RS51118B - Točak za teretni vagon i osovinski sklop - Google Patents

Abstract

Točak za teretne vagone, sa prečnikom mernog kruga od 330 do 760 mm, a posebno od 380 mm, čiji je profil točka definisan unutrašnjom čeonom površinom bandaža ili obruča točka, unutrašnjim bokom venca točka, vrhom venca točka, spoljnjim bokom venca točka, kanalom gazećeg profila, gazećom površinom, gradijentom spoljnjeg dela gazeće površine, spoljnjim zakošenjem gazećeg profila i spoljnom čeonom površinom bandaža ili obruča točka, naznačen time, što je profil točka u području kanala gazećeg profila i gazeće površine definisan sledećim koordinatama (X 1 do 4, Y 1 do 4) u fiksnom koordinatnom sistemu, čiji se početak (x = 0, y = 0) nalazi u ravni mernog kruga na prečniku mernog kruga, i koje se kreću u navedenim opsezima vrednosti (Xmax, Xmin; Ymax, Ymin), pri čemu je Delta X = Xmax - Xmin a Delta Y = Ymax - Ymin i pri čemu se koordinata X prostire u aksijalnom pravcu, a koordinata Y u radijalnom pravcu u odnosu na točak:mm Xmax Xmin Delta X mm Ymax Ymin Delta Y X1 -39,791 -43,979 . 4,189 Y1 15,683 14,189 1,494X2 -29,109 -32,173 3,064 Y2 3,823 3,459 0,364X3 -15,398 -17,018 1,621 Y3 1,098 0,994 0,105X4 -4,042 -4,468 0,426 Y4 0,223 0,201 0,021Prijava sadrži još 13 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Pronalazak se odnosi na točkove železničkih teretnih vagona sa različitim prečnicima memog kruga, kao i na osovinske sklopove za trčeće sklopove koji imaju ovakve točkove.

UIC instrukcioni list 510-2, Medjunarodni savez železnica, Beuth Verlag GmbH, 10787 Berlin, sadrži uslove za izgradnju i održavanje točkova putničkih i teretnih vagona, koji se koriste u medjunarodnom saobraćaju. On obuhvata prečnike točkova od 330 do 1000 mm i u tim okvirima navodi dozvoljeno opterećenje osovinskog sklopa u pogledu materijala točka i šine. Profil točka (gazeći profil) opisan je u UIC instrukcionom listu za različite opsege. Gazeći profil točka ima unutrašnju površinu venca točka ili spoljnu čeonu površinu bandaža točka, na koju se nadovezuje venac točka. Venac gazećeg profila definisan je unutrašnjim bokom venca točka, spoljnjim vrhom venca točka i spoljnjim bokom venca točka. Venac točka prelazi u kanal gazećeg profila, na koji se nadovezuje gazeća površina. Slede nagib spoljnjeg dela gazeće površine, spoljnje zakošenje gazećeg profila i spoljna čeona površina venca točka ili bandaža točka. Gazeći profil je dalje definisan visinom venca točka, debljinom venca točka, širinom venca točka ili bandaža točka, prečnikom mernog kruga, poluprečnicima vrhova venca točka, poluprečnikom kanala gazećeg profila i uglom spoljnjeg boka venca točka. Profil je uvek definisan u fiksnom koordinatnom sistemu, čiji se početak (y = 0, x = 0) nalazi u ravni mernog kruga (750 mm od centralne ravni osovinskog sklopa ).

Takodje se ukazuje na propise za izgradnju i rad sporednih krakova pruga, u verzijama odgovarajućih saveznih pokrajina BOA, propise za izgradnju i rad železnica (EBO), železničke propise za izgradnju i rad sporednih krakova pruga (model) EBOA, Medjunarodne propise za vagone (RIC) i Medjunarodne propise za vozila (RIV).

