EA023992B1 - Трехосная тележка для рельсового транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к трёхосной тележке для рельсового транспортного средства. Тележка содержит трехсекционную раму, состоящую из двух рамных элементов и опорной рамной конструкции, а также две крайние колесные пары и центральную колесную пару. Каждый из двух рамных элементов соединен посредством подпятника полурам с опорной рамной конструкцией с возможностью поворота. Также каждый из двух рамных элементов выполнен в виде продольной балки и продольного элемента, выполненного со свободным концом. Продольная балка и продольный элемент жестко соединены с внешней и внутренней поперечинами с образованием замкнутой прямоугольной рамы, в границах которой установлена одна крайняя колесная пара. Одним своим концом крайняя колесная пара удерживается в продольной балке, а другим - в продольном элементе. Причем свободные концы продольных элементов выровнены по отношению друг к другу и соединены с центральной колесной парой с возможностью поворота рамных элементов вместе с крайними колесными парами посредством шаровых шарниров относительно друг друга, центральной колесной пары, а также опорной рамной конструкции, вокруг вертикальных осей. Каждая из осей проходит через центральную колесную пару и свободный конец продольного элемента.

Description

Изобретение относится к трёхосной тележке для рельсового транспортного средства, в частности, для железнодорожного грузового вагона с секционной рамой, состоящей из двух рамных элементов и опорной рамной конструкции. Тележка включает центральную колесную пару и две крайние колесные пары, при этом их положение изменяется по отношению друг к другу в целях повышения маневренности на криволинейном участке железнодорожного пути и компенсирования неровностей железнодорожного пути.

Тележка предназначена для передачи усилий и вращающих моментов, возникающих в процессе перемещения в определенном направлении или вписывания в кривые кузова железнодорожного вагона, а также во время торможения и, в случае необходимости, во время ускорения, от кузова железнодорожного вагона к зоне контакта колес. Основные факторы, обуславливающие использование тележек вместо неподвижно установленных жестких осей в рельсовых транспортных средствах, имеющих, в частности, длинномерную конструкцию, с одной стороны, заключаются в повышении маневренности на криволинейных участках пути и, с другой стороны, в возможности установки дополнительной ступени рессорного подвешивания, которая обеспечивает дополнительное ослабление воздействия неровностей железнодорожного пути на кузов вагона, при этом специальные тележки железнодорожных грузовых вагонов зачастую снабжены только одной ступенью рессорного подвешивания. Повышение маневренности на криволинейных участках пути позволяет повысить ходовые показатели, которые, в свою очередь, обеспечивают повышение комфортности езды и, таким образом, снижение опасности схода вагона с рельсов.

Поперечные усилия, передаваемые от колес на рельсы, могут стать исключительно большими при передвижении рельсового транспортного средства по криволинейным участкам железнодорожного пути, в результате чего повышается износ колес и рельсов и, кроме того, на оси колесных пар и на буксы воздействуют большие напряжения. Указанные недостатки в основном устраняются на данном уровне техники с помощью тележек, в частности составных тележек. Известные тележки сконструированы таким образом, чтобы колесные оси или колеса адаптировались к вписыванию в радиус кривой рельсов по их направлению движения при проезде по криволинейному участку железнодорожного пути. Таким образом, отдельные компоненты тележки движутся вокруг вертикальной оси.

В трёхосных тележках такого общего типа, в частности, в железнодорожных грузовых вагонах, пассажирских вагонах и локомотивах каждая из трех колесных пар установлена на рамном элементе. Колесная пара, состоящая из двух колес, которые, например, соединены друг с другом устойчиво к скручиванию с помощью вала колесной пары, либо сконструированная в виде независимой колесной пары, создает опору для рельсового транспортного средства и направляет его по рельсам, а также передает тяговые усилия и тормозные усилия от транспортного средства на рельсы.

Кроме того, в тележках с тремя колесными парами исключительно большие силы, приводящие к чрезмерному износу, возникают между колесами и рельсами. Ввиду того, что тележка, снабженная тремя колесными парами, зачастую длиннее тележки, снабженной только двумя колесными парами, расстояние между двумя внешними колесными парами трёхосной тележки больше, чем в двухосной тележке. Таким образом, трёхосная тележка имеет несколько большие углы набегания колес на рельсы при прохождении криволинейного участка железнодорожного пути.

При прохождении криволинейного участка железнодорожного пути происходит соскальзывание колеса с рельсы, на основании чего проводится различие между продольным соскальзыванием и поперечным соскальзыванием. Продольное соскальзывание не может быть предотвращено ввиду различия между радиусом качения колес колесной пары. Поперечное соскальзывание возникает в результате наклонного положения колесной пары по отношению к рельсам, т.е. в результате угла набегания. Большие углы набегания приводят к значительному поперечному соскальзыванию, и, следовательно, к большим силам трения и чрезмерному износу.

Силы трения и износ железнодорожного пути могут быть снижены до минимума путем радиальной регулировки внешних колесных пар. При проведении указанного процесса колесные пары регулируются по отношению к центру кривой железнодорожного пути. При этом происходит уменьшение угла набегания колес. Колесные пары стремятся занять радиальное положение ввиду геометрии профиля колес и железнодорожного пути.

На данном уровне техники известны как трёхосные тележки с неразъемной рамой, так и трёхосные тележки с трехсекционной рамой. В тележках с трехсекционной рамой каждая колесная пара отдельно установлена в секции рамы. Секции рамы соединены с возможностью перемещения относительно друг друга.

Ввиду сочлененного соединения элементов рамы повышается прохождение криволинейных участков железнодорожного пути. Тем не менее, при прохождении криволинейных участков железнодорожного пути отсутствует возможность управлять тележкой как единым целым.

