Тележка модели ЦНИИ – Х3 (18-100) и другие типовые тележки

 

    В 1955 году было начато серийное производство тележки 18-100 (рис. 4.1, 4.2), которая была разработана с учётом существовавших на то время характеристик верхнего строения пути и норм содержания рельсовой колеи. Первоначально тележка комплектовалась буксами скольжения. Во время перехода на буксы качения буксовый проём тележки подвергся изменению.

Рисунок 4.1 Тележка ЦНИИ-Х3 (модель 18-100) с буксами скольжения

Рисунок 4.2 Тележка модели ЦНИИ-Х3 (18-100) с буксами качения

 

Тележка модели 18-100 состоит из литой надрессорной балки, двух литых боковым рам, колёсных пар с подшипниками качения и других элементов.

Тележка имеет одну ступень подвешивания – центральную, состоящую из 7 двухрядных пружин (число которых можно сократить до 5 для снижения жесткости) и фрикционного клинового гасителя колебаний (по два клина на каждую боковую раму). Кузов вагона опирается на подпятник надрессорной балки, а между скользунами рамы вагона и тележки имеется зазор. На типовые тележки устанавливаются клинья, изготовленные из стали, однако, эксплуатировались и тележки с чугунными клиньями, обладающими меньшим коэффициентом трения (0,15 против 0,25).

Вертикальные нагрузки в тележке передаются от пятника вагона на подпятник надрессорной балки, далее через цилиндрические двухрядные пружины на боковые рамы и через опорные поверхности на корпуса букс. Колёсные пары удерживаются в буксовом проёме челюстями.

На основе тележек модели 18-100 изготавливались четырёхосные тележки модели 18-101, состоящие из 2-х тележек 18-100 и штампосварной соединительной балки (рис. 4.3).

Рисунок. 4.3 Четырёхосная тележка модели 18-101

 

Соединительная балка такой тележки изготавливалась либо литой конструкции, либо штампосварной (рис. 4.4) из прокатной стали 09Г2Д.

Рисунок. 4.4 Штампосварная соединительная балка тележки 18-101

 

Соединительная балка штампосварной конструкции состоит из штампованных элементов: верхнего листа 1 толщиной 16 мм, нижнего листа 2 толщиной 20 мм, четырех опор крайних скользунов 5, двух крайних пятников 4 и одного центрального подпятника 8. Подпятник приваривается к верхнему листу балки, а крайние пятники - к нижнему.

Крайними пятниками 4 балка опирается на подпятники двухосных тележек. Центральный подпятник 8 тележки со шкворневым отверстием является опорой пятника рамы вагона. Балка усилена продольными ребрами жесткости 3 и поперечными 7. По бокам средней части балки приварены центральные скользуны 6, которые являются дополнительными опорами кузова при вписывании вагона в кривые участки пути при проходе стрелочных переводов.

    Специалистами МИИТа разрабатывалась четырехосная тележка с опиранием на скользуны двухосных типовых тележек (рис. 4.5) с улучшенными динамическими качествами.

 

 

Рисунок 4.5 Четырехосная тележка с опиранием на скользуны двухосных тележек

 

В конструкции тележки применена облегченная соединительная балка, непосредственно к которой крепятся тормозные цилиндры с рычажной передачей (рис. 4.6).

 

 

Рисунок 4.6 Соединительная балка четырехосной тележки с опиранием на скользуны

Балансирная система опирания кузова на тележку способствует устойчивому движению вагона при высоких скоростях. В конструкции тормозной системы тележки применен индивидуальный привод на каждую двухосную тележку.  

Кроме двухосных и четырехосных тележек была создана трехосная тележка УВЗ-9М (модель 18-102), которая служит для подкатки под грузовые вагоны грузоподъемностью 93 – 95 т, а также под специальный подвижной состав. По сравнению с другими типами трехосных тележек тележка УВЗ-9М (рис. 4.7; 4.8) имеет определенное преимущество. Ее рессорное подвешивание позволяет добиться большего запаса устойчивости от схода колесной пары с рельсов при движении в порожнем состоянии со скоростью выше 90 км/ч. Пружины взаимозаменяемы с пружинами тележки 18-100. Общий недостаток трехосных тележек — высокая трудоемкость, сложность технического обслуживания, особенно средней колесной пары. Такая тележка предназначена для шестиосных вагонов отечественных железных дорог и имеет четыре боковые рамы 2 и 6, три колесные пары с буксами 1 и 5, два балансира 4, шкворневую балку 9 с подпятником 8, две надрессорные балки 7, четыре комплекта рессорного подвешивания 3 и тормозную рычажную передачу.

