Вузол взаємодії рейкової колії та коліс колісних пар залізничного транспорту

1. Вузол взаємодії рейкової колії та коліс колісних пар залізничного транспорту, що містить рейку та взаємодіюче з нею колесо колісної пари, змонтованої у візку з ресорним підвішуванням, який відрізняється тим, що поверхня котіння несучого основне навантаження колеса ходової колісної пари виконана симетричною та сферичною з радіусом сфери у поперечному перерізі, близьким по величині до радіусу поверхні котіння колеса, а поряд з основними колесами колісної пари з внутрішнього боку візка додатково змонтовані ролики перешкоди сходу основних коліс з рейки колії з можливістю опорного контактного кочення по по C2 2 (19) 1 3 75730 4 ще не гарантує великої сили тяги, щоб створити поверхні котіння повинна забезпечувати необхідну силу тяги, треба забезпечити достатнє рівномірне зношення ободу колеса, причому позчеплення коліс з рейками, якого можна домогтиверхня котіння на уклоні 1:7 повинна стикатися з ся, підвищивши, наприклад, навантаження від головкою рейки тільки при проходженні кривої з коліс на рейку. Але по такому навантаженню на малим радіусом [2]. вісь теж маємо обмеження. Підвищити силу тяги Рейка і колесо, як ознаки відомого вузла локомотива можливо також збільшуючи кількість взаємодії рейкової колії та ходових частин колісних пар, але і тут колісні пари локомотиву залізничного транспорту, належать до ознак, які можуть вільно вписуватися та переміщуватися у збігаються з суттєвими ознаками заявляємого виколії, розташованій на кривій ділянці з малим находу. Стандартна рейка для верхньої будови радіусом, лише до певної кількості їх в одному колії складається з головки, шийки та підошви і візку. Чім більше кількість колісних пар в одному має симетричний поперечний переріз, а поверхня візку, тим важче домогтися зіткнення їх усіх з котіння головки у перерізі має поєднання кривих зовнішньою рейкою в кривих ділянках колії, тому в кількох радіусів [2]. одному візку прийнято розміщувати не більш чоНа прямих ділянках колії потрібно утримувантирьох рушійних колісних пар. Як показав досвід, ня головок обох рейок у одному рівні для забезпелокомотиви, у яких збільшено кількість візків за чування плавного ходу поїздів та рівномірного рахунок зниження кількості рушійних колісних пар зношення рейок. Невелика різниця у рівні (до 4мм) в одному візку, набувають схильності до виляючоне викликає значного зношення коліс та рейок. го руху у прямих ділянках, що приводить до швидПідвищення зовнішньої рейки на кривих ділянках кого зношення рейок та розладу колії, а також що колії у залежності від радіусу кривої та швидкості підвищення швидкості руху поїздів сприяє руху по ній дозволяється до 150мм. Не зважаючи збільшенню таких вилянь [1]. на це, при вході у криву гребінь колеса б'ється у Впровадження нових форм утримання колії бокову поверхню головки зовнішньої рейки і з-за при переході з колії завширшки 1524мм на колію наявності криволінійності на поверхні котіння козавширшки 1520мм не усунуло небажані ефекти, леса з являється горизонтальна сила, під дією якої що виникають при переході на об„ємно колесо наповзає на рейку. Внаслідок цього гребінь загартовані рейки важких типів підвищеної у нижчій частині інтенсивно спрацьовується з твердості та на підшипники кочення замість утворенням вертикального підрізу, а також підшипників ковзання, при підвищенні норм навангострокінцевого накату. таження на вісь та збільшенні маси і довжини Експлуатація колісних пар з бандажами, на поїздів, при впровадженні композиційних яких виник вертикальний підріз більше дозволеногальмівних колодок замість чавунних, а також при го розміру, а також гострокінцевий накат, не заміні дерев„яних шпал на залізобетонні з різким допускається. підвищенням жорсткості колії. Нові норми не Ремонт колісних пар, на гребенях яких виник забеcпечують і усунення вилянь та вільне вписувертикальний підріз та гострокінцевий накат, вання рухомих засобів в кривих малого радіусу, а виконується шляхом обточки коліс