Разработанная тележка с тремя колесными парами для рельсовых транспортных средств с учетом вышеуказанного аспекта раскрывается, например, в документе ΌΕ 1292157 А. В данной тележке подвесной механизм расположен между отдельными колесными парами. Предварительное нагружение подвесного механизма обеспечивает параллельное расположение колесных пар до достижения специфического давления на реборды колеса. При превышении указанного давления на реборды колеса обеспечивается

- 1 023992 горизонтальный поворот колесной пары. За счет этого обеспечивается управление тележкой как единым целым в зависимости от криволинейного профиля.

В документе ΌΕ 2123115 также приведено описание многоосной тележки для рельсового транспортного средства с большой общей колесной базой. Тележка снабжена регулируемыми колесными парами, расположенными на ее внешней стороне в продольном направлении, при этом каждая колесная пара сконструирована поворотной. За счет этого каждая внешняя колесная пара, способная поворачиваться вокруг оси поворота, во время поворота принимает такие боковые наклонные положения, которые позволяют учитывать криволинейность железнодорожного пути и неравномерную высоту профиля рельсов.

Более того, из уровня техники известна трёхосная тележка 1, имеющая многосекционную раму, проиллюстрированная на фиг. 1а и 1Ь. На фиг. 1а показан вид сбоку тележки, и на фиг. 1Ь показан частичный вид сверху тележки. На каждой продольной стороне рамы тележки 1 имеются два продольных элемента 7, при этом каждый элемент воспринимает нагрузку опоры колесной пары крайней колесной пары 20а, 20Ь, а также половину нагрузки опоры колесной пары центральной колесной пары 18. Продольные элементы 7, размещенные напротив друг друга на продольных сторонах, соединены друг с другом в пары вместе соответственно с одной поперечиной 5 таким образом, что две поперечины 5 соединяют четыре продольных элемента 7 друг с другом, при этом два продольных элемента 7 сочленены друг с другом с помощью поперечины 5, образуя полураму. В свою очередь, поперечины 5, расположенные параллельно друг другу, подвижно соединены друг с другом с помощью двух боковых элементов, которые на уровне поперечной центральной оси тележки жестко соединены друг с другом с помощью дополнительной поперечины. Поперечина, совмещенная с поперечной центральной осью по ее верхней поверхности и с продольной центральной осью тележки, имеет подпятник 13 для удержания кузова железнодорожного вагона. Таким образом, многосекционная рама вместе с четырьмя продольными элементами 7, двумя поперечинами 5 и жестким элементом вместе с подпятником 13 образуют семь рамных элементов, подвижно соединенных друг с другом в восьми точках сочленения. С одной стороны, восемь шарнирных соединений рамы тележки подвержены чрезмерному износу и, таким образом, для их технического обслуживания требуются большие трудозатраты. С другой стороны, шарнирные соединения фактически обеспечивают поперечное перемещение колесных пар и, таким образом, перемещение поперечно направлению движения х, тем не менее, не обеспечивается радиальная регулировка колесных пар по отношению к профилю криволинейного участка железнодорожного пути. Таким образом, тележка, проиллюстрированная на фиг. 1а и 1Ь, обеспечивает параллельное перемещение колесных пар, а не поворот по отношению к вертикальной оси.

Общая характеристика тележек, известных из уровня техники, заключается в том, что их изготовление является исключительно сложным и их содержание требует больших усилий. Более того, при прохождении по криволинейному участку железнодорожного пути они не обеспечивают вообще радиальную регулировку колесных пар, либо исключительно ограниченную регулировку, и, следовательно, приводят к чрезмерному износу колес, а также рельс, сопровождаемому повышенным шумовым загрязнением.

Целью настоящего изобретения является создание трёхосной тележки, которая, в частности, при прохождении криволинейных участков железнодорожного пути, обеспечивает минимальный износ колес, а также рельсов. Более того, по сравнению с известными тележками данная тележка вызывает меньшее по уровню шумовое загрязнение. По сравнению с тележками известного уровня техники изготовление и техническое обслуживание тележки в соответствии с настоящим изобретением является менее сложным и менее дорогостоящим.

В соответствии с настоящим изобретением указанная цель достигается за счет создания трёхосной тележки для рельсового транспортного средства. Тележка содержит трехсекционную раму, состоящую из двух рамных элементов и опорной рамной конструкции, а также две крайние колесные пары (20а, 20Ь) и центральную колесную пару. При этом два колеса колесной пары соединены друг с другом устойчиво к скручиванию, например, валом колесной пары, либо сконструированы в виде независимой колесной пары. Каждый из двух рамных элементов, также называемых полурамами, соединен посредством подпятника полурам с опорной рамной конструкцией с возможностью поворота. Также каждый из двух рамных элементов выполнен в виде продольной балки 6 и продольного элемента, выполненного со свободным концом. Продольная балка 6 и продольный элемент жестко соединены с внешней и внутренней поперечинами с образованием замкнутой прямоугольной рамы, в границах которой установлена одна крайняя колесная пара. Внешняя поперечина расположена на внешней поверхности тележки в направлении движения, в то время как внутренняя поперечина совмещена в направлении центральной колесной пары. Одним своим концом крайняя колесная пара удерживается в продольной балке 6, а другим - в продольном элементе. Причем свободные концы продольных элементов выровнены по отношению друг к другу и соединены с центральной колесной парой с возможностью поворота рамных элементов вместе с крайними колесными парами посредством шаровых шарниров относительно друг друга, центральной колесной пары, а также опорной рамной конструкции, вокруг вертикальных осей. Каждая из осей проходит через центральную колесную пару и свободный конец продольного элемента.

- 2 023992

Таким образом, подпятник обеспечивает поворотное соединение, в частности, вокруг вертикальной оси тележки, при этом поворот вокруг вертикальной оси образует движение при въезде на криволинейный участок, либо при выезде с него. Кроме того, подпятник также обеспечивает поворот вокруг горизонтальной оси поперечно направлению движения и раскачивание в виде поворотного движения вокруг горизонтальной оси в направлении движения при движении на подъеме, спуске или при прохождении вертикально смещенных по высоте смежных элементов (например, в стыках) железнодорожного пути.

