RU83029U1 - DEVICE FOR STABILIZING A WAGON BODY - Google Patents

Abstract

1. Устройство для стабилизации кузова вагона, содержащее установленные между кузовом и рамой каждой тележки пневмобаллоны, каждый из которых соединен трубопроводом с источником сжатого газа через запорно-регулирующую аппаратуру, управляемую процессором по сигналам датчиков положения и/или перемещений, ! отличающееся тем, что на раме каждой тележки вагона установлен связанный с процессором гироскопический датчик, а на кузове вагона расположены датчики его угловых скоростей, при этом верхний конец шкворня каждой тележки выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно кузова вагона и взаимодействует со шкворневой балкой кузова через сферическую опору, образуя четырехподвижное соединение рамы тележки с кузовом. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневмобаллоны расположены по углам на раме каждой тележки симметрично относительно оси ее шкворня. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник сжатого газа выполнен в виде установленного на вагоне компрессора с ресивером. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорно-регулирующая аппаратура выполнена в виде электропневматических клапанов, связанных с процессором. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сферическая опора между шкворнем и шкворневой балкой кузова выполнена в виде опоры трения качения.1. A device for stabilizing the wagon body, containing pneumatic cylinders installed between the body and frame of each trolley, each of which is connected by a pipeline to a source of compressed gas through shut-off and control equipment controlled by the processor according to the signals of position and / or displacement sensors,! characterized in that a gyroscopic sensor connected to the processor is mounted on the frame of each carriage of the carriage, and angular velocity sensors are located on the carriage body, while the upper end of the kingpin of each carriage is arranged to move vertically relative to the carriage’s body and interacts with the kingpin body beam through spherical support, forming a four-movable connection of the frame of the trolley with the body. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the air balloons are located at the corners on the frame of each trolley symmetrically with respect to the axis of its kingpin. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the source of compressed gas is made in the form of a compressor mounted on a wagon with a receiver. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the shut-off and control equipment is made in the form of electro-pneumatic valves associated with the processor. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the spherical bearing between the king pin and the pivot beam of the body is made in the form of a rolling friction support.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и, более конкретно, к системам подвески, обеспечивающим соединение кузова вагона с тележками, смягчение ударов от неровностей пути и равномерное распределение нагрузки между колесными парами.The utility model relates to railway transport and, more specifically, to suspension systems that ensure the connection of the wagon body with bogies, mitigation of impacts from irregularities of the track and even distribution of load between the wheelsets.

Подвеска вагона, включающая различные виды амортизаторов и демпферов, позволяет более плавно (сглаженно) передавать динамические усилия на вагон. Однако при движении вагона влияние этих усилий весьма существенно возрастает с увеличением скорости движения и приводит к возникновению различного вида колебаний кузова [1].The suspension of the car, including various types of shock absorbers and dampers, allows you to more smoothly (smoothly) transfer dynamic forces to the car. However, when the car moves, the influence of these efforts increases very significantly with increasing speed and leads to the appearance of various types of body vibrations [1].

Известна подвеска пассажирских вагонов, содержащая установленные на двухосных тележках надбуксовые пружинные амортизаторы, а в люлечном подвешивании наряду с витыми пружинами расположены гидравлические амортизаторы [2].Known suspension of passenger cars, containing mounted on biaxial trolleys naduksovye spring shock absorbers, and in the cradle suspension along with coil springs are hydraulic shock absorbers [2].

Применение гидравлических амортизаторов позволяет более эффективно осуществлять гашение вертикальных и горизонтальных колебаний кузова относительно тележек по сравнению с используемыми ранее рессорами. Однако в ряде случаев этого недостаточно, особенно с учетом увеличения скорости движения вагонов, когда даже незначительная амплитуда колебаний кузова вагона приводит к возникновению больших усилий между отдельными частями вагона и между колесами и рельсами, вызывая их повышенный износ, поломки и угрожая безопасности движения.The use of hydraulic shock absorbers allows more efficient damping of the vertical and horizontal vibrations of the body relative to the bogies in comparison with the springs used earlier. However, in some cases this is not enough, especially taking into account the increase in the speed of movement of cars, when even an insignificant amplitude of vibrations of the car body leads to the appearance of great efforts between the individual parts of the car and between the wheels and rails, causing their increased wear, breakage and threatening traffic safety.

К тому же, в некоторых случаях, таких как, например, перевозка раненых в медицинских вагонах и составах при возникновении чрезвычайных ситуаций, даже незначительные колебания и отклонения кузова в процессе перевозки и на стоянках не только нежелательны, но и недопустимы.In addition, in some cases, such as, for example, transportation of the wounded in medical wagons and trains in case of emergency, even slight fluctuations and deviations of the body during transportation and in parking lots are not only undesirable, but also unacceptable.

