Візок вагона

Реферат: Візок вагона містить раму, яка спирається через пружний елемент на буксові вузли, встановлені на осях колісних пар, надресорну балку, що спирається через ресорне підвішування на раму, в надресорній балці розміщено шворінь для опирання кузова вагона на візок, також візок забезпечено гальмівною системою, пісочною системою та тяговими двигунами з редукторами (опційно). UA 114040 U (12) UA 114040 U UA 114040 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі залізничного транспорту. Запропонована конструкція може використовуватися для транспортних засобів залізниць з підвищеною кількістю кривих малого радіуса або з підвищеною кількістю нерівностей профілю ділянці колії. Відомо візок вагона, що містить раму, виконану у вигляді двох піврам, повернених одна до одної на 180° та з'єднаних між собою за допомогою гумометалевих шарнірів, встановлених діагонально у місцях з'єднання піврам, які створюють обертальний рух відносно осі, яка проходить через гумометалеві шарніри, рама спирається на чотири буксові вузли, встановлені на осях колісних пар по два із зовнішньої сторони, через пружний елемент, виконаний у вигляді гумових елементів, також візок містить надресорну балку, що спирається через ресорне підвішування на раму та фіксується в положенні, перпендикулярному повздовжній осі візка за допомогою тяг, що зв'язують краї балки з піврамами, в надресорній балці розміщено шворінь для опирання кузова вагона на візок, візок забезпечено гальмівною системою, пісочною системою та тяговими двигунами з редукторами (опційно) [1]. Недоліком прототипу є підвищений знос колісних пар та рейок при вписуванні у криві ділянки колії, що відбувається через те, що при входженні у криву колісні пари візка знаходяться під кутом до колії. Крім того, гумометалеві шарніри, що з'єднують між собою піврами, рами є вузлами підвищеної уваги, ускладнюють конструкцію візка, підвищуючи експлуатаційні витрати на утримання візка, знижують жорсткість рами та її надійність. У зв'язку із несиметричним розташуванням у повздовжній осі колії гумометалевих шарнірів рам не забезпечується постійність характеристик візка при проходженні кривої різного напрямку. Надресорна балка, що спирається через ресорне підвішування на раму та фіксується перпендикулярно повздовжній осі візка за допомогою тяг, що зв'язують кінці балки з піврамами, підвищує положення центра ваги візка, що погіршує його динамічні якості та збільшує вплив на колію, фіксація її за допомогою тяг збільшує витрати на утримання візка. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності візка, поліпшення його динамічних показників, особливо при вписуванні у криві ділянки колії, зниження шуму, зносу колісних пар та рейок, а також зниження впливу на колію за рахунок того, що раму виконано у вигляді А-подібної конструкції, у поперечній балці якої передбачено порожнину для встановлення надресорної балки, що спирається на три буксові вузли, два з яких встановлені з внутрішньої сторони однієї колісної пари на відстані d від повздовжній осі візка, а один розташовано на осі іншої колісної пари на повздовжній осі візка та додатково пов'язаний із рамою шарнірно через пружні елементи у вигляді ресорного підвішування, що складається з двох пружин у кожному буксовому вузлі, а надресорна балка виконана П-подібною з можливістю встановлення шворня у горизонтальній площині осей колісних пар та фіксується в положенні, перпендикулярному повздовжній осі візка за допомогою робочих поверхонь порожнини для встановлення надресорної балки, яка оснащена механізмом радіальної установки колісних пар, що містить центральний зубчастий елемент, жорстко закріплений до кузова вагона, та двох важільних передач, що містять зубчастий елемент та дві тяги, підшипник, встановлений на вісі колісної пари з одним буксовим вузлом на відстані d від повздовжньої вісі візка, при цьому зубчастий елемент закріплений на надресорній балці через підшипник на відстані d від повздовжньої осі візка, а тяги однією стороною закріплені за допомогою шарніру на зубчастому елементі по обидві сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки на відстані: e=bd/B, де b - відстань між осями колісних пар; В - база вагона, а іншим боком тяга, яка закріплена з зовнішньої сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, прикріплена до підшипника важільної передачі з можливістю обертання у горизонтальній площині, а