Устройство для увеличения грузоподъемности транспортных рельсовых средств

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам. Может найти применение при конструировании вагонов, платформ, транспортеров, локомотивов и т.д. Возможно, применить при модернизации подвижного состава железных дорог. Подвижное опирание рамы кузова на ходовую тележку рельсовых транспортных средств рассчитано на увеличение грузоподъемности подвижного состава и повышение скорости доставки грузов по рельсовым путям, а также повышает безопасность движения. Это устройство используется для установки дополнительных тележек или тележки на подвижном составе и предназначено как дополнение к существующим тележкам. При этом помимо увеличения грузоподъемности и скорости транспортных средств происходит равномерное воздействие на полотно железнодорожных путей. Устраняется прогиб рамы кузова, уменьшаются колебания. Важной особенностью подвижного опирания является, то что на кривых участках пути дополнительные тележки уменьшают боковые силы действующие на колесные пары со стороны пути, тем самым повышается безопасность движения и снижается износ элементов вагона. По техническим нормам нагрузка на ось для типовых тележек модели 18-100 не должна превышать 22,5 т/ось. Установка только одной дополнительной тележки на подвижную единицу позволяет увеличить грузоподъемность на 50%, а двух тележек на 100%. А также увеличить скорость движения в криволинейных участках пути, обеспечивая безопасность движения. В перспективе возможно проектировать более удлиненные рельсовые транспортные средства за счет установки нескольких дополнительных тележек с подвижным опиранием рамы кузова, что позволит перевозить по железной дороге удлиненные и тяжеловесные грузы, ограниченные габаритом подвижного состава.

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам. Широко известные устройства пятникового опирания рамы кузова применяемые на подвижном составе железных дорог [Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ Под ред. В.В.Лукина - М.: Маршрут, 2004. - 424 с.] не позволяют устанавливать ходовые тележки в средней части транспортного средства для повышения грузоподъемности и устранения прогиба рамы в средней части. Эта проблема связана с прохождением криволинейных участков пути подвижным составом. При движении подвижного состава по этим участкам пути возникают дополнительные динамические нагрузки на их конструкцию за счет возникающей центробежной силы, возвышения наружного рельса и поворотом ходовых тележек в плане пути. Применяемые меры, направленные на усиление конструкции рамы увеличивают вес тары транспортного средства и не устраняют полностью прогиб рамы. К тому же нагрузка на ось не может превышать допустимую величину более 22,5 т/ось согласно нормам для типовых тележек модели 18-100.

Пятниковое опирание на железнодорожном транспорте используется для передачи нагрузки от рамы кузова на ходовую тележку. При этом способе опирания ходовая тележка свободно поворачивается вокруг оси пятника при прохождении криволинейных участков пути. Конструктивно пятниковое опирание состоит из пятника жестко закрепленного на раме транспортного средства и подпятника на ходовой тележки. Применение ходовых тележек с пятниковым опиранием (взятое за аналог) позволяет обеспечить устойчивость против схода с рельсов и плавность при вписывании в кривые участки пути, но ось пути и горизонтальная ось кузова смещена внутрь кривой и не позволяет устанавливать ходовые тележки в центральной части кузова, для устранения прогиба рамы и увеличения грузоподъемности. Для решение этой задачи предлагается установка на раму кузова подвижного пятника с дополнительной ходовой тележкой. При этом концевые пятники остаются жестко закреплены. Подвижный пятник установленный на раме должен свободно перемещаться на ней вместе с ходовой тележкой в поперечном направлении оси пути при прохождении криволинейных участков.

Подобие подвижного центрирующего опирания предлагалось в аналогичных изобретениях (патент US 2,230,209; US 2,500,586 и US 871,200), но все они конструктивно сложны и не позволяют перемещаться пятнику в необходимых пределах для прохождения криволинейных участков пути.

Данный принцип подвижного опирания позволяет более равномерно распределить нагрузку на рельсовый путь. Установка только одной дополнительной тележки на подвижную единицу позволяет увеличить грузоподъемность на 50%, а двух тележек на 100%. Тем самым увеличить скорость движения в криволинейных участках пути, обеспечивая при этом безопасность движения. Важно отметить, что при движении на криволинейных участках пути ходовая тележка перемещается в поперечном направлении действующего вектора центробежной силы, что увеличивает устойчивость транспортного средства.

На фиг.1 проиллюстрировано положение дополнительной тележки 1 с подвижным пятником на раме 2 при движении транспортного средства в криволинейном участке пути и действующие при этом силы на транспортное средство, где Fц - центробежная сила, F - результирующая сила, Р - вес вагона. Положение тележки на прямом участке пути показано на фиг.2.

Вариант устройства механизма подвижного опирания рамы кузова на ходовую тележку 5 показан на фиг.4 и 5 (с тележкой). Он состоит из опорной плиты 1, служащей пятником для ходовой тележки. На плите устанавливается опорный подшипник 2 под рамой 3 и позволяет перемещаться опорной плите-пятнике в поперечном направлении. Параллельные направляющие изготовленные из металла с П-образными пазами 4 крепятся на раме, таким образом, чтобы плита входящая в пазы могла свободно перемещаться поперек рамы.

Работает устройство следующим образом: при движении транспортного средства по прямому пути ходовая тележка с подвижным пятником находится в средней части рамы транспортного средства, проходя переходную кривую и двигаясь по криволинейному участку пути, она плавно перемещается от средней части к ее краю, при выходе из кривой ходовая тележка возвращается к центру оси рамы. При этом величина бокового относа х дополнительной тележки установленной в средней части транспортного средства вычисляется по формуле:

где R - радиус кривой пути, L - база транспортного средства.

При конструировании подвижного пятникового опирания необходимо знать ход бокового относа пятника х, который зависит от минимального радиуса кривой пути и базы транспортного средства. Вывод формулы (1) поясняется на фиг.3, где условно показана кривая пути в виде дуги радиусом R с находящимся на ней транспортным средством. Ходовые тележки находятся в точках А, В и С. Тележка в точке С с подвижным пятником и смещена от середины рамы на величину х, расстояние от точек А и В - база транспортного средства равного L, из прямоугольного треугольника ВЕО определяем сторону ЕО зная, что BO=R, BE=L/2 отсюда ЕО=

, тогда

Устройство для увеличения грузоподъемности транспортных рельсовых средств, состоящее из ходовой тележки с пятниковым опиранием и пятника, отличающееся тем, что ходовая тележка используется в дополнение к существующим и может быть установлена в любой части транспортного средства, имеет механизм перемещения пятника в поперечном направлении для бокового относа тележки, содержащий стальную плиту с жестко закрепленным пятником, параллельные направляющие, по которым плита перемещается, упираясь опорным подшипником в днище рамы, при этом величина бокового относа ходовой тележки х, находящейся в средней части транспортного средства, вычисляется по формуле:

где R - радиус кривой пути, L - база транспортного средства.