В результате сложения движений колесных пар трёхосная тележка обеспечивает радиальную регулировку колесных пар. Радиальная регулировка осей колесных пар относится к вертикальной оси тележки, в частности, к управляемому движению вокруг вертикальной оси, адаптируемой к криволинейному профилю. Таким образом, обеспечивается плавное движение по криволинейному участку железнодорожного пути при оптимизированной маневренности при прохождении кривой.

Внешняя и внутренняя поперечины каждого рамного элемента предпочтительно расположены в направлении поперечной центральной оси трехосной тележки, а продольная балка и продольный элемент расположены в направлении продольной центральной оси трехосной тележки. Причем первый конец продольной балки 6 жестко соединен с первым концом внешней поперечины, а ее второй конец жестко соединен с первым концом внутренней поперечины, вторые концы внешней и внутренней поперечин жестко соединены с продольным элементом. Продольная балка и продольный элемент, наоборот, расположены в направлении продольной центральной оси, идущей поперечно, в частности, перпендикулярно по отношению к направлению движения и параллельно друг другу.

В соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения первый конец продольной балки соединен с первым концом внешней поперечиной, и ее второй конец соединен с первым концом внутренней поперечиной. Вторые концы поперечин соединены с продольным элементом.

В соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения крайние колесные пары предпочтительно установлены внутри рамных элементов с возможностью поворота вокруг оси поворота крайних колесных пар. Опоры колесной пары, соответственно, буксы и детали рамы расположены снаружи колесных дисков таким образом, чтобы трехосная тележка представляла собой тележку с наружным монтажом.

В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения каждый рамный элемент, на котором смонтирована крайняя колесная пара, содержит продольную балку 9, расположенную между продольным элементом и продольной балкой 6, параллельно продольному элементу. Также как и продольная балка 6 и продольный элемент, продольная балка 9 жестко соединена с внешней и внутренней поперечинами. На верхней поверхности продольной балки 9 установлены подпятники полурам.

Жесткое соединение поперечин с продольной балкой 6, продольным элементом и продольной балкой 9 предпочтительно выполнено в виде сварного соединения.

Из предпочтительного примера осуществления настоящего изобретения видно, что опорная рамная конструкция выполнена в форме параллелограмма и содержит боковые элементы, расположенные параллельно друг другу, а также связующие их элементы, расположенные параллельно друг другу. Более того, центральный элемент расположен между боковыми элементами параллельно им. На верхней поверхности центрального элемента расположен подпятник опорной рамной конструкции, представляющий собой связующий элемент между трехосной тележкой и кузовом вагона. Причем боковые элементы расположены с возможностью наклона по отношению к продольной центральной оси, а связующие элементы расположены перпендикулярно к ней и, следовательно, в направлении поперечной центральной оси и предназначены для связи боковых элементов друг с другом.

Исключительно предпочтительно, чтобы подпятник опорной рамной конструкции располагался на пересечении продольной центральной оси и поперечной центральной оси трехосной тележки. При этом подпятник опорной рамной конструкции и подпятники полурам, на которых смонтированы крайние колесные пары, расположены на прямой связующей их линии, в результате чего подпятник опорной рамной конструкции расположен между подпятниками полурам и равноудален от них. При этом обеспечивается равномерная передача усилия, воспринимаемого подпятником опорной рамной конструкции от кузова железнодорожного вагона, на подпятники полурам. Также каждый подпятник полурам расположен в центре массы треугольника, образованного тремя передающими нагрузку опорами колесных пар рамных элементов с обеспечением равномерной передачи усилия, воспринимаемого подпятниками полурам, на три опоры колесных пар, т.е. на две опоры колесной пары крайней колесной пары и на опору колесной пары центральной колесной пары. Причем подпятники полурам расположены в горизонтальной плоскости и на расстоянии от продольной центральной оси, на противоположных сторонах от нее.

Исключительно предпочтительно, чтобы трёхосная тележка обеспечивала компенсацию вертикальной нагрузки при передаче и равномерном распределении сил, передаваемых от кузова железнодорожного вагона на трехосную тележку и с тележки через колесные пары на рельсы.

Таким образом, опорная рамная конструкция равномерно распределяет нагрузку железнодорожного вагона на две полурамы. Более того, нагрузка передается от опорной рамной конструкции через подпятник в центре трех опорах колесных пар на каждую полураму, в результате чего происходит ее равномер- 3 023992 ное распределение. Далее каждая из двух полурам передает и распределяет воспринимаемую нагрузку на крайнюю колесную пару, снабженную одной из двух опор колесной пары и на опору колесной пары центральной колесной пары.

С целью исключения воздействия вращения полурам друг на друга предпочтительно использовать отдельные тормоза колесных пар.

В соответствии с дополнительной разработкой изобретения опорная рамная конструкция на верхней своей поверхности, в частности, на верхней поверхности бокового элемента содержит кулису, создающую опору для кузова железнодорожного вагона. Причем подпятник опорной рамной конструкции и кулиса являются соединительными элементами между трехосной тележкой и упомянутым кузовом с обеспечением возможности поворота опорной рамной конструкции посредством шаровых шарниров относительно кузова железнодорожного вагона. С целью создания равномерной опоры кузова железнодорожного вагона на опорную рамную конструкцию, в частности на подпятник и кулисы, на верхней поверхности опорной рамной конструкции расположено несколько кулис, предпочтительно, две кулисы. Таким образом, вторая кулиса предпочтительно установлена на втором боковом элементе. Предпочтительно, чтобы две кулисы и подпятник располагались на одной линии, т.е. на поперечной центральной оси тележки. Следовательно, кузов железнодорожного вагона может опираться на опорную рамную конструкцию по обеим сторонам подпятника опорной рамной конструкции.