Poznati su različiti profili točkova, videti, na primer, JP 11-12390. Pimeri su takodje profil točka SI002 (UIC 510-1), koji se uobičajeno koristi u voznim postrojima za teretne vagone sa vencem točka normalne veličine, i profil točka SBB32-3 koji se prventveno koristi u vagonima za RoLa transport sa malim vencem točkova. Poznati profili sa posebno ravnom gazećom površinom takodje su poznati za postizanje najmirnijih mogućih kretanja.

Profil točka S1002 je profil koji je prilagodjen za gradijent šina 1:40 i koji je karaktersitičan po tome što za vreme procesa habanja na putu kretanja ostaje najvećim delom nepromenjenog oblika i malo se menja u pogledu karaktersitika kretanja. U tom pogledu se profil SI002 može smatrati habajućim profilom. Bočni ugao venca točka je 70°. Nedostatak je što ovaj profil, posebno na šinama sa ugradjenim gradijentom 1:20, usled minimalnog zazora u medjuprostoru točka proizvodi malu razliku u poluprečnicima izmedju desnog i levog točka. Ovo ima posebno negativni efekat kod voznih postroja sa osovinama koje nisu samoupravljačke, kao što je to slučaj, na primer, kod obrtnih postolja Y25. Zbog odsustva AR funkcije, venac točka nije u stanuju da razvije dovoljnu upravljačku silu da bi blago uterao obrtno postolje u krivinu bez dodirivanja venca točka. Tada zbog kontakta sa vencem točka nastaje upravljačko kretanje sa trzanjem i time velike kvazi- statičke transverzalne sile, koje lako mogu da predju granične vrednosti opterećenja puta. Ovo se posebno odnosi na vožnju kroz uske krivine. Dalja mana je promenljiva derivacija AR funkcije pri nagibu šine 1:20.

Profil točka SBB32-3 je razvijen specijalno za male prečnike (krugova) kotrljanja i u toj oblasti za RoLa vagone . Za razliku od profila SI002, on se posebno karakteriše strmijim bočnim uglom od 75° umesto 70°. Relevantno područje gazeće površine ima blaži nagib i time manju razliku krugova kotrljanja od profila S1002. Širina venca točka od 135 mm identična je širini venca točka kod SI002. Poluprečnik od 216 mm na ulazu u nagib venca točka počinje u centru ravni mernog kruga. Posle približno 26 mm u pravcu venca poluprečnik od 216 mm prelazi u poluprečnik od 17,7 mm, a posle daljih 7 mm prelazi u poluprečnik od 13 mm. Sa debljinom venca točka od 32,2 mm, profil SBB32-3 se takodje nalazi u okvirima profila SI002.

Nedostatak toga je što kod profila SBB32.3 zbog relativno male razlike u poluprečniku desnog i levog točka usled pomeranja osovinskog sklopa po koloseku (AR funkcija) skoro i ne postoji samoupravljačka funkcija osovinskog sklopa. Dalja mana je promenljiva derivacija AR funkcije na prelazu od gazeće površine ka vencu točka, usled čega ne mogu da se iskoriste veće razlike poluprečnika krugova kotrljanja. Zbog male koničnosti profila točka postoji dovoljna stabilnost kretanja u pravoj liniji. Profil točka nije dimenziono stabilan.

Još jedan nedostatak gore navedenih profila točka je u tome što je vrednost Y/Q suviše visoka.

Ovaj problem se rešava pomoću karakteristika patentnih zahteva 1 odnosno 8. Poželjni oblici izvodjenja pronalaska predmet su zavisnih zahteva.

Točkovi prema pronalasku su posebno namenjeni za osovinske sklopove u trčećim sklopovima koji se oslanjaju na visoko pasivno radijalno postavljanje pri prolazu kroz krivine a pri tome ipak moraju da ostanu stabilni pri velikim brzinama vožnje. Zbog relativno velikog poluprečnika ulaza u prelaznu oblast od gazeće površine ka vencu točka, profil točka se odlikuje malom ekvivalentnom konusnošću. Ovo omogućava mirnije kretanje osovinskog sklopa pri pravolinijskoj vožnji. U krivinama ipak postoji dovoljna razlika krugova kotrljanja.