Известны также подвески, обеспечивающие стабилизацию положения транспортируемых объектов путем их установки на гиростабилизируемой платформе [3], [4]. Гиростабилизированные платформы обеспечивают высокую точность и стабильность поддержания неизменным их положения относительно заданных направлений и используются в основном для одноточечных систем подвески небольших по массе и габаритным размерам объектов, таких как автопилоты курса и крена летательных аппаратов в системах инерциальной навигации [5], или как в [3] для стабилизированной подвески одного санитарного места в машине скорой помощи. Для стабилизации же пассажирского вагона применение таких систем нецелесообразно, так как они будут иметь очень большие массу и габаритные размеры, сопоставимые с массой вагона (несколько десятков тонн).Suspensions are also known that provide stabilization of the position of transported objects by installing them on a gyro-stabilized platform [3], [4]. Gyrostabilized platforms provide high accuracy and stability to maintain their position unchanged relative to predetermined directions and are used mainly for single-point suspension systems of small in mass and overall dimensions of objects, such as autopilots of the heading and roll of aircraft in inertial navigation systems [5], or as in [ 3] for the stable suspension of one sanitary place in the ambulance. To stabilize a passenger car, the use of such systems is impractical, since they will have a very large mass and overall dimensions comparable with the mass of the car (several tens of tons).

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является система стабилизации кузова железнодорожного вагона, содержащая установленные между кузовом и каждой тележкой пневмобаллоны, каждый из которых соединен трубопроводами с источником сжатого газа через запорно-регулирующую аппаратуру, управляемую процессором, связанным с датчиками положения кузова [6].The closest technical solution to the claimed utility model is a stabilization system for a railway wagon body containing pneumatic cylinders installed between the body and each trolley, each of which is connected by pipelines to a source of compressed gas through shut-off and control equipment controlled by a processor associated with body position sensors [6] .

Эта известная система стабилизации имеет относительно небольшие массу и габаритные размеры, а используемые в ней пневмобаллоны в качестве силового привода обеспечивают создание необходимых для перемещения кузова вагона усилий при сравнительно небольших величинах давления сжатого газа в них, не увеличивая при этом This well-known stabilization system has a relatively small mass and overall dimensions, and the air balloons used in it as a power drive ensure the creation of the forces necessary to move the car body with relatively small pressures of compressed gas in them, without increasing

жесткость подвески кузова. Однако эта известная схема характеризуется недостаточным быстродействием и точностью, т.к. реагирует на возмущающие воздействия (неровности пути, инерционные нагрузки при движении вагона но криволинейным участкам и др.) по сигналам установленного на кузове вагона гироскопического датчика после того, как на эти воздействия среагировали тележки и упругие элементы подвески.body stiffness. However, this known scheme is characterized by insufficient speed and accuracy, because It reacts to disturbing influences (irregularities of the path, inertial loads when the car moves in curved sections, etc.) according to the signals of a gyroscopic sensor installed on the car body after the carts and elastic suspension elements reacted to these influences.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании заявляемой полезной модели, заключается в повышении быстродействия и точности стабилизации положения кузова при обеспечении «мягкой» подвески кузова.The technical result that can be achieved using the inventive utility model is to increase the speed and accuracy of stabilization of the body position while providing a "soft" suspension of the body.

Для достижения указанного результата в устройстве для стабилизации кузова пассажирского вагона, содержащем установленные между кузовом и рамой каждой тележки пневмобаллоны, каждый из которых соединен трубопроводами с источником сжатого газа через запорно-регулирующую аппаратуру, управляемую процессором по сигналам датчиков положения и/или перемещения, предлагается на раме каждой тележки установить гироскопический датчик, а на кузове вагона расположить датчики его угловых скоростей, при этом верхний конец каждого шкворня выполнить подвижным в вертикальном направлении относительно шкворневой балки кузова и взаимодействующим с ней через сферическую опору с образованием четырехподвижного соединения тележки с кузовом [7].To achieve this result, in a device for stabilizing the body of a passenger car, containing pneumatic cylinders installed between the body and frame of each trolley, each of which is connected by pipelines to a source of compressed gas through shut-off and control equipment controlled by the processor according to the signals of position and / or displacement sensors, it is proposed to install a gyroscopic sensor on the frame of each trolley, and locate the sensors of its angular velocities on the car body, with the upper end of each king pin movable in the vertical direction relative to the pivot beam of the body and interacting with it through a spherical support with the formation of a four-movable connection of the truck with the body [7].