В соответствии с дополнительным примером осуществления настоящего изобретения трехосная тележка содержит упругие кулисы. Упругие кулисы, предпочтительно расположенные у вершин имеющей форму параллелограмма опорной рамной конструкции и между указанной конструкцией и рамными элементами. Упругие кулисы совместно с подпятниками полурам обеспечивают прикрепление опорной рамной конструкции к рамным элементам и поворота опорной рамной конструкции посредством шаровых шарниров относительно рамных элементов.

В соответствии с дополнительным предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения крайние колесные пары и центральная колесная пара установлены в держателях на рамных элементах. При этом каждый держатель содержит элементы рессорного подвешивания, причем один из них выполнен в виде механического гасителя колебаний, а другой - в виде гидравлического гасителя колебаний.

Трехсекционная рама трёхосной тележки, включающая рамные элементы, сочлененные друг с другом таким образом, чтобы обеспечивался их поворот с помощью шаровых шарниров, по сравнению с неразъемными цельными рамами имеет преимущество, заключающееся в том, что напряжения, передаваемые на колеса и, следовательно, на рамные элементы, в частности, при движении по криволинейному участку железнодорожного пути, не приводят к деформации конструкции рамы.

Кроме того, рамные элементы разъемных рам тележки подвергаются в существенно меньшей степени естественному кручению при движении по участкам железнодорожного пути с перекосом по сравнению с цельными рамами, при этом данный аспект предпочтительно обеспечивает снижение напряжений, воздействующих на рамные элементы. В результате этого исключается необходимость придания рамным элементам формы, позволяющей им воспринимать напряжение, действующее на них в результате естественного кручения, и данные рамные элементы могут быть выполнены меньшими по своим конструктивным размерам, и, следовательно, более легкими. По сравнению с железнодорожными транспортными средствами, снабженными неразъемными рамами, разъемные рамы тележек транспортных средств при движении по участкам железнодорожного пути с перекосом не приводят вообще к изменениям или приводят к незначительным изменениям нагрузок на колеса, что в противоположном случае могло бы привести к сходу вагона с рельсов. Таким образом, тележка с секционной рамой в примере осуществления настоящего изобретения предпочтительно предназначена для использования на железнодорожных путях с неудовлетворительной геометрией, например, на криволинейных участках железнодорожного пути с перекосом.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что трехосные тележки в соответствии с настоящим изобретением при движении по криволинейным участкам железнодорожного пути, а также при движении по участкам железнодорожного пути с перекосом демонстрируют исключительно высокие ходовые характеристики, и направление движения тележки относительно колес предпочтительно полностью адаптируется к геометрии железнодорожного пути. Сочетание поперечного перемещения центральной колесной пары с радиальной регулировкой крайних колесных пар при движении по криволинейному участку железнодорожного пути позволяет снизить износ колес и рельсов, а также снизить сопротивление качению и обеспечить движение с низким уровнем шума. При использовании независимых колесных пар вместо колесных пар, снабженных колесами, соединенных друг с другом устойчиво к кручению с помощью вала колесной пары, обеспечивается дальнейшее снижение износа, сопротивления качению и уровня шума колес. За счет трехточечной опоры полурам на опоры колесных пар разность статической нагрузки на колеса сокращается до минимума.

Таким образом, трехосные тележки в соответствии с настоящим изобретением позволяют снизить опасность схода транспортных средств с рельсов и повысить ходовые качества по сравнению с известными трёхосными тележками. Три рамных элемента имеют более простую конструкцию по сравнению с

- 4 023992 элементами известных неразъемных рам трёхосных тележек.

Другие детали, особенности и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже описания иллюстративных примеров осуществления, которое ведется со ссылками на прилагаемые рисунки трёхосной тележки с трехсекционной рамой, на которых:

фиг. 1: см. описание ранее; фиг. 2: вид в перспективе;

фиг. 3: вид сверху без опорной рамной конструкции в качестве третьего рамного элемента при движении по криволинейному участку железнодорожного пути;

фиг. 4: вид сверху без опорной рамной конструкции в качестве третьего рамного элемента.

На фиг. 2 проиллюстрирован вид в перспективе трёхосной тележки 1 с трехсекционной рамой.

Первый и второй рамные элементы р 2а, 2Ь, которые также называются как первая и вторая полурамы 2а, 2Ь, включают внешнюю поперечину 4, внутреннюю поперечину 5, а также продольную балку 6 и продольный элемент 7. Поперечины 4, 5 расположены перпендикулярно по отношению к направлению движения х, т.е. в направлении у-оси, и, таким образом, поперечно направлению движения, а также параллельно по отношению друг к другу. Продольная балка 6 и продольный элемент 7 также расположены параллельно по отношению друг к другу, однако в направлении движения х таким образом, чтобы обеспечивалось расположение поперечин 4, 5 перпендикулярно по отношению к продольной балке 6 и продольному элементу 7.

Первый конец продольной балки 6 жестко соединен с первым концом внешней поперечины 4, и ее второй конец жестко соединен с первым концом внутренней поперечины 5. Длина продольной балки 6 равна длине поперечин 4, 5 в направлении движения х.

Х-ось соответствует оси в направлении движения, у-ось соответствует оси, расположенной перпендикулярно, соответственно поперечно направлению движения. Как х-ось, так и у-ось представляют оси, лежащие в горизонтальной плоскости тележки 1. Ось в ζ-направлении является вертикальной осью тележки 1 и указывает на вертикальное направление перпендикулярно горизонтальной плоскости.

Вторые концы каждой поперечины 4, 5 жестко соединены с продольным элементом 7, при этом второй конец внешней поперечины 4 соединен с первым концом продольного элемента 7. Второй конец внутренней поперечины 5 соединен с продольным элементом 7 в центральной зоне продольного удлинения продольного элемента 7 таким образом, чтобы продольный элемент 7 имел свободный конец 8 продольного элемента.