тяга, яка закріплена з внутрішньої сторони від місцякріплення зубчастого елемента до надресорної балки, прикріплена до буксового вузла, встановленого на відстані d від повздовжньої осі візка, при цьому коефіцієнт зубчастої передачі, що забезпечується центральним зубчастим елементом та зубчастим елементом важільної передачі, дорівнює "-1". За рахунок того, що рама виконана у вигляді А-подібної конструкції та спирається на три буксові вузли, замість чотирьох, забезпечується передача навантаження від візка на колісну пару через 3 точки, що дозволяє статично визначити положення візка у колії та рівномірно розподілити вертикальні сили між колісними парами у кривих ділянках колії та при проходженні вертикальних нерівностей колії, відповідно зменшити вплив на колію, підвищити жорсткість, надійність рами та виключити з конструкції гумометалеві шарніри, які забезпечували в прототипі перерозподілення вертикальних сил. Використання пружних елементів у вигляді ресорного підвішування, що складається з двох пружин у кожному буксовому вузлі, замість 1 UA 114040 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гумових елементів прототипу дозволяє знизити необресорену масу візка, підвищити плавність руху, та комфорт пересування пасажирів, а, крім того, знизити динамічний вплив візка на колію та експлуатаційні витрати на їх утримання. Виконання надресорної балки П-подібною з можливістю встановлення шворня у горизонтальній площині осей колісних пар та фіксування її робочими поверхнями порожнини рами для встановлення надресорної балки у порівнянні з прототипом забезпечує стабільність її положення відносно рами візка. Це дозволяє виключити з конструкції прототипу додаткові тяги, які фіксували положення надресорної балки, знизити центр ваги візка, відповідно, поліпшити динамічні якості візка та збільшити корисний простір кузова. Забезпечення прототипу механізмом радіальної установки колісних пар сприяє зменшенню швидкості ковзання колісних пар та опору руху при проходженні візком кривих ділянок колії, за рахунок повороту колісної пари у напрямку кривої. Це також дозволяє знизити зношення поверхонь кочення та гребенів коліс та рейок, знизити шум при проходженні кривих, особливо малого радіуса. Зазначений технічний результат досягається тим, що у візку вагона, що містить раму, яка спирається через пружний елемент на буксові вузли, встановлені на осях колісних пар, надресорну балку, що спирається через ресорне підвішування на раму, в надресорній балці розміщено шворінь для опирання кузова вагона на візок, також візок забезпечено гальмівною системою, пісочною системою та тяговими двигунами з редукторами (опційно), згідно з корисною моделлю, рама виконана у вигляді А-подібної конструкції, у поперечній балці якої передбачено порожнину для встановлення надресорної балки, що спирається на три буксові вузли, два з яких встановлені з внутрішньої сторони однієї колісної пари на відстані d від повздовжньої осі візка, а один - розташовано на осі іншої колісної пари на повздовжній осі візка та додатково пов'язаний із рамою шарнірно через пружні елементи, які виконано у вигляді ресорного підвішування, та складаються з двох пружин у кожному буксовому вузлі, а надресорна балка, виконана П-подібною з можливістю встановлення шворня у горизонтальній площині осей колісних пар та фіксується в положенні, перпендикулярному повздовжній осі візка за допомогою робочих поверхонь порожнини для встановлення надресорної балки, яка оснащена механізмом радіальної установки колісних пар, що містить центральний зубчастий елемент, жорстко закріплений на кузові вагона, та двох важільних передач, що містять зубчастий елемент та дві тяги, підшипник, встановлений на осі колісної пари з одним буксовим вузлом на відстані d від повздовжньої осі візка, при цьому зубчастий елемент закріплений на надресорній балці через підшипник на відстані d від повздовжньої осі візка, а тяги однією стороною закріплені за допомогою шарніра на зубчастому елементі по обидві сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, на відстані: e=bd/B, де b - відстань між осями колісних пар; В - база вагона, а іншим боком, тяга, яка закріплена з зовнішньої сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, прикріплена до підшипника важільної передачі з можливістю обертання у горизонтальній площині, а тяга, яка закріплена з внутрішньої сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, прикріплена до буксового вузла, встановленого на відстані d від повздовжньої осі візка, при цьому коефіцієнт зубчастої передачі, що забезпечується центральним зубчастим елементом та зубчастим елементом важільної передачі, дорівнює "-1", візки в підкузовному просторі можуть розташовуватися декількома способами, вершиною А-подібної конструкції рами до центру кузова або зовні від центра кузова, при цьому кріплення тяг відносно місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки змінюється дзеркально. Перевагою заявленої корисної моделі у порівнянні із прототипом є: - збільшення надійності рами за рахунок підвищення її жорсткості, а також зниження впливу на колію, що досягається шляхом того, що рама виконана у вигляді А-подібної конструкції та спирається на три буксові вузли, замість чотирьох, які представлені у прототипі. Таке рішення забезпечує передачу навантаження від рами візка на колісні пари через 3 точки, що сприяє статичному визначенню положення візка у колії та рівномірному розподілу вертикальних сил між колісними парами у кривих ділянках колії та при вертикальних нерівностях колії, що дозволило підвищити жорсткість рами та виключити з конструкції гумометалеві шарніри, які забезпечували в прототипі перерозподіл вертикальних сил; - зниження необресореної маси візка, підвищення плавності руху, поліпшення комфорту пересування пасажирів, зниження динамічного впливу на колію та експлуатаційних витрат на утримання візка та колії, що досягається використанням пружних елементів, які виконані у 2 UA 114040 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вигляді ресорного підвішування та складаються з двох пружин у кожному буксовому вузлі, замість гумових елементів прототипу; - поліпшення динамічних якостей та корисного простору візка, за рахунок зниження положення центру ваги візка. Такий ефект досягається виконанням надресорної балки у вигляді П-подібної конструкції з можливістю встановлення шворня у горизонтальній площині осей колісних пар та фіксування її робочими поверхнями порожнини рами для встановлення надресорної балки. У порівнянні з прототипом забезпечується стабільність положення надресорної балки відносно рами візка та дозволяє виключити з конструкції прототипу додаткові тяги, що фіксували її положення, ускладнювали конструкцію та збільшували загальну вагу візка; - зниження зносу поверхонь кочення та гребенів колісних пар та рейок, зниження шуму при проходженні кривих, особливо малого радіуса, за рахунок того, що візок оснащено механізмом радіальної установки колісних пар, що дозволяє зменшити швидкість ковзання колісних пар та опір руху при проходженні візком кривих ділянок колії, завдяки тому, що механізм радіальної установки колісних пар дозволяє забезпечити нормальне положення колісної пари відносно рейкової колії у кривій ділянці колії. Суть і принцип дії корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 - зображено загальну схему візка вагона, на фіг. 2 - розріз А-А візка вагона з фіг. 1, фіг. 3 - компонування візка (фіг. 1) у вагоні з позначенням відстаней між візками та колісними парами, фіг. 4 зображення механізму радіальної установки колісних пар з фіг. 1, фіг. 5 - положення візка (фіг. 1) при входженні у криву ділянку колії. Візок вагона містить раму 1, колісні пари 2 та 3, надресорну балку 4, гальмівну систему (на фіг. не зображено), пісочну систему (опційно, на кресленні не зображено) та тягові двигуни з редукторами (опційно, на кресленні не зображено). Рама 1 виконана у вигляді А-подібної конструкції, у поперечній балці якої передбачено порожнину 5 для встановлення надресорної балки 4. Рама 1 спирається на три буксові вузли 6, 7 та 8, встановлені на осях колісних пар 2 та 3, через пружні елементи у вигляді ресорного підвішування 9, що складається з двох пружин у кожному буксовому вузлі 6, 7 та 8. Буксові вузли 7 та 8 встановлені з внутрішньої сторони колісної пари 3 на відстані d від повздовжньої осі візка, а буксовий вузол 6 розташовано на осі колісної пари 2 на повздовжній осі візка та додатково пов'язаний із рамою 1 шарнірно по поверхні 10. Надресорна балка 4 виконана П-подібною та містить шкворень 11 для обпирання кузова вагона 12 на раму візка 1, що виконаний з можливістю встановлення у горизонтальній площині осей колісних пар 2 та 3 та фіксується в положенні, перпендикулярному повздовжній осі візка за допомогою робочих