подпружинены относительно соответствующих цилиндров.
В описанном изобретении кузов вагона пятниками опирается на подпятники соединительных балок и на скользуны дополнительных балок и надрессорных балок тележек. Известно, что опирание твердого тела на семь опор (три подпятника и четыре скользуна) является статически неопределимой системой. Соединительная балка воспринимает вертикальную нагрузку. В описанном в ближайшем аналоге техническом решении допустимая нагрузка на средний подпятник соединительной балки зависит от ее жесткости. Заданная жесткость соединительной балки обеспечивается ее массой, это увеличивает общую массу вагона, что крайне нежелательно, т.к. ведет к повышенному давлению колесных пар и рельс и уменьшает грузоподъемность вагона в целом.
Предлагаемое изобретение решает задачу уменьшения массы тележки вагона без снижения ее грузоподъемности и ухудшения вписывания тележки вагона в кривые участки пути, за счет перераспределения нагрузки кузова с центрального подпятника соединительной балки на скользуны надрессорных балок и конструктивного изменения опорных узлов «пятник кузова-центральный подпятник соединительной балки» и «боковая опора кузова-боковые скользуны надрессорных балок».
Для получения необходимого технического результата в восьмиосном рельсовом транспортном средстве, содержащем кузов, опирающийся боковыми и центральными опорами на две четырехосные тележки, каждая из которых составлена из двух двухосных тележек, связанных соединительной балкой, содержащей сверху центральный подпятник для опирания пятника кузова и снизу два крайних пятника для опирания на подпятники надрессорных балок, снабженных боковыми скользунами, предлагается центральный подпятник соединительной балки выполнить в виде втулки, а опирающийся на него пятник кузова - в виде трубы, которую предлагается соединить с втулкой по скользящей посадке. Боковые опоры кузова предлагается опирать на боковые скользуны надрессорных балок, причем боковые опоры кузова предлагается выполнить в виде катков или пластин, а скользуны соответственно - в виде пластин или роликовых подшипников.
В предлагаемом техническом решении исключается передача вертикальной нагрузки от массы кузова на центральный подпятник соединительной балки. Масса четырехосной тележки при этом уменьшается на 2 т, что не сказывается отрицательно на грузоподъемности тележки. Происходит перераспределение нагрузки кузова с центрального подпятника соединительной балки на боковые опорные узлы «боковая опора кузова-боковые скользуны надрессорных балок», в каждом из которых для снижения сопротивления трению на кривых участках пути опора кузова выполнена в виде катка, а скользун - в виде пластины, или опора выполнена в виде пластины, а скользун - соответственно в виде роликовых подшипников.
На графических материалах, прилагаемых к описанию изображено:
на фиг. 1 - предлагаемое восьмиосное рельсовое транспортное средство;
на фиг. 2 - четырехосная тележка, состоящая из двух двухосных тележек, связанных соединительной балкой, вид сверху;
на фиг. 3 - схема опирания пятника кузова на центральный подпятник соединительной балки четырехосной тележки, вид спереди, вертикальный разрез по оси симметрии четырехосной тележки;
на фиг. 4 - боковая опора кузова, выполненная в виде катка.
На прилагаемых схемах приняты следующие обозначения: 1 - двухосная тележка; 2 - пятники соединительной балки; 3 - соединительная балка; 4 - подпятники надрессорных балок; 5 - надрессорные балки; 6 - кузов; 7 - боковые опоры кузова; 8 - скользуны надрессорных балок; 9 - пятник кузова - труба; 10 - втулка.
На двухосные тележки 1 пятниками 2 соединительная балка 3 опирается на подпятники 4 надрессорных балок 5 и соединяется шкворнями.
Нижняя рама кузова 6 думпкара боковыми опорами 7 опирается на скользуны 8 надрессорных балок 5, а пятником 9 кузова в виде трубы диаметром 250-300 мм, закрепленной на нижней раме кузова 6, соединяется по скользящей посадке с втулкой 10, закрепленной по центру соединительной балки 3.
Из сравнения расчетных схем нагрузок, действующих на предлагаемую восьмиосную тележку и восьмиосную тележку, описанную в ближайшем аналоге, следует, что центральная соединительная балка тележки-аналога воспринимает только вертикальную нагрузку, продольные и тяговые усилия, а боковые балки - боковые усилия. В предлагаемой тележке вертикальная нагрузка Q/4 (Q - вертикальная от массы кузова) приходится на скользуны 8 надрессорных балок 5. Горизонтальная нагрузка в предлагаемой тележке (тяговые и ударные усилия от автосцепки) от пятника-трубы 9 передается на втулку 10 соединительной балки 3 и далее на подпятники 4 надрессорных балок 5.
Для устойчивости движения колесных пар и вписывания тележки в кривые участки пути момент от сил трения опирания боковых опор 7 на скользуны 8 надрессорных балок должен быть равен моменту, проверенному опытом эксплуатации, равному 12 кНм. Как показали исследования и расчеты для вагона-думпкара, работающего под нагрузками, этому условию соответствует боковая опора 7, выполненная в виде катка (фиг. 4), который крепится болтами к шкворневым кронштейнам нижней рамы кузова 6 думпкара.
Для грузовых вагонов, имеющих малое расстояние между рамой кузова и скользунами тележки, предлагается конструкция, включающая боковые опоры на кузове, выполненные в виде плоских пластин, а скользуны на тележке - в виде плоских игольчатых или роликовых подшипников.
Пара - «опора пластина - плоский роликоподшипник» выбирается из условия прочности и соответствия нужному моменту трения этой пары.
При движении предлагаемого восьмиосного рельсового транспортного средства по прямому участку пути надрессорные балки нагружены равномерно силами Q/4, т.к. они опираются на рессорное подвешивание. При прохождении кривых участков пути обеспечивается нормальное вписывание за счет выбора требуемого момента сил трения пар «каток-пластина» или «пластина-роликовый подшипник».