Поперечины 4, 5, которые соединены, предпочтительно приварены как к продольной балке 6, так и продольному элементу 7, в сочетании с продольной балкой 6 и продольным элементом 7 образуют прямоугольную раму, при этом продольный элемент 7 на одном конце имеет выступ, и указанный выступ образует свободный конец 8 продольного элемента. Прямоугольная рама расположена в горизонтальной плоскости тележки 1, определяемой х-осью и у-осью.

В границах замкнутой прямоугольной рамы рамных элементов 2а, 2Ь соответственно размещена одна колесная пара 20а, 20Ь, каждая из которых по отношению ко всей тележке 1 представляет внешнюю колесную пару, соответственно крайнюю колесную пару 20а, 20Ь. Концы колесных пар 20а, 20Ь с одной стороны удерживаются в продольной балке 6 и с другой стороны удерживаются в продольном элементе

7. Каждый держатель имеет рессорное подвешивание. Рессорное подвешивание включает три элемента 23, 24, при этом два элемента рессорного подвешивания 23 выполнены в виде рессорного подвешивания 23 колесной пары и один элемент рессорного подвешивания 24 выполнен в виде гидравлического гасителя колебаний 24. В качестве рессорного подвешивания 23 колесных пар предпочтительно используют конусообразные резиновые пружины рессорного подвешивания, которые расположены на обеих сторонах концов колесных пар 20а, 20Ь. Пружины рессорного подвешивания 23 колесных пар прикреплены на уровне центральной линии оси колесной пары 20а, 20Ь. Также в качестве альтернативного варианта используются винтовые пружины, обладающие свойством фрикционного демпфирования.

Полурамы 2а, 2Ь также имеют продольную балку 9, которая расположена параллельно по отношению к продольному элементу 7 и продольной балке 6 и которая также жестко соединена с поперечинами 4, 5. Указанное соединение также предпочтительно выполнено в виде сварного соединения.

Продольная балка 9 расположена за пределами центра продольной центральной оси 26 тележки 1 и, таким образом, за пределами центра колесной пары 20а, 20Ь. Продольная балка 9 снабжена подпятником 16а, 16Ь, который выполнен в виде опоры для третьего рамного элемента 3.

Опорная рамная конструкция 3 выполнена из двух боковых элементов 10, расположенных параллельно по отношению друг к другу, и связующих элементов 12, которые также расположены параллельно по отношению друг к другу. Связующие элементы 12 расположены по у-направлению и, таким образом, перпендикулярно направлению движения х, соответственно направлению продольной центральной оси 26 тележки 1 и связывают боковые элементы 10, которые расположены таким образом, чтобы обеспечивался их наклон по отношению к х-оси. Из четырех связующих элементов 12 концы двух связующих элементов 12 жестко соединены с одним концом бокового элемента 10 таким образом, чтобы обеспечивалось формирование внешней кромки в виде параллелограмма. Два других связующих элемента 12 расположены внутри кромок опорной рамной конструкции 3 таким образом, чтобы их концы были соедине- 5 023992 ны с боковыми элементами 10 для обеспечения более высокой стабильности опорной рамной конструкции 3.

Опорная рамная конструкция 3 дополнительно снабжена центральным элементом 11, который, в свою очередь, расположен параллельно боковым элементам 10. Центральный элемент 11 расположен в центре между боковыми элементами 10 и также жестко соединен со связующими элементами 12. Все соединения между боковыми элементами 10, центральным элементом 11 и связующими элементами 12 предпочтительно выполнены путем сварки. Боковые элементы 10, центральный элемент 11 и связующие элементы 12 располагаются в плоскости, которая, в свою очередь, расположена горизонтально и, следовательно, параллельно по отношению к плоскости, определяемой х-направлением и у-направлением.

В центре массы опорной рамной конструкции расположен подпятник 13, совмещенный с ζнаправлением и, следовательно, с горизонтальным направлением тележки 1. Подпятник 13 расположен по центру на центральном элементе 11 между двумя внутренними связующими элементами 12. Центр массы опорной рамной конструкции 3 соответствует центру массы и центру тележки 1. Подпятник 13 служит в качестве связующего элемента 13 между тележкой 1 и кузовом железнодорожного вагона. Кузов железнодорожного вагона установлен на подпятнике 13 вместе с тележкой 1 и дополнительно опирается на опорную рамную конструкцию 3 с помощью кулис 14. Кулисы 14 расположены на уровне поперечной центральной оси 28 на боковых элементах 10 опорной рамной конструкции 3. Подпятник 13 в сочетании с кулисами 14 обеспечивает поворот кузова железнодорожного вагона по отношению к опорной рамной конструкции 3.

Три рамных элемента 2а, 2Ь, 3 соединены друг с другом с возможностью перемещения таким образом, чтобы обеспечивалось соединение полурам 2а, 2Ь друг с другом с помощью опорной рамной конструкции 3. Внешние поверхности опорной рамной конструкции 3 удерживаются по отношению к хнаправлению и, следовательно, внешние связующие элементы 12 расположены у рамных элементов 2а, 2Ь. Каждая полурама 2а, 2Ь имеет три точки сцепки 15 с опорной рамной конструкцией 3. Основная сцепка обеспечивается через подпятник 16а, 16Ь, который расположен на продольной балке 9 полурам 2а, 2Ь. Опорная рамная конструкция 3 установлена на подпятнике 16а, 16Ь на сцепке внешнего связующего элемента 12 с центральным элементом 11 и, таким образом, в центре внешнего связующего элемента 12 по отношению к у-направлению. С целью обеспечения поперечной устойчивости и предотвращения наклона опорной рамной конструкции 3 по отношению к полурамам 2а, 2Ь, опорная рамная конструкция 3 в вершинах внешних связующих элементов 12 и, таким образом, в вершинах четырехугольного параллелограмма установлена с возможностью перемещения на соответствующих полурамах 2а, 2Ь предпочтительно с помощью упругих кулис 15. Упругие кулисы 15 за счет трения амортизируют вращение и раскачивание тележки 1, и в сочетании с подпятниками 16а, 16Ь обеспечивают поворот в пределах горизонтальной плоскости, определяемой х-направлением и у-направлением, а также предотвращает наклон опорной рамной конструкции 3 по отношению к полурамам 2а, 2Ь. Продольные кулисы 15, каждая из которых расположена на продольном элементе 7 между опорной рамной конструкцией 3 и полурамами 2а, 2Ь, ограничивают раскачивание кузова железнодорожного вагона.