поверхонь порожнини 5 для встановлення надресорної балки 4, а також механізм 13 радіальної установки колісних пар 2 та 3. Надресорна балка 4 спирається через ресорне підвішування 14 на раму 1. Механізм 13 радіальної установки колісних пар 2 та 3 містить центральний зубчастий елемент15, жорстко закріплений до кузова вагона 12 та двох важільних передач 16, що містять зубчастий елемент 17, дві тяги 18, 19 та підшипник 20, встановлений на осі колісної пари 2 з одним буксовим вузлом 5 на відстані d від повздовжньої осі візка. Зубчастий елемент 17 закріплений на надресорній балці 4 через підшипник 21 на відстані d від повздовжньої осі візка, а тяги 18 та 19 однією стороною закріплені за допомогою шарнірів 22 на зубчастому елементі 17 по обидві сторони від підшипника 21, на відстані e=bd/B, де b - відстань між осями колісних пар 2 та 3 (позначено на фіг. 3); В - база вагона (позначено на фіг. 3), а іншим боком тяга 19 прикріплена до підшипника 20 важільної передачі 16 з можливістю обертання у горизонтальній площині, а тяга 18 - до буксового вузла 8. При цьому коефіцієнт зубчастої передачі механізму 13 радіальної установки колісних пар 2 та 3, що забезпечується центральним зубчастим елементом 15 та зубчастим елементом 17 важільної передачі 16, дорівнює "-1". Пристрій працює наступним чином. Вертикальне навантаження від кузова вагона 12 передається через шворінь 11, сприймається надресорною балкою 4 та через ресорне підвішування 14 передається на раму 1, яка за допомогою пружних елементів у вигляді ресорного підвішування 9, що складається з двох пружин у кожному буксовому вузлі 6, 7 та 8, спирається на три буксові вузли 6, 7 та 8, встановлені на осях колісних пар 2 та 3. При цьому буксовий вузол 6 розташовано на осі колісної пари 2 на повздовжній осі візка та додатково пов'язаний із рамою 1 шарнірно по поверхні 10. Під час руху вагона відбуваються коливання колісних пар 2 та 3 у буксових вузлах 6, 7 та 8, які через пружні елементи у вигляді ресорного підвішування 9, що складається з двох пружин у кожному буксовому вузлі 6, 7 та 8, передаються на раму 1 та через ресорне підвішування 14 на 3 UA 114040 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 надресорну балку 4, яка фіксується в положенні, перпендикулярному повздовжній осі візка за допомогою робочих поверхонь порожнини 5 для встановлення надресорної балки 4, та через шворінь 11 на кузов вагона 12. Використання пружних елементів у вигляді ресорного підвішування 9, що складається з двох пружин у кожному буксовому вузлі 6, 7 та 8, дозволяє знизити необресорену масу візка, підвищити плавність ходу візка у прямих ділянках колії та поліпшити комфорт їзди для пасажирів, крім того, знизити динамічний вплив на колію та знизити експлуатаційні витрати на утримання візка та колії. При русі вагона по нерівностях колії через те, що рама 1 виконана у вигляді А-подібної конструкції та спирається на три буксові вузли 6, 7 та 8, замість чотирьох, забезпечується передача навантаження від рами 1 на колісну пару 2 та 3 через 3 точки (три буксові вузли 6, 7 та 8), що дозволяє забезпечити статично визначене положення візка у колії та рівномірно розподілити вертикальні навантаження від кузова вагона 12 між колісними парами 2 та 3 та між колесами колісних пар 2 та 3. При наїзді на вертикальну нерівність, наприклад, правою стороною колісної пари 2 завдяки тому, що колісна пара 2 пружно пов'язана з рамою 1 через ресорне підвішування 9 лише одного буксового вузла 6, встановленому на повздовжній осі колісної пари, який, крім того, шарнірно по поверхні 10 зв'язаний з рамою 1, відбувається повернення колісної пари 2 навколо повздовжньої осі візка, яке не передається на раму 1. При цьому перерозподіляється вертикальне навантаження між правою та лівою сторонами колісної пари 2 та не впливає на колісну пару 3, що є позитивним, так як забезпечується незалежне підвішування колісних пар та поліпшуються динамічні якості візка при русі по нерівностях колії. Запропонована конструкція дозволяє виконати раму 1 жорсткою та виключити з конструкції гумометалеві шарніри, які забезпечували в прототипі перерозподілення вертикальних сил та збільшити надійність рами за рахунок підвищення її жорсткості, поліпшити взаємодію колісної пари з рейковою колію. При входженні вагона у криву ділянку колії відбувається відхилення повздовжньої осі кузова вагона 12 від повздовжньої осі рами 1 візка на кут φ. Це