Пневмобаллоны могут быть расположены на раме каждой тележки по ее углам, симметрично относительно оси шкворня.Pneumocylinders can be located on the frame of each trolley at its corners, symmetrically with respect to the axis of the kingpin.

Для обеспечения надежного функционирования устройства источник сжатого газа может быть выполнен в виде установленного на каждом вагоне компрессора с ресивером, а связанная с процессором запорно-регулирующая аппаратура - в виде электропневматических клапанов.To ensure reliable operation of the device, the source of compressed gas can be made in the form of a compressor with a receiver installed on each car, and shut-off and control equipment connected with the processor can be made in the form of electro-pneumatic valves.

Сферическая опора между шкворнем и шкворневой балкой кузова может быть выполнена в виде опоры трения качения.The spherical bearing between the king pin and king pin of the body can be made in the form of a rolling friction support.

Возможное исполнение полезной модели проиллюстрировано на прилагаемых чертежах.A possible embodiment of the utility model is illustrated in the accompanying drawings.

На фиг.1 представлена структурная схема системы стабилизации кузова вагона.Figure 1 presents the structural diagram of the stabilization system of the car body.

На фиг.2 показан вид сбоку на вагон.Figure 2 shows a side view of the car.

На фиг.3 представлен вариант выполнения сферической опоры.Figure 3 presents an embodiment of a spherical support.

Устройство для стабилизации содержит расположенные между кузовом 1 вагона и рамой 2 каждой его тележки 3 пневмобаллоны 4, каждый из которых сообщен с источником сжатого газа 5. На трубопроводах 6, соединяющих пневмобаллоны 4 с источником сжатого газа 5, который выполнен в виде компрессора 7 с ресивером 8, установлена запорно-регулирующая аппаратура, которая может быть выполнена в виде электропневматических клапанов 9, управляемых процессором 10. В процессор 10 поступают сигналы от установленных на раме 2 каждой тележки 3 гироскопических датчиков 11 и от установленных на кузове 1 датчиков угловых скоростей 12.The stabilization device comprises pneumocylinders 4 located between the car body 1 and the frame 2 of each of its carts 3, each of which is connected to a source of compressed gas 5. On pipelines 6 connecting the pneumatic cylinders 4 to a source of compressed gas 5, which is made in the form of a compressor 7 with a receiver 8, locking and control equipment is installed, which can be made in the form of electro-pneumatic valves 9 controlled by the processor 10. The processor 10 receives signals from gyroscopic sensors installed on the frame 2 of each trolley 3 11 and from the angular velocity sensors mounted on the body 1 12.

Кузов 1 связан с каждой тележкой 3 четырехподвижным соединением, выполненным в виде закрепленного на раме 2 тележки 3 шкворня 13, верхний конец которого взаимодействует со шкворневой балкой 14 через сферическую опору 15, при этом верхний конец шкворня 13 может перемещаться относительно кузова 1 в вертикальном направлении. Для снижения трения между сферическими поверхностями опоры 15, а также между ней и шкворнем 13 могут быть установлены шарики 16 в сепараторе 17.The body 1 is connected to each trolley 3 by a four-movable connection made in the form of a pin 13 mounted on the frame 2 of the trolley 3, the upper end of which interacts with the pivot beam 14 through a spherical support 15, while the upper end of the pin 13 can move relative to the body 1 in the vertical direction. To reduce friction between the spherical surfaces of the support 15, as well as between it and the pin 13, balls 16 can be installed in the separator 17.

Положение кузова 1 регулируется силовым приводом в виде пневмобаллонов, 4, что позволяет также эффективно гасить вибрации за счет амортизирующих и демпфирующих свойств баллонов, не усложняя при этом The position of the body 1 is regulated by a power drive in the form of pneumatic cylinders, 4, which also allows you to effectively dampen vibrations due to the shock-absorbing and damping properties of the cylinders, without complicating

систему стабилизации.stabilization system.

Любые отклонения рамы 2 каждой тележки 3 из-за неровностей пути различного характера или из-за разного уровня головок рельсов как во время движения вагона (поезда), так и во время остановок, регистрируются установленными на раме 2 каждой тележки 3 гироскопическими датчиками 11, направляющими в процессор 10 сигналы отсчета текущего положения рамы 2 относительно собственной гировертикали как по углам, так и по высоте. Процессор 10 непрерывно анализирует эти сигналы, рассчитывает «виртуальную горизонталь» для кузова 1 и вырабатывает индивидуальные команды управления для пары электропневматических клапанов 9 каждого пневмобаллона 4, осуществляя непрерывное регулирование давления в баллонах 4 для выравнивания положения кузова 1 по углам и высоте и обеспечивая его горизонтальное положение. Обратная связь осуществляется посредством передачи в процессор 10 сигналов от датчиков угловых скоростей 12, расположенных на кузове 1 вагона.Any deviations of the frame 2 of each truck 3 due to irregularities of the track of a different nature or due to different levels of rail heads both during the movement of the car (train) and during stops are recorded by gyro sensors 11 installed on the frame 2 of each truck 3, guides to the processor 10, the reference signals of the current position of the frame 2 relative to its own gyro-vertical both in angles and in height. The processor 10 continuously analyzes these signals, calculates the “virtual horizontal” for the body 1 and generates individual control commands for a pair of electro-pneumatic valves 9 of each air cylinder 4, continuously adjusting the pressure in the cylinders 4 to align the position of the body 1 in angles and heights and ensuring its horizontal position . Feedback is carried out by transmitting to the processor 10 signals from the angular velocity sensors 12 located on the car body 1.

