ПРОМЫШЛЕННЫЙ ВАГОН С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ КОЛЕСНЫМИ ПАРАМИ
INDUSTRIAL CAR WITH DIFFERENTIAL MOUNTED AXLES

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях транспортных средств, а именно в конструкциях тележек вагонов железнодорожного подвижного состава промышленного транспорта.
Известны конструкции промышленных вагонов, среди которых наиболее распространены думпкары для перевозки руды в пределах горно-обогатительных комбинатов, шлаковозы и чугуновозы металлургических комбинатов и др. Каждая тележка таких вагонов, как правило, включает две или три колесных пары с напрессованными на ось колесами [1].
Известно, что управляемость железнодорожного подвижного состава обеспечивается за счет конструкции колесной пары. При поворотах в кривых участках железнодорожных путей гребни колес взаимодействуют с боковыми гранями рельсов, что обеспечивает изменение направления движения транспортного средства. В тоже время силовое контактное взаимодействие гребней колес с рельсами является причиной их износа. Равенство угловых перемещений колес при существенной разнице необходимых линейных перемещений в кривых участках железнодорожных путей приводит к геометрическому скольжению одного из колес по рельсу, иными словами, требует проскальзывания одного из колес пары по рельсу, что усиливает изнашивание гребней колес. Для уменьшения износа гребней и снижения сил сопротивления движению вагона применяют смазывание рельсов, что дает незначительный эффект.
Железнодорожные пути промышленных предприятий, в частности, горно-обогатительных комбинатов, в основном содержат кривые участки и радиусы кривых зачастую на много меньше, чем радиусы, допускаемые нормами ОАО РЖД. В этих случаях линейные перемещения колес одной пары значительно отличаются друг от друга, угловые перемещения проскальзывания колес по рельсам возрастают, и силы взаимодействия гребней колес с рельсами превышают силы, рассчитываемые для колесных пар подвижного состава ОАО РЖД, и интенсивность износа возрастает. Долговечность колесных пар вагонов промышленного транспорта не превышает 3…4 месяцев. Кроме того, многократно возрастает потребная тяговая сила и энергопотребление.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является экипаж рельсового транспортного средства [2]. Каждое колесо такого промышленного вагона закреплено на отдельной полуоси, что обеспечивает независимое угловое перемещение колес. Это обеспечивает движение экипажа по кривым участкам пути без геометрического скольжения колес по рельсам. Техническим результатом такого решения является уменьшение износа гребней колес, снижение силы сопротивления движению, сокращение затрат на ремонт колес и текущее содержание пути. Однако использование такого технического решения требует существенного изменения конструкции не только колесной пары, но и тележки вагона, что не всегда возможно в условиях железнодорожных депо и требует значительных материальных затрат.
Изобретение направлено на повышение надежности промышленного вагона за счет упрощения конструкции дифференциальной колесной пары, что достигается тем, что колесная пара содержит ось, одно колесо пары напрессовано на ось, а второе укреплено на оси с возможностью углового перемещения и взаимодействия с упорами, укрепленными на оси по обе стороны ступицы второго колеса.
Такая компоновка позволяет реализовать независимое вращение колес колесных пар промышленных вагонов. Реализация такой конструкции возможна с минимальными доработками известных конструкций, возможными в условиях вагонных депо без использования специализированного оборудования.
Конструкция дифференциальной колесной пары промышленного вагона показана на фиг.1.
В состав конструкции промышленного вагона входят тележки (на фигуре не показаны), включающие колесные пары, каждая из которых содержит ось 1, на один конец которой напрессовано колесо 2. На другом конце оси 1 выполнены проточки 3, 4, между которыми установлено с возможностью вращения на оси 1 колесо 5. В проточках 3, 4 укреплены упоры в виде клемм 6, 7 с разъемными ступицами.
Промышленный вагон с дифференциальной колесной парой работает следующим образом. При движении вагона по прямому участку пути колесо 2 поворачивается вместе с осью 1, а колесо 5 вращается отдельно от оси 1, но так как путь, который проходит колесо 2, равен пути колеса 5, то и угол поворота колеса 5 совпадает с углом поворота колеса 2 и оси 1. Таким образом, колесо 5 вращается вместе с осью 1 без проскальзывания. При движении вагона по криволинейному участку железнодорожного пути расстояния, проходимые колесами 2 и 5 колесной пары, равно как и углы их поворота, отличаются. В этих условиях будет происходить некоторое проскальзывание колеса 5 относительно оси 1 на угол, равный разнице углов поворота колес 2 и 5.
Процесс торможения в конструкции вагона с дифференциальными колесными парами не изменяется и аналогичен процессу торможения известных конструкций промышленных вагонов.
Техническим результатом конструкции промышленного вагона с дифференциальными колесными парами является повышение надежности за счет упрощения конструкции и исключения возможности проскальзывания колес по рельсам при движении вагона по кривым участкам пути. Также будет повышена износостойкость и долговечность колесных пар, уменьшатся затраты на восстановление колес и ремонт вагонов.
В результате использования промышленных вагонов с дифференциальными колесными парами значительно повысится стойкость железнодорожного пути, снизятся затраты на его содержание и ремонт. Уменьшатся нагрузки на силовые передачи электровозов, повысится их долговечность, снизятся затраты на ремонт и обслуживание. Снизится энергопотребление, уменьшатся простои оборудования, повысится безопасность работы.
Источники информации
1. Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс. М.: Маршрут. 2004. 424 с.
2. Пат. 2090403 В61F 5/00 H 33/02 Экипаж рельсового транспортного средства. 20.09.97. Бюл. №26.