Ovo rezultira smanjenim habanjem. Štede se bokovi venca točka. U slučaju ponovnog profiliranja nije potrebno da se skine toliko zapremine kao za konvencionalne profile točkova.

Odlučujuća prednost profila točkova prema pronalasku je što omogućavaju optimalnu vožnju po šinama sa gradijentima 1: 20 i 1: 40, ali i šinama sa drugim gradijentima. Izabrana kontura profila točka kombinovana sa sadašnjim profilima točka, na primer UIC60, osigurava kontinualno kretanje tačaka kontakta točak/šina u širokom dijapazonu profila točka za vreme transverzalnog skretanja osovinskog sklopa. Ovim se takodje na celoj konturi profila točka obezbedjuje ravnomerno smanjenje habanja, tj. istrošeni profil manje više zadržava oblik profila točka.

Za profil točkova prema pronalasku odlučujući faktor predstavlja konstrukcija posebno onih područja profila točka koji su definisani šupljinom gazećeg profila i gazećom površinom. Područja profila točka, koja su definisana inklinacijom spoljnjeg dela gazeće površine i spoljnjim konusom gazećeg profila kao i spoljnjim čeonim površinama bandaža ili obruča točka se, zavisno od postojećih uslova gornjeg stroja, kao što su skretnice, na primer, od krilne šine na vrhu srcišta, pružnih prelaza, pločnika itd. i zavisno od nastajanja habanja profila točka (na pr. nepravilan venac točka/deformacija).

Nadalje će biti detaljno opisana dva primera izvodjenja pronalaska pozivajući se na slike, na kojima:

Slika 1 prikazuje profil točka za teretni vagon sa malim prečnikom točka,

Slike 2a do 2c prikazuju opis profila točka sa Slike 1 u fiksnom koordinatnom sistemu,

uključujući poluprečnike kružnih segmenata kojima je definisan profil,

Slika 3 prikazuje profil točka sa velikim prečnikom točka, i

Slike 4a do 4c prikazuju opis profila profila točka sa Slike 3 u fiksnom koordinatnom

sistemu, uključujući poluprečnike kružnih segmenata.

Slika 1 prikazuje profil točka za točkove sa malim prečnikom, koji je karakterističan za male točkove prečnika od 330 - 760 mm. Slika 2a prikazuje u obliku tabele pojedinačne koordinate i poluprečnike jednog optimalnog profila za prečnike od 330 - 760 mm, a posebno za prečnik od 380 mm, koji su pronalazači razvili kroz mnoštvo ispitivanja i simulacija, dok Slike 2b i 2c daju opsege vrednosti za koordinate i poluprečnike. Pokazalo se da prednosti pronalaska dolaze do izražaja i kada se koordinate nalaze unutar navedenih vrednosti datih na Slikama 2b i 2c.

Profil točka za male točkove definisan je sa deset opsega, koji se nalaze izmedju tačaka lili. Opis profila daje se u fiksnom koordinatnom sistemu čije se početne vrednosti (y = 0, z = 0) nalaze u ravni mernog kruga (750 mm od ravni osovinskog sklopa). Opisani profil točka predvidjen je za osovinske sklopove, koji, imaju veličinu točkova 14 21 i 14 26 mm koja mora da se poštuje prema medjunarodnim propisima (RIC, RIV, UIC).

Područja profila točka, koja se nalaze izmedju tačaka 1 i 2, 2 i 3, 3 i 4, 5 i 6, 6 i 7, kao i 7 i 8, definisani su kružnim segmentima, pri čemu su kružni segmenti formirani od krugova sa već navedenim centrima Ml do M6 i poluprečnika R. Kružni segmenti sa navedenim centrima i poluprečnicima prelaze kontinualno jedan u drugi, što znači da na tačkama nema varijacija..