зі зменшенням також не виключають заклинювання візків при діаметру поверхні котіння для відновлення таким проходженні кривих, коли колеса упираються шляхом товщини і профілю гребеня, що у своїми гребенями не тільки у зовнішню рейку, але і кінцевому підсумку після частих переточок веде до у внутрішню. Усі вищеназвані упровадження, що зменшення товщини бандажу та виникненню призв‟язані з вимогами та досягненнями прогресу, у чин утворення тріщин на гребені, у бандажі та у кінцевому підсумку упираються в одну комплексну диску колеса, що може привести до злому проблему, проблему вузла контактної взаємодії елементів колеса під час руху і викликати аварію. колеса і рейки, класична конструкція яких вже виКрім інтенсивного зношення гребеня колеса черпала себе, а також з боку виставлених до неї одночасно при експлуатації у кривих ділянках манових вимог, сама вимагає нового технічного лого радіусу інтенсивно зношується і зовнішня рішення. рейка, з боковою поверхнею головки якої Відомий вузол взаємодії складається з рейки контактує гребінь колеса. Оця взаємодія рейки та симетричного перерізу, що містить головку, шийку колеса відомої конструкції і є головною причиною, та підошву, і колеса з гребенем та поверхнею яка заважає отримуванню очікуваного технічного котіння, яке має складний профіль у вигляді результату. поєднування радіусних кривих та уклонів, що Аналіз технічних властивостей відомого вузла створюють конічні поверхні. взаємодії рейкової колії та колеса при експлуатації Колісні пари, як вагонні, так і локомотивні, явна кривих ділянках колії малого радіусу дозволяє ляють собою саме відповідальні частини рухомих зробити висновок, що прийоми зменшення засобів і кожна з них складається з осі та напресовзаємного тертя і зношення рейки та колеса в цих ваних на неї двох коліс. Профіль гребеня та умовах у вигляді підвищення зовнішньої рейки на поверхні котіння вагонного та локомотивного коліс височину до 150мм і більше у залежності від повинен відповідати спеціальним профільним радіусу кривої та дозволеної швидкості руху по ній шаблонам й мати таку форму: біля краю, що і у вигляді періодичного змазування поверхні конспрямований до середини колісної пари, маємо такту головки рейки з гребенем колеса, а також гребінь, який повинен здержувати її від сходу з упровадження різноманітних обмежень, починаюрейок. Уклон поверхні котіння обода біля гребеня чи з обмеження швидкості проходження кривої до дорівнює 1:20, далі уклон 1:7. Закінчується пообмеження кількості колісних пар у візку (особливо верхня котіння фаскою с кутом 45°. Конічна форма це стосується багатоосьових спеціалізованих 5 75730 6 вагонів великої вантажопідйомності) не виключагострокінцевого накату, а також з відсутністю умов ють проблем контактної взаємодії рейки та колеса виникнення осьових сил, які ведуть до утворення і не забезпечують досягнення технічного результріщин у зоні гребеня і переходу обода у диск, що тату. веде до злому елементів колеса і аваріям. В основу винаходу поставлена задача створиУсування гребеня з конструкції колеса ти вузол взаємодії рейкової колії та коліс колісних виключає й вимушені переточки поверхні котіння пар залізничного транспорту шляхом зміни коліс з метою відновлення товщини гребеня з веріснуючої конструкції колеса і контактуючої з ним тикальним підрізом та гострокінцевим накатом, а у рейки, щоб можна було забезпечити виключення зв'язку з цим збільшується термін служби колісних можливості такого контакту колеса та рейки і такопар і спрощується обробка коліс та профілю, а го інтенсивного взаємного тертя, особливо при відповідно й верстати та інструмент для ремонту і проходженні кривих ділянок колії малого радіусу, відновлення профілю поверхні котіння коліс. які викликають взаємне інтенсивне зношення у Аналіз причинно-наслідкового зв„язку вигляді вертикального гребеня та гострокінцевого дозволяє зробити висновок, що наведені ознаки накату на колесі і у вигляді зрізування бокової заявляємого винаходу належать до суттєвих, тому поверхні