Каждая из полурам 2а, 2Ь поглощает нагрузку опор двух колесных пар крайних колесных пар 20а, 20Ь, а также нагрузку опоры колесной пары центральной колесной пары 18. Нагрузки опор колесных пар крайних колесных пар 20а, 20Ь передаются через держатели, которые имеют три элемента рессорного подвешивания 23, 24, с одной стороны на продольную балку 6, и с другой стороны на продольный элемент 7. Нагрузка опоры колесной пары центральной колесной пары 18 также поглощается продольным элементом 7. Центральная колесная пара 18 расположена таким образом, чтобы обеспечивалось ее удерживание вместе с соответствующей опорой одной колесной пары на свободном конце 8 продольного элемента 7 на полурамах 2а, 2Ь через держатель, включающий три элемента рессорного подвешивания 23, 24.

Полурамы 2а, 2Ь соединены с центральной колесной парой 18 и соответственно таким образом, чтобы обеспечивалось их вращение с помощью шаровых шарниров. Каждая из осей поворота 19а, 19Ь, расположенная в вертикальном и, следовательно, в ζ-направлении, проходит на концах центральной колесной пары 18 через рессорное подвешивание на свободном конце 8 продольного элемента в центре между двумя пружинами рессорного подвешивания 23 колесной пары. Таким образом, обеспечивается вращение двух полурам 2а, 2Ь вместе с крайними колесными парами 20Ь относительно друг друга и по отношению к центральной колесной паре 18, а также к опорной рамной конструкции 3. Подвижность между полурамами 2а, 2Ь и центральной колесной парой 18 обеспечивается за счет горизонтальной гибкости элемента рессорного подвешивания 23.

Следовательно, полурамы 2а, 2Ь соединены друг с другом таким образом, чтобы обеспечивалось их вращение с помощью шаровых шарниров, в частности, вокруг вертикальной оси ζ тележки 1 с одной стороны с помощью центральной колесной пары 18 и с другой стороны с помощью опорной рамной конструкции 3. Подвижные соединения обеспечивают радиальную регулировку колесных пар 18, 20а, 20Ь относительно друг друга.

Подпятники 13, 16а, 16Ь выполнены в виде шарнирных соединений, которые можно сравнить с шарнирными осевыми опорами. Каждая из полурам 2а, 2Ь расположена вокруг соответствующих под- 6 023992 пятников 16а, 16Ь для обеспечения свободного вращения. Движение ограничено стопорами боковых кулис 15, которые установлены на продольном элементе 7 между опорной рамной конструкцией 3 и полурамами 2а, 2Ь. Колеса колесной пары 18, 20а, 20Ь могут занимать различные положения в ζ-направлении.

На фиг. 2 также четко проиллюстрированы тормозные элементы 22 крайних колесных пар 20а, 20Ь, которые образуют тормозной диск 22. Прилагающие усилие тормозные устройства расположены на полурамах 2а, 2Ь с помощью крепежных устройств 21. Крепежные устройства 21 установлены на обеих сторонах внутренней поперечины 5 таким образом, чтобы обеспечивалось торможение всех колесных пар 18, 20а, 20Ь. В соответствии с альтернативным примером осуществления настоящего изобретения в тележке 1 используются раздельные тормоза колесной пары с цилиндрами.

На фиг. 3 проиллюстрирован вид сверху трёхосной тележки 1 с трехсекционной рамой без опорной рамной конструкции 3 в качестве третьего рамного элемента 3 при движении по криволинейному участку железнодорожного пути 25. Опорная рамная конструкция 3 не проиллюстрирована для упрощения. При движении по криволинейному участку железнодорожного пути 25 полурамы 2а, 2Ь вращаются вокруг осей поворота 19а, 19Ь вследствие возникающих в реборде колеса сил. Силы, действующие на реборду колеса, передаются через колесные пары 20а, 20Ь и держатели на продольные балки 6 и соответственно на продольные элементы 7 в полурамах 2а, 2Ь. Вращение полурам 2а, 2Ь соответственно вызывает радиальную регулировку К крайних колесных пар 20а, 20Ь. Радиальная регулировка К представляет собой угол, который принимают крайние колесные пары 20а, 20Ь по отношению к исходному положению, т.е. положению при движении прямо вперед, соответственно при движении по прямому некриволинейному участку железнодорожного пути.

Таким образом, радиальная регулировка К соответствует сопоставимому углу поворота, при этом поворот или вращение обусловлены силами, возникающими в реборде колеса. В результате механического изгибания колесные пары 20а, 20Ь подвергаются воздействию сил, возникающих в реборде колес, что приводит к чрезмерному износу колес и рельсов.

Полурамы 2а, 2Ь вращаются вокруг осей поворота 17а, 17Ь при движении по криволинейному участку железнодорожного пути 25, а также по отношению к непроиллюстрированной опорной рамной конструкции 3. Оси поворота 17а, 17Ь идут в ζ-направлении соответственно через опорные точки опор 17а, 17Ь опорной рамной конструкции 3 по отношению к полурамам 2а, 2Ь.