Za povoljne karakteristike kretanja posebno su odlučujući poluprečnici M4, M5 i M6, kojima su definisani kružni segmenti izmedju tačaka 5 i 6, 6 i 7, kao i 7 i 8. Ova područja se nalaze u šupljini gazećeg profila i gazeće površine.

Poluprečnik R16 kruga oko centra M4 kreće se u tolerancijskom području izmedju 15 i 18 mm i na rastojanju od 30 do 32 mm, mereno od zadnje površine venca točka, ulazi u bočnu površinu venca točka. Poluprečnik R83 oko centra M5 nalazi se u tolerancijskom području od 80 do 84 mm, pri čemu dolazi do odgovarajuće promene centara. Poluprečnik R303 oko centra M6 nalazi se u tolerancijskom području od 300 do 305 mm i počinje na 4 do 6 mm od centra mernog kruga, pri čemu dolazi do odgovarajuće promene centara. U preporučenom primeru izvodjenja su poluprečnici 16, 83 i 303 mm.

Područje profila izmedju tačaka 4 i 5 definisano je pravom koja seče x osu pod uglom od 75°

(ugao spoljnog boka venca točka). Ali, bočni ugao može da bude i ispod 70°.

Zbog relativno velikog poluprečnika R 303 oko centra M6, u opsegu od 300 do 305 mm, i zbog poluprečnika oko centara M5 i M6 od 80 do 84 mm, odnosno od 15 do 18 mm, kombinovano sa smanjenom veličinom točka, postiže se manja ekvivalentna konusnost kada se osovinski sklopovi kreću po pravoj liniji. Na ulazu u uske krivine , kada točkovi dodju u dodir sa osovinskim sklopom na oko 16 mm od centra mernog kruga (prečnik) gledano u pravcu boka venca dolazi do relativno velikog porasta konture profila točka, što je posledica relativno malog poluprečnika, koji se kreće od 80 do 84 mm oko centra M5. Time se proizvodi dovoljno velika AR funkcija da bi osovinski sklop, dok se kreće u krivini, usled tangencialnog longitudinalnog klizanja dobio odgovarajući momenat podešavanja za celi opseg gradijenata šine od 1:20 do 1:40 i više. Poluprečnik oko centra M4 (15 do 18 mm), koji se nadovezuje na poluprečnik oko centra M5 (80 do 84 mm), je na prelazu u bočnu površinu nagnutu za 75° nešto veći nego kod poznatih profila točka. Time se postiže blaži kontakt, bez udara, kada dodje do kontakta sa vencem točka. Prema tome, ovo područje sa profilom šine UIC60 (gradijent 1:20 do 1:40) dobija "konstantniju" prvu derivaciju AR funkcije. Zbog toga ne može doći ni do kontakta u dve tačke izmedju bandaža i profila šine.

Pri ulasku u krivine relativno mali poluprečnik R 83 oko centra M5, koji se nadovezuje na poluprečnik R 303 oko centra M6, dovodi do velikog povećanja AR funkcije kada venac točka dodje u kontakt sa glavom šine. To pak rezultira pozitivnim upravljačkim momentom osovinskog sklopa, pa time i boljim radijalnim podešavanjem osovinskog sklopa. Poluprečnik R16 na prelazu u površinu boka nagnutu za 75°, koji se nadovezuje na poluprečnik R 83, omogućava lagani kontakt, bez udara, kada venac točka dodirne glavu šine usled nepravilnosti u krivini šine, koje mogu da se jave pri velikim oštećenjima koloseka. Malo veća ekvivalentna konusnost, koja je posledica veće AR funkcije pri vožnji u krivini, ne predstavlja problem, jer se na krivinama vozi sa manjim brzinama, odnosno jer usled centrifugalne sile teretnog vagona dolazi do stabilnog kretanja po predvidjenoj trasi.