Источники информации:Information sources:

[1] В.А.Лазарян «Динамика вагонов», М., «Транспорт», 1964 г., стр.3-6.[1] V.A. Lazaryan “Dynamics of wagons”, M., “Transport”, 1964, pp. 3-6.

[2] «Подвижной состав и тяга поездов» под ред. А.П.Третьякова, М., изд. МПС, 1961 г, стр.225-229, фиг.206»в»[2] “Rolling stock and traction of trains”, ed. A.P. Tretyakova, M., ed. MPS, 1961, pp. 225-229, Fig. 206 "in"

[3]DE №4115639, A61G 3/00, 1992.[3] DE No. 4115639, A61G 3/00, 1992.

[4] SU, №927617, B62D 37/06, 1980.[4] SU, No. 927617, B62D 37/06, 1980.

[5] А.Ф.Крайнев, «Словарь-справочник по механизмам», М.,[5] A.F. Krainev, “Dictionary-reference on mechanisms”, M.,

«Машиностроение», 1987, стр.78-79."Mechanical Engineering", 1987, pp. 78-79.

[6] US, 3789769, B60G 21/06, 1974, (прототип).[6] US, 3,789,769, B60G 21/06, 1974, (prototype).

[7] А.Ф.Крайнев, «Идеология конструирования», М., «Машиностроение», 2003, стр.50, табл.18.[7] A.F. Krainev, “Ideology of construction”, M., “Mechanical Engineering”, 2003, p. 50, table 18.

[8] US, 3896740, B61F 3/04, 1975.[8] US 3896740, B61F 3/04, 1975.

[9] US, 2474471, 105-164, 1949.[9] US 2474471, 105-164, 1949.

Claims (5)

1. Устройство для стабилизации кузова вагона, содержащее установленные между кузовом и рамой каждой тележки пневмобаллоны, каждый из которых соединен трубопроводом с источником сжатого газа через запорно-регулирующую аппаратуру, управляемую процессором по сигналам датчиков положения и/или перемещений,1. A device for stabilizing the body of the car, containing installed between the body and the frame of each truck pneumatic cylinders, each of which is connected by a pipeline to a source of compressed gas through shut-off and control equipment controlled by the processor according to the signals of position and / or displacement sensors, отличающееся тем, что на раме каждой тележки вагона установлен связанный с процессором гироскопический датчик, а на кузове вагона расположены датчики его угловых скоростей, при этом верхний конец шкворня каждой тележки выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно кузова вагона и взаимодействует со шкворневой балкой кузова через сферическую опору, образуя четырехподвижное соединение рамы тележки с кузовом.characterized in that a gyroscopic sensor connected to the processor is mounted on the frame of each carriage of the carriage, and angular velocity sensors are located on the carriage body, while the upper end of the kingpin of each carriage is arranged to move vertically relative to the carriage’s body and interacts with the kingpin body beam through spherical support, forming a four-movable connection of the frame of the trolley with the body. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневмобаллоны расположены по углам на раме каждой тележки симметрично относительно оси ее шкворня.2. The device according to claim 1, characterized in that the air balloons are located at the corners on the frame of each trolley symmetrically with respect to the axis of its kingpin. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник сжатого газа выполнен в виде установленного на вагоне компрессора с ресивером.3. The device according to claim 1, characterized in that the source of compressed gas is made in the form of a compressor mounted on a wagon with a receiver. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорно-регулирующая аппаратура выполнена в виде электропневматических клапанов, связанных с процессором.4. The device according to claim 1, characterized in that the shut-off and control equipment is made in the form of electro-pneumatic valves associated with the processor. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сферическая опора между шкворнем и шкворневой балкой кузова выполнена в виде опоры трения качения.

5. The device according to claim 1, characterized in that the spherical bearing between the king pin and the pivot beam of the body is made in the form of a rolling friction support.