| ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Колесная пара железнодорожного транспорта, содержащая ось с установленными на ней одноребордными колесами, о т л и- чающаяся тем, что ось и колеса выполнены сплошными в сечении, при этом колеса напрессованы на ось таким образом, что больший диаметр отверстий ступиц находится с их внутренней сто- роны, а размеры допусков формы поверхности отверстий ступиц не превышают 0,025 мм для допуска округлости и 0,05 мм для допуска профиля продольного разреза. 2. Колесная пара по п.1, отличающаяся тем, что на концах оси установлены буксовые узлы любой известной конст- рукции. ю |
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к машиностроению, точнее, к кон- струкциям ходовой части рельсового подвижного состава, и может быть использована в производстве колесных пар грузовых и пасса- жирских вагонов, безмоторных вагонов, электропоездов и дизель- ных поездов магистральной железной дороги.
Предшествующий уровень техники
Известна колесная пара рельсового железнодорожного транс- порта, содержащая ось с установленными на ней колесами, между ступицами и ободами которых расположен упругий (резиновый) элемент [см. книгу: М. Ф. Вериго, А. Я. Коган. Взаимодействие пути и подвижного состава. - М.: Транспорт, 1986. - С. 17-18].
Основным недостатком такой колесной пары является слож- ность ее конструкции, а также высокая себестоимость, вызванная необходимостью применения дорогостоящего и технологически сложного оборудования для ее изготовления. Также следует отме- тить, что применение упругого элемента из полимерных материалов (резины) без приспособлений для регулирования его жесткости, в результате сравнительно быстрого изменения вязкоупругой харак- теристики указанных материалов (ползучести, релаксации), сущест- венно снижает надежность эксплуатации известной колесной пары - ведь вместо первичного натяжения в соединении металл-резина мо- гут появиться зазоры, компенсировать которые в данной конструк- ции невозможно.
Частично данный недостаток устранен в известной колесной паре рельсового железнодорожного транспорта, содержащей два колеса и пустотелую ось, заполненную смазкой, при этом в ней раз- мещены поршень и поплавковые клапаны, дозирующие смазку, ко- торая через каналы, выполненные в полости оси и дисках колес, под действием центробежной силы поступает в зону трения реборд ко- лес с головками рельсов [см. а. с. СССР N° 1206156 по классам В61К 3/00, В61К 3/02, опубликованное 23.01.1986 года в Бюл. Ns 3].
Данная колесная пара комплектуется преимущественно нераз- борными литыми колесами, следовательно, ее конструкция являет- ся надежнее в эксплуатации в сравнении с вышеописанным анало- гом. Однако существенным недостатком известной колесной пары является то, что ее конструкция предусматривает наличие каналов в полости оси и колес. Нерациональность и неэффективность по- добного технического решения поясняется следующим. Во-первых, каналы снижают общую жесткость конструкции из-за ослабления площади сечения оси и колес. Во-вторых, необоснованно усложня- ется конструкция колес из-за сложности выполнения в их полости вышеупомянутых каналов. Учитывая то, что диаметр каналов, по ко- торым проходить смазка, в дисках колес является незначительным, а во время контакта реборд колес с головками рельсов возникают значительные осевые усилия, на практике вполне возможно засоре- ние или закупоривание указанных каналов продуктами износа или любыми иными загрязнениями, в результате чего, естественно, на- рушается или вообще прекращается подача смазки к головкам рельсов.
Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является колесная пара железнодорож- ного транспорта, содержащая ось с установленными на ней одноре- бордными колесами, при этом ось выполнена пустотелой, а колеса установлены с возможностью вращения [см. патент России Ns 26502 U по классу B61 F 5/00, опубликованный 10.12.2002 года].
Основным недостатком известной колесной пары является на- личие в конструкции пустотелой оси. Данный недостаток заключает- ся в следующем. Сквозное отверстие в оси существенно снижает ее технико-эксплуатационные характеристики из-за ослабления общей площади сечения оси. Это приводит к возникновению трещин и раз- з ломов металла оси в местах концентрации максимальных напряже- ний. Такая колесная пара может использоваться, разве что, в ходо- вой части легких малогабаритных вагонов, но даже и при этих усло- виях эксплуатации ее рабочий ресурс крайне ограничен.
Также недостатком известной колесной пары является слож- ность и трудоемкость технологии ее изготовления, связанные, пре- жде всего, с необходимостью выполнения вышеупомянутой пусто- телой оси - легкой и одновременно достаточно прочной. При этом на всех этапах изготовления и сборки колесной пары используется разнотипное оборудование, увеличивающее количество производ- ственных операций и, понятно, повышает себестоимость готового изделия.
Следующим недостатком этой колесной пары является то, что колеса установлены на пустотелую ось с возможностью вращения. При активной эксплуатации, особенно на криволинейных участках рельсового пути, такой тип соединения колес с осью влечет быстрое изнашивание ступиц колес и, соответственно, подступичной части оси в результате трения и частичного разрушения металла, которые неотвратимо возникают при максимальных напряжениях. В резуль- тате этого возникает балансирование колес на оси, изменяется форма поверхности качения ободов колес, возникает повышенный износ колес и колеи и - как следствие, - потребность капитального ремонта колесной пары.