Slika 3 prikazuje profil točka za velike točkove sa velikim prečnikom, koji je karakterističan za točkove prečnika od 760 do 1000 mm, a naročito 920 mm. Slika 4a prikazuje u obliku tablice pojedinačne koordinate i poluprečnike jednog optimalnog profila za prečnik od 920 mm, koji su pronalazači razvili na osnovu velikog broja testova i simulacija, dok Slike 4b i 4c označavaju opsege vrednosti za koordinate i poluprečnike. Pokazalo se da se prednosti pronalaska ostvaruju i kada se koordinate nalaze unutar opsega vrednosti naznačenih na Slikama 4b i 4c.

Zbog većeg prečnika koordinate tačaka i poluprečnici krugova imaju drugačije vrednosti od onih kod profila točka za male točkove, koji je opisan sa pozivom na Slike 1 i 2a do 2c. I tu su posebno odlučujuća područja profila točkova izmedju tačaka 6 i 7, 7 i 8 i 8 i 9, koja su definisana krugovima poluprečnika M5, M6 i M7.

Poluprečnik R 16 oko centra M5 kreće se u tolerancijskom opsegu izmedju 15 i 18 mm na rastojanju od 36 do 39 mm, mereno od zadnje površine venca točka, ulazi u bočnu površinu venca točka. Poluprečnik R 83 oko centra M6 nalazi se unutar tolerancijskog opsega izmedju 80 i 84 mm, pri čemu se centri odgovarajuće menjaju. Poluprečnik R 303 oko centra M7 nalazi se unutar tolerancijskog opsega izmedju 300 i 305 mm i počinje od 1 do 2 mm od centra mernog kruga, pri čemu se centri odgovarajuće menjaju. U preporučenom primeru izvodjenja su poluprečnici 16, 83 i 303 mm. Nasuprot primeru izvodjenja prema Slikama 1 i 2, ugao spoljneg boka venca točka izmedju tačaka 5 i 6 iznosi 70°.

Pri ulasku u uske krivine, kada točkovi dodiruju osovinski sklop, već na oko 13 mm od centra mernog kruga, gledano prema boku venca točka, dolazi do relativno velikog porasta konture profila. Ukoliko se koordinate, posebno koordinate tačaka 6, 7 i 8 kreću u navedenom opsegu vrednosti, i za veće točkove će biti obezbedjene iste prednosti, kao što su one opisane pozivajući se na Sliku 1 i Slike 2a do 2c za manje točkove.

U vezi sa tim se ukazuje na opis prvog primera izvodjenja.

Claims (14)

1. Točak za teretne vagone, sa prečnikom mernog kruga od 330 do 760 mm, a posebno od 380 mm, čiji je profil točka definisan unutrašnjom čeonom površinom bandaža ili obruča točka, unutrašnjim bokom venca točka, vrhom venca točka, spoljnjim bokom venca točka, kanalom gazećeg profila, gazećom površinom, gradijentom spoljnjeg dela gazeće površine, spoljnjim zakošenjem gazećeg profila i spoljnom čeonom površinom bandaža ili obruča točka,naznačen time,što je profil točka u području kanala gazećeg profila i gazeće površine definisan sledećim koordinatama (Xido4, Yido4) u fiksnom koordinatnom sistemu, čiji se početak (x = 0, y = 0) nalazi u ravni mernog kruga na prečniku mernog kruga, i koje se kreću u navedenim opsezima vrednosti (Xmax, Xmin; Ymax, Ymin), pri čemu je Delta X=Xmax - Xmin a Delta Y = Ymax - Ymin i pri čemu se koordinata X prostire u aksijalnom pravcu, a koordinata Y u radijalnom pravcu u odnosu na točak:

2. Točak prema Zahtevu 1,naznačen time,što je profil točka u području kanala gazećeg profila i gazeće površine definisan sledećim koordinatama (Xjdo4, Yido4) u fiksnom koordinatnom sistemu, koje se nalaze u navedenom opsegu vrednosti:

3. Točak prema Zahtevu 1 ili 2,naznačen time,što su područja profila točka, koja se nalaze izmedju pojedinačnih koordinata, definisana kružnim segmentima, pri čemu je pravac profila izmedju kružnih segmenata konstantan.