Вращение полурам 2а, 2Ь вокруг стационарных осей поворота 19а, 19Ь по отношению друг к другу и по отношению к центральной колесной паре 18, а также вокруг стационарных осей поворота 17а, 17Ь по отношению к опорной рамной конструкции 3 вызывает дальнейшее поперечное смещение V центральной колесной пары 18 по отношению к опорной рамной конструкции 3 тележки 1. Это абсолютно очевидно, исходя из поперечного смещения V подпятника 13, который жестко соединен с опорной рамной конструкцией 3. Таким образом, колесные пары 18, 20а, 20Ь смещаются относительно друг друга в направлении движения, т.е. в х-направлении, а также поперечно направлению движения, т.е. в унаправлении.

На фиг. 4 проиллюстрирован вид сверху трёхосной тележки 1 с трехсекционной рамой без опорной рамной конструкции 3 в качестве третьего рамного элемента 3 при движении прямо вперед, соответственно при движении по прямому некриволинейному участку железнодорожного пути. Колесные пары 18, 20а, 20Ь расположены параллельно по отношению друг к другу и таким образом, чтобы исключалось их смещение в у-направлении. Полурамы 2а, 2Ь не поворачиваются относительно друг друга.

Нагрузка вагона передается через подпятник 13, действующий в качестве соединительного элемента между кузовом железнодорожного вагона и тележкой 1, на тележку 1, в частности, на не проиллюстрированную опорную рамную конструкцию 3. Нагрузка вагона поглощается в центре и, следовательно, в центре массы тележки 1. В проиллюстрированной тележке 1 центр образован пересечением продольной центральной оси 26 с поперечной центральной осью 28.

Опорная рамная конструкция 3 распределяет нагрузку, поглощаемую подпятником 13 через подпятники 16а, 16Ь по двум полурамам 2а, 2Ь. Подпятник 13 опорной рамной конструкции 3 и подпятники 16а, 16Ь полурам 2а, 2Ь расположены на связующей линии 27а, представляющей собой линию распределения сил, при этом подпятник 13 расположен равноудаленно от подпятников 16а, 16Ь.

Полурамы 2а, 2Ь равномерно распределяют соответственно воздействующую нагрузку на две опоры колесных пар крайних колесных пар 20а, 20Ь, а также на опору колесной пары центральной колесной пары 18. Опоры колесной пары, передающие усилие на рельсы, промаркированы таким образом, чтобы быть связанными друг с другом с помощью связующих линий 27Ь, 27с.

Подпятники 16а, 16Ь полурам 2а, 2Ь расположены соответственно в центре массы треугольника, образованного тремя передающими нагрузку опорами колесных пар полурам 2а, 2Ь для равномерного распределения нагрузки. На фиг. 4 четко проиллюстрировано, что центр массы треугольника, и, следовательно, расположение подпятников 16а, 16Ь обусловлены пересечением медиан треугольника. Центр массы как таковой соответствует точке, в которой распределение массы тела, соответственно, площадь распределения, имеет среднее значение. Силы, действующие на три опоры колесных пар, могут быть объединены в центре массы. Подпятники 16а, 16Ь полурам 2а, 2Ь, располагаясь в центре массы, тем самым располагаются на расстоянии от продольной центральной оси 26 тележки 1. Подпятники 16а, 16Ь

- 7 023992 располагаются на общей горизонтальной плоскости, но на противоположных сторонах продольной центральной оси 26.

Равномерное распределение нагрузки от кузова железнодорожного вагона через подпятник 13 к опорной рамной конструкции 3, от опорной рамной конструкции 3 через подпятники 16а, 16Ь на полурамы 2а, 2Ь и от полурам 2а, 2Ь через опоры колесной пары колесных пар 18, 20а, 20Ь на рельсы обеспечивается как при движении прямо вперед в соответствии с фиг. 4, так и при движении по криволинейному участку железнодорожного пути 25 в соответствии с фиг. 3.

Существенные преимущества тележки 1 в соответствии с настоящим изобретением могут быть очевидны при автоматической радиальной регулировке К колесных пар 20а, 20Ь, вследствие чего нагрузки равномерно распределяются на все опоры колесной пары. Таким образом, напряжения, действующие на раму и возникающие при прохождении вертикально смещенных по высоте смежных элементов (например, в стыках) железнодорожного пути и при движении по участкам железнодорожного пути с перекосом, минимизируются. В результате этого снижается износ колес и рельсов, а также снижается шумовое загрязнение. В результате дополнительного использования конических резиновых пружин рессорного подвешивания в качестве соединительных элементов между колесными парами 18, 20а, 20Ь и рамой, а также за счет использования дисковых тормозов обеспечивается дальнейшее снижение до минимума шума, создаваемого тележкой 1 при движении. Таким образом, обеспечивается упрощение опорной конструкции тележки 1 по сравнению с неразъемной тележкой.

Список позиций:

I - тележка;

2а - первая полурама, первый рамный элемент;

2Ь - вторая полурама, второй рамный элемент;

- опорная рамная конструкция;

- внешняя поперечина;

- внутренняя поперечина;

- продольная балка;

- продольный элемент;

- свободный конец продольного элемента;

- продольная балка;

- боковой элемент, опорная рамная конструкция;

II - центральный элемент, опорная рамная конструкция;

- связующий элемент, опорная рамная конструкция;

- подпятник опорной рамной конструкции;

- кулиса;

- шарнир, упругая кулиса;

16а - подпятник первой полурамы;

16Ь - подпятник второй полурамы;

17а - ось поворота, опорная точка опоры первой полурамы;

17Ь - ось поворота, опорная точка опоры второй полурамы;

- колесная пара, центральная колесная пара;

19а - ось поворота первой полурамы/центральная колесная пара;

19Ь - ось поворота второй полурамы/центральная колесная пара;

20а - колесная пара, крайняя колесная пара первой полурамы;

20Ь - колесная пара, крайняя колесная пара второй полурамы;

- держатель;

- тормозной элемент, тормозной диск;

- элемент рессорного подвешивания, рессорное подвешивание колесной пары;

- элемент рессорного подвешивания, гидравлический гаситель колебаний;

- криволинейный участок железнодорожного пути;

- продольная центральная ось;

27а, 27Ь, 27с - связующая линия;

- поперечная центральная ось;

V - поперечное перемещение центральной колесной пары;

К - радиальная регулировка крайней колесной пары;

А - расстояние; в - расстояние;

X - х-ось, направление движения;

Υ - у-ось, поперечно направлению движения;

Ζ - ζ-ось, вертикальная ось.