відхилення повертає центральний зубчастий елемент 15 механізму 13 радіальної установки колісних пар 2 та 3, жорстко закріплений до кузова вагона 12. Повертання центрального зубчастого елемента 15 приводить у рух зубчасті елементи 17 важільних передач 16, які закріплені на надресорній балці 4 через підшипник 21 на відстані d від повздовжньої осі візка. Рух зубчастого елемента 15 приводить до руху тяги 18 та 19 важільних передач 16, закріплені за допомогою шарнірів 22 на зубчастому елементі 17 по обидві сторони від підшипника 21 на відстані e. У свою чергу тяги 19 завдяки тому, що вони прикріплені до підшипників 20, встановлених на осі колісної пари 2 з можливістю обертання у горизонтальній площині, повертають поперечну вісь колісної пари 2 на кут ψ та встановлюють вісь колісної пари 2 нормально до дотичної у точці контакту колісної пари 2 з колією. А тяги 18, завдяки тому, що вони прикріплені до буксових вузлів 7 та 8, повертають поперечну вісь колісної пари 3 на кут ψ та встановлюють вісь колісної пари 3 нормально до дотичної у точці контакту колісної пари 3 з колією. Механізм 13 радіальної установки колісних пар дозволяє забезпечити нормальне положення колісної пари 2 та 3 відносно рейкової колії у кривій ділянці колії. Це дозволяє знизити зношення поверхонь кочення та гребенів колісних пар та рейок, знизити шум при проходження криви, особливо у кривих малого радіусу. Джерела інформації: 1. Иванов М.Д., Пономарев А.А., Иеропольский Б.К. Трамвайные вагоны Т-3 / М.Д. Иванов, А.А. Пономарев, Б.К. Иеропольский. - М.: Транспорт, 1977. - 240 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Візок вагона, що містить раму, яка спирається через пружний елемент на буксові вузли, встановлені на осях колісних пар, надресорну балку, що спирається через ресорне підвішування на раму, в надресорній балці розміщено шворінь для опирання кузова вагона на візок, також візок забезпечено гальмівною системою, пісочною системою та тяговими двигунами з редукторами (опційно), який відрізняється тим, що рама виконана у вигляді А-подібної конструкції, у поперечній балці якої передбачено порожнину для встановлення надресорної балки, що спирається на три буксові вузли, два з яких встановлені з внутрішньої сторони однієї колісної пари на відстані d від повздовжньої осі візка, а один - розташовано на осі іншої колісної пари на повздовжній осі візка та додатково пов'язаний із рамою шарнірно через пружні елементи, які виконано у вигляді ресорного підвішування, та складаються з двох пружин у кожному буксовому вузлі, а надресорна балка, виконана П-подібною з можливістю встановлення шворня у горизонтальній площині осей колісних пар та фіксується в положенні, 4 UA 114040 U 5 10 15 20 перпендикулярному повздовжній осі візка за допомогою робочих поверхонь порожнини для встановлення надресорної балки, яка оснащена механізмом радіальної установки колісних пар, що містить центральний зубчастий елемент, жорстко закріплений на кузові вагона, та двох важільних передач, що містять зубчастий елемент та дві тяги, підшипник, встановлений на осі колісної пари з одним буксовим вузлом на відстані d від повздовжньої осі візка, при цьому зубчастий елемент закріплений на надресорній балці через підшипник на відстані d від повздовжньої осі візка, а тяги однією стороною закріплені за допомогою шарніра на зубчастому елементі по обидві сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, на відстані: е=bd/B, де b - відстань між осями колісних пар; В - база вагона, а іншим боком, тяга, яка закріплена з зовнішньої сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, прикріплена до підшипника важільної передачі з можливістю обертання у горизонтальній площині, а тяга, яка закріплена з внутрішньої сторони від місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки, прикріплена до буксового вузла, встановленого на відстані d від повздовжньої осі візка, при цьому коефіцієнт зубчастої передачі, що забезпечується центральним зубчастим елементом та зубчастим елементом важільної передачі, дорівнює "-1", візки в підкузовному просторі можуть розташовуватися декількома способами, вершиною А-подібної конструкції рами до центру кузова або зовні від центра кузова, при цьому кріплення тяг відносно місця кріплення зубчастого елемента до надресорної балки змінюється дзеркально. 5 UA 114040 U 6 UA 114040 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7