головки зовнішньої рейки у кривій. що вони забезпечують досягнення нового Поставлена задача вирішується тим, що технічного результату, відрізняючи винахід, від заявляємий винахід усуває недоліки відомого відомого прототипу. рішення і пропонує більше ефективне рішення з Технічний результат забезпечується таким чиновим технічним результатом. ном. Конструкція ходової частини візку у вигляді Запропонований вузол взаємодії рейкової колії колісної пари, у якої ходове колесо наділяється та коліс колісних пар залізничного транспорту додатковим роликом, що має котитися по похилій включає рейку та взаємодіюче з нею колесо поверхні скосу на внутрішній боковій поверхні гоколісної пари, поверхня котіння якого виконана ловки рейки колії, запобігаючи сходу колеса з рейсиметричною та сферичною з радіусом сфери у ки, виключає, особливо при проходженні кривих з поперечному перерізі, близьким по величині до малим радіусом, взаємне ковзання колеса і рейки радіусу поверхні котіння колеса. Поряд з основниз обов„язковим жорстким тертям, що викликає ми колесами колісної пари з внутрішнього боку інтенсивне зношення і колеса, і рейки. А у зв‟язку з візка додатково змонтовано ролики перешкоди тим, що поверхня котіння колеса виконана у попесходу основних коліс з рейки колії з можливістю речному перерізі по радіусу, при проходженні опорного контактного кочення по похилій кривої у зв„язку з деяким нахиленням рухомого контактній поверхні ,що виконана у вигляді скосу засобу чиниться переміщення контактної доріжки з на внутрішньому боці головки рейки колії. середини сферичної поверхні котіння колеса до Поверхня котіння ролика виконана симетричкраю цієї поверхні і зсув ролика по похилій ною та сферичною з радіусом сфери у поперечноповерхні скосу рейки також з переміщенням му перерізі, близьким по величині радіусу поверхні контактної доріжки котіння на друге місце, паракотіння ролика, при цьому вісь обертання ролика лельно попередньому, і ніяких підрізів та змонтована консольне на нахиленому кронштейні гострокінцевих накатів на колесі, тому що ковзання й паралельно контактній поверхні скосу, який виз жорстким тертям у цієї конструкції замінюється конано на внутрішньому боці головки рейки колії. коченням. Крім цього, така конструкція ходової Окрім цього, ролики перешкоди сходу коліс з частини візку залізничного транспорту зменшує рейки колії змонтовано на нахилених кронштейнах кількість переточок колісних пар у зв„язку з з можливістю перестановки по осі, разом з віссю необхідним ремонтом коліс з-за зношення гребета установки осі паралельно контактній поверхні ня, викликаного вертикальним підрізом, а більш скосу, який виконано на внутрішньому боці головки простий профіль поверхні котіння колеса спрощує і рейки колії. А кожний кронштейн з роликом перешсам процес обробки коліс при ремонті і може бути коди сходу коліс з рейки колії жорстко зв„язано з зведено його до шліфування. відповідною колісною парою та спільною з Як видно з викладеного, сукупність нових озколісною парою системою ресорного нак з уже відомими забезпечує нові технічні підвішування. особливості, наслідком яких і є досягнення Крім цього, ролики перешкоди сходу основних технічного результату. коліс однієї колісної пари з рейки колії змонтовані Винахід, що заявляється, є новим, має певний симетрично відносно геометричній осі рейкової винахідницький рівень і придатний для промислоколії один напроти другого і розташовані попереду вого виготовлення та використання в умовах сукожної крайньої колісної пари візка, в якому змончасних залізниць, у зв'язку з чим йому може бути товано дві і більше колісних пар. надана правова охорона. Новий технічний результат виникає внаслідок Суть винаходу пояснюється далі описом та використання винаходу, що заявляється, у кресленнями. відповідності з яким усувають гребінь колеса, а На Фігурі 1 - зображено загальний вид вузла його функції передають додатковому ролику, заввзаємодії рейкової колії та коліс колісних пар дяки чому виключається взаємне ковзання з