Claims (9)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Трехосная тележка (1) для рельсового транспортного средства, содержащая трехсекционную раму, состоящую из двух рамных элементов (2а, 2Ь) и опорной рамной конструкции (3), а также две крайние колесные пары (20а, 20Ь) и центральную колесную пару (18), отличающаяся тем, что каждый из рамных элементов (2а, 2Ь) соединен посредством подпятника (16а, 16Ь) с опорной рамной конструкцией (3) с возможностью поворота и выполнен в виде продольной балки (6) и продольного элемента (7), выполненного со свободным концом (8), жестко соединенных с двумя поперечинами (4, 5) с образованием замкнутой прямоугольной рамы, в границах которой установлена одна крайняя колесная пара (20а, 20Ь), одним своим концом удерживаемая в продольной балке (6), а другим - в продольном элементе (7), причем свободные концы (8) продольных элементов (7) выровнены по отношению друг к другу и соединены с центральной колесной парой (18) с возможностью поворота рамных элементов (2а, 2Ь) вместе с крайними колесными парами (20а, 20Ь) посредством шаровых шарниров относительно друг друга, центральной колесной пары (18), а также опорной рамной конструкции (3), вокруг вертикальных осей (19а, 19Ь), каждая из которых проходит через центральную колесную пару (18) и свободный конец (8) продольного элемента (7).
2. 2. Трехосная тележка (1) по п.1, отличающаяся тем, что поперечины (4, 5) каждого рамного элемента (2а, 2Ь) расположены в направлении поперечной центральной оси (28) трехосной тележки (1), а продольная балка (6) и продольный элемент (7) расположены в направлении продольной центральной оси (26) трехосной тележки (1), причем первый конец продольной балки (6) жестко соединен с первым концом поперечины (4), а ее второй конец жестко соединен с первым концом поперечины (5), вторые концы поперечин (4, 5) жестко соединены с продольным элементом (7).
3. 3. Трехосная тележка (1) по п.1, отличающаяся тем, что крайние колесные пары (20а, 20Ь) установлены внутри рамных элементов (2а, 2Ь) с возможностью поворота вокруг оси поворота крайних колесных пар (20а, 20Ь).
4. 4. Трехосная тележка (1) по п.1, отличающаяся тем, что каждый рамный элемент (2а, 2Ь) содержит продольную балку (9), расположенную между продольным элементом (7) и продольной балкой (6), параллельно продольному элементу (7), и жестко соединенную с поперечинами (4, 5), а подпятники (16а, 16Ь) расположены на верхней поверхности соответствующей продольной балки (9).
5. 5. Трехосная тележка (1) по п.1, отличающаяся тем, что опорная рамная конструкция (3) выполнена в форме параллелограмма и содержит боковые элементы (10), расположенные параллельно друг другу, связующие их элементы (12), расположенные параллельно друг другу, центральный элемент (11), расположенный между боковыми элементами (10) и параллельно им, и подпятник (13), расположенный на верхней поверхности центрального элемента (11), причем боковые элементы (10) расположены с возможностью наклона по отношению к продольной центральной оси (26), а связующие элементы (12) расположены перпендикулярно к ней и предназначены для связи боковых элементов (10) друг с другом.
6. 6. Трехосная тележка (1) по п.5, отличающаяся тем, что подпятник (13) расположен на пересечении продольной центральной оси (26) и поперечной центральной оси (28) трехосной тележки (1), при этом подпятники (13, 16а, 16Ь) расположены на прямой связующей их линии (27а), причем подпятник (13) расположен между подпятниками (16а, 16Ь) и равноудален от них с обеспечением равномерной передачи усилия, воспринимаемого подпятником (13), на подпятники (16а, 16Ь); каждый подпятник (16а, 16Ь) расположен в центре массы треугольника, образованного тремя передающими нагрузку опорами колесных пар рамных элементов (2а, 2Ь) с обеспечением равномерной передачи усилия, воспринимаемого подпятниками (16а, 16Ь), на три опоры колесных пар, причем подпятники (16а, 16Ь) расположены в горизонтальной плоскости и на расстоянии от продольной центральной оси (26), на противоположных сторонах от нее.
7. 7. Трехосная тележка (1) по п.5, отличающаяся тем, что опорная рамная конструкция (3) на верхней своей поверхности, например на верхней поверхности боковых элементов (10), содержит кулису (14) для опоры кузова железнодорожного вагона, причем подпятник (13) и кулиса (14) являются соединительными элементами между трехосной тележкой (1) и упомянутым кузовом с обеспечением возможности поворота опорной рамной конструкции (3) посредством шаровых шарниров относительно кузова железнодорожного вагона.
8. 8. Трехосная тележка (1) по п.5, отличающаяся тем, что содержит упругие кулисы (15), расположенные у вершин имеющей форму параллелограмма опорной рамной конструкции (3) и между указанной конструкцией (3) и рамными элементами (2а, 2Ь), с обеспечением совместно с подпятниками (16а, 16Ь) прикрепления опорной рамной конструкции (3) к рамным элементам (2а, 2Ь) и поворота опорной рамной конструкции (3) посредством шаровых шарниров относительно рамных элементов (2а, 2Ь).
9. 9. Трехосная тележка (1) по п.1, отличающаяся тем, что крайние колесные пары (20а, 20Ь) и центральная колесная пара (18) установлены в держателях на рамных элементах (2а, 2Ь), каждый держатель содержит элементы рессорного подвешивания (23, 24), причем один из них выполнен в виде механического гасителя колебаний (23), а другой - в виде гидравлического гасителя колебаний (24).