Рисунок 4.7 Тележка модели УВЗ-9М (18-102)

 

Рисунок 4.8 Тележка модели УВЗ-9М (18-102)

 

Тележка УВЗ-9М имеет одну ступень подвешивания — центральную. В каждой боковой раме (отдельной) установлено 4 двухрядные цилиндрические рессоры и одна однорядная (передняя) с фрикционным гасителем колебаний внутри (рис. 4.9).

1 – прокладка; 2 – нажимной конус; 3 – раздвижные фрикционные клинья; 4 – опорное кольцо; 5 – пружина; 6 – стакан.

Рисунок 4.9 Фрикционный гаситель колебаний тележки УВЗ-9М

 

    Разрабатывались и другие варианты трёхосных тележек как с центральным, так и с надбуксовым подвешиванием, но распространения они не получили.

    Для рефрижераторного подвижного состава была разработана тележка модели КВЗ-И2 (рис. 4.10), представляющая собой пассажирскую тележку ЦМВ с уменьшенной базой. Благодаря более мягким рессорам (по сравнению с рессорами типовых грузовых тележек) значительно увеличен статический прогиб тележки, что способствует уменьшению воздействия динамических сил на внутреннее оборудование рефрижераторного подвижного состава.

Рисунок 4.10 Тележка КВЗ-И2

 

    Рессорное подвешивание в тележке КВЗ-И2 двухступенчатое: в центральном подвешивании имеются две замкнутые пятирядные листовые рессоры системы Галахова, а в надбуксовом — однорядные цилиндрические рессоры. Гашение колебаний в надбуксовом подвешивании отсутствует.

    Вертикальная нагрузка передаётся с кузова вагона через узел пятник – подпятник на надрессорню балку тележки, далее через листовые рессоры на люльку, закреплённую на раме тележки. С рамы нагрузка через однорядные цилиндрические рессоры надбуксового подвешивания передаётся на приливы корпусов букс. Колёсные пары связаны с рамой тележки при помощи шпинтонов.

    Тормозная рычажная передача тележки выполнена с двухсторонним нажатием тормозных колодок на поверхность катания колеса.

    Тележка модели 18-115 (рис. 4.11) с улучшенными динамическими характеристиками используется в специализированных грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч.

Рисунок 4.11 Тележка модели 18-115

 

    Опирание в тележке модели 18-115 осуществляется на подпятник и скользуны постоянного контакта. Упруго-фрикционный скользун (рис. 4.12) состоит из Г-образной плиты, опирающейся на ребро верхнего пояса надрессорной балки. Фрикционный клин, взаимодействующий с наклонной площадкой плиты, опирается на пружину, которая в нижней части фиксируется приваренной к плите бонкой. Верхние опорные поверхности фрикционных планок в свободном состоянии выступают над плоскостью подпятника на 6 – 12 мм, что регулируется прокладкой. Крепление фрикционной планки и регулировочных прокладок к клину осуществляется болтами с потайными головками.

Рисунок 4.12 Упругофрикционный скользун тележки модели 18-115

 

    Боковая рама тележки модели 18-115 опирается на корпус буксы через адаптер и резиновую прокладку переменной толщины. Центрирование и фиксация адаптера в буксовом проеме осуществляется благодаря специальным выступам, входящим в соответствующие выемки челюстей.

    Рессорное подвешивание тележки модели 18-115 располагается по типу тележки ЦНИИ-Х3 (18-100). В качестве гасителя колебаний использован усеченный фрикционный клин, наклонная площадка которого развернута под углом 60^о к продольной оси тележки, что обеспечивает лучшую связь боковых рам, чем у тележки модели 18-100.

    Специалистами ОАО «НПК Уралвагонзавод» была разработана тележка модели 18-578 (рис. 4.13) с осевой нагрузкой 23,5 тс