залізничного транспорту; інтенсивним тертям колеса й бокової поверхні гоНа Фігурі 2 - вид у плані з схемою розташуванловки зовнішньої рейки у кривих ділянках колії ня роликів у візку. малого радіусу, а разом з цим проблеми Вузол взаємодії рейкової колії та коліс інтенсивного зношення рейки та гребеня колеса з колісних пар залізничного транспорту складається виникненням вертикального підрізу і з рейки 1 рейкової колії і взаємодіючого з нею ос 7 75730 8 новного колеса 2 колісної пари 3, змонтованої у забезпечити найбільш повний контакт поверхні візку 4 залізничного транспорту. Поверхня котіння ролика 6 з похилою поверхнею 7 скосу на 5 колеса 2 виконана симетричною та сферичною у внутрішньому боці головки рейки 1, а для цього поперечному перерізі з радіусом сфери, близьким необхідно виставити кожний ролик 6 на осі 9 нахипо величині до радіусу поверхні котіння колеса. леного кронштейну 10 і разом з віссю 9 встановити Поряд з основними колесами 2 ходової колісної його поверхню котіння паралельно контактній пари 3 з внутрішнього боку візка 4 додатково поверхні 7 скосу рейки 1, а також виставити у змонтовані ролики 6 перешкоди сходу основних відповідності рейковій колії з урахуванням широколіс 2 з рейки 1 колії з можливістю опорного кончини колії. тактного котіння по похилій контактній поверхні 7, Під час руху основні колеса 2 котяться своєю виконаній у вигляді скосу на внутрішньому боці симетричною та сферичною поверхнею 5 по головки рейки колії. Поверхня котіння 8 ролика 6 контактній поверхні рейки 1, а ролики 6 перешкодвиконана симетричною і сферичною з радіусом у жають сходу основних коліс 2 з рейки 1 колії, пропоперечному перерізі, близьким по величині до кочуючись своєю симетричною та сферичною порадіусу поверхні котіння ролика 6. Вісь 9 обертанверхнею з упором у похилу контакту поверхню 7, ня ролика 6 змонтована консольне на нахиленому виконану у вигляді скосу на внутрішньому боці кронштейну 10 і паралельно контактній поверхні 7 головки рейки 1 колії. При коченні основних коліс і скосу на внутрішньому боці головки рейки 1 додаткових роликів по прямій ділянці рейкової рейкової колії. колії відбувається взаємний контакт середньої Ролики 6 змонтовано на нахилених кронштейчастини поверхні котіння рейки і середньої частинах 10, з можливістю перестановки їх по осі, разом ни сферичної поверхні колеса, а при проходженні з віссю та установки осі паралельно контактній кривої ділянки колії з малим радіусом кривизни у поверхні 7 скосу на внутрішньому боці головки зв'язку з деяким нахиленням рухомого засобу чирейки. Нахилені кронштейни 10 жорстко зв„язані з ниться переміщення контактної доріжки з середивідповідною колісною парою 3 та спільною з ни сферичної поверхні котіння колеса до краю цієї колісною парою системою ресорного поверхні, теж саме чиниться і з роликом. Він підвішування. зсувається по похилій поверхні скосу рейки також При цьому ролики 6 перешкоди сходу основз переміщенням контактної доріжки котіння на друних коліс 2 однієї колісної пари 3 з рейки 1 колії ге місце, паралельно попередньому, і при цьому змонтовано симетрично відносно геометричної осі не виникає ніяких підрізів і ніяких накатів на колесі, рейкової колії один напроти другого і розташовані тому що ковзання з жорстоким тертям у цією попереду кожної крайньої колісної пари візка 4, в конструкції замінюється коченням. якому змонтовано дві і більше колісних пар. Бібліографічні дані джерел інформації: Робота та використання вузла взаємодії 1. Н.И. Сидоров, Н.Н. Сидорова «Как устроен рейкової колії та коліс колісних пар залізничного и работает электровоз», изд. «Транспорт», Москтранспорту здійснюється таким чином. Ролики 6 ва, 1988, г., стр. 143-146, 152, рис. 112 перешкоди сходу основних коліс 2 колісної пари 3 2. «Техническая эксплуатация железных доз рейки 1 колії монтують після монтажу колісних рог», изд. «Транспорт», Москва, 1975, стр. пар 3 у візку 4, тому що при їх монтажі необхідно 240,26,46,246. Комп‟ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601