Еще одним существенным недостатком известной колесной па- ры является то, что в ее конструкции не предусмотрено наличие буксовых узлов, воспринимающих и передающих статическую и ди- намическую нагрузку от вагона к рельсам.
В основу полезной модели поставлена задача упрощения кон- струкции и технологии изготовления колесной пары с одновремен- ным повышением ее надежности и улучшением технико- эксплуатационных характеристик за счет оптимизации ее прочност- ных и геометрических параметров и обеспечения передачи статиче- ской и динамической нагрузки путем комплектования колесной пары высокопрочными колесами и осью и точным определением разме- ров допусков формы участков отверстий ступиц колес, а также пу- тем оснащения колесной пары буксовыми узлами.
Сущность полезной модели
Решение поставленной задачи достигается тем, что в колесной паре железнодорожного транспорта, содержащей ось с установлен- ными на ней одноребордными колесами, согласно предложения, ось и колеса выполнены сплошными по сечениям, при этом колеса на- прессованы на ось таким образом, что больший диаметр отверстий ступиц находится с их внутренней стороны, а размеры допусков формы поверхности отверстий ступиц не превышают 0,025 мм для допуска округлости и 0,05 мм для допуска профиля продольного разреза.
Под заказ потребителя, концы оси также могут быть снабжены буксовыми узлами любой известной конструкции.
Благодаря использованию сплошных колес и оси значительно повышаются прочностные характеристики и ресурс эксплуатации предложенной колесной пары, а также расширяется область ее применения: она может эффективно использоваться в конструкции ходовой части большинства современных грузовых и пассажирских вагонов. При этом одновременно упрощается технология производ- ства и уменьшается количество производственной операции, что положительно отражается на себестоимости готовой продукции.
Благодаря тому, что колеса напрессованы на ось с натягом, а размеры допусков формы поверхности отверстий их ступиц при этом точно определены, исчезает проблема преждевременного из- носа ступиц колес и, соответственно, балансировки колес на оси. Технологические допуски формы поверхности отверстий ступиц ко- лес являются оптимальными и достаточными для качественной прессовой посадки последних и при этом отвечают требованиям
Межгосударственного стандарта ГОСТ 4835-2006. Благодаря тому, что конструкция предложенной колесной пары предусматривает возможность оснащения ее буксовыми узлами, значительно повышается надежность и безопасность движения ва- гона. Буксы располагаются на шейках оси и воспринимают и пере- дают колесной паре силу тяжести вагона, а также динамические на- грузки, возникающие при движении вагона. Буксы защищают шейку оси от загрязнений и повреждений, выполняют функцию резервуара для масла, а также ограничивают продольные и поперечные пере- мещения колесной пары относительно рамы вагона.
Перечень фигур иллюстративных материалов
Фигура 1 - вид сбоку на колесную пару типа РУ1Ш-957 без бук- совых узлов;
Фигура 2 - вид сбоку на колесную пару типа РУ1Ш-957 с буксо- выми узлами.
Описание предпочтительного варианта полезной модели
Предложенная колесная пара рельсового подвижного состава содержит кованную (или цельнокатанную ) ось 1 , на шейки 2 которой напрессованы два одноребордных цельнолитых колеса 3. Предло- женная колесная пара рельсового подвижного состава может быть оснащена буксовыми узлами 4, напрессованными на шейки 2 оси 1. Конструкция буксовых узлов 4 может быть любой, ее выбирают в зависимости от типа колесной пары, типа вагона, максимальной статической нагрузки от колесной пары на рельсы и других технико- эксплуатационных показателей.
Предложенное техническое решение проверено на практике. Предлагаемая колесная пара изготовляется, например, по черте- жам 100.10.000-11 СБ «Колесная пара типа РУ1Ш-957-Г без буксо- вых узлов» и 100.10.000-12 СБ «Колесная пара типа РУ1Ш-957-Г», и не содержит никаких элементов или материалов, которые невоз- можно было бы воспроизвести на современном этапе развития нау- ки и техники, в частности, производства колесных пар, следова- тельно является приемлемой для промышленного применения, имеет технические и иные преимущества перед известными анало- гами благодаря предложенным конструктивным упрощениям и из- менениям, что подтверждает возможность достижения технического результата заявляемым объектом. В известных источниках научно- технической и иной информации не обнаружено колесной пары с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таковым, что может получить правовую защиту. Технические преимущества полезной модели
К основным техническим преимуществам предложенного техни- ческого решения, в сравнении с прототипом, можно отнести сле- дующее:
- упрощение конструкции и технологии изготовления за счет комплектования предложенной колесной пары цельнолитыми коле- сами и осью;
- улучшение прочностных характеристик и увеличение ресурса эксплуатации по той же причине;
- отсутствие преждевременного износа ступиц и ободов колес за счет прессовой посадки последних с точным определением до- пусков формы поверхности отверстий их ступиц;
- повышение надежности и безопасности работы подвижного состава за счет возможности оснащения предложенной колесной пары буксовыми узлами любой известной конструкции.