4. Točak prema jednom od Zahteva 1 do 3,naznačen time,stoje kanal gazećeg profila definisan kružnim segmentom, čiji poluprečnik iznosi izmedju 15 i 18 mm.

5. Točak prema jednom od Zahteva 1 do 4,naznačen time,što se na kanal gazećeg profila nadovezuje područje gazeće površine koje je definisano kružnim segmentom čiji poluprečnik iznosi izmedju 80 i 84 mm.

6. Točak prema Zahtevu 5,naznačen time,što se na područje gazeće površine, koje se nadovezuje na kanal gazećeg profila, nadovezuje područje definisano kružnim segmentom, čiji je poluprečnik izmedju 300 i 305 mm.

7. Osovinski sklop sa točkovima prema jednom od Zahteva 1 do 6,naznačen time,što osovinski sklop ima veličinu točka izmedju 1420 i 1425 mm.

8. Točak za teretne vagone sa prečnikom mernog kruga od 760 do 1000 mm, a posebno od 920 mm, čiji je profil točka definisan unutrašnjom čeonom površinom bandaža ili obruča točka, unutrašnjim bokom venca točka, vrhom venca točka, spoljnim bokom venca točka, kanalom gazećeg profila, gazećom površinom, gradijentom spoljnjeg dela gazeće površine, spoljnjim zakošenjem gazećeg profila i spoljnom čeonom površinom bandaža ili obruča točka, naznačen time, što je profil točka u području kanala gazećeg profila i gazeće površine definisan sledećim koordinatama (X ido4, Y ido4) u fiksnom koordinatnom sistemu, čiji se početak (x = 0, y = 0) nalazi u ravni mernog kruga na prečniku mernog kruga, i koje se nalaze izmedju navedenih opsega vrednosti (Xmax, Xmin; Ymax, Ymin), pri čemu je Delta X=Xmax - Xmin a Delta Y = Ymax- Ymin i pri čemu se koordinata X prostire u aksijalnom a koordinata Y u radijalnom pravcu u odnosu na točak:

9. Točak prema Zahtevu 8,naznačen time,što je profil točka u području kanala gazećeg profila i gazeće površine definisan sledećim koordinatama (X1do4, Y ,do4) u fiksnom koordinatnom sistemu, koje nalaze u navedenom opsegu vrednosti:

10. Točak, prema Zahtevu 8 ili 9,naznačen time,što su područja profila točka, koja se nalaze izmedju pojedinačnih koordinata, definisana kružnim segmentima, pri čemu je pravac profila izmedju kružnih segmenata konstantan.

11. Točak, prema jednom od Zahteva 8 do 10,naznačen time,što je kanal gazećeg profila definisan kružnim segmentom, čiji poluprečnik iznosi izmedju 15 i 18 mm.

12. Točak prema jednom od Zahteva 8 do 11,naznačen time,što se na kanal gazećeg profila nadovezuje jedno područje gazeće površine koje je definisano kružnim segmentom čiji je poluprečnik iznosi izmedju 80 i 84 mm.

13. Točak prema Zahtevu 12,naznačen time,što se na područje, koje se nadovezuje na kanal gazećeg profila, nadovezuje područje koje je definisano kružnim segmentom, čiji je poluprečnik izmedju 300 i 305 mm.

14. Osovinski sklop sa točkovima prema jednom od Zahteva 8 do 13,naznačentime, što osovinski sklop ima veličinu točka izmedju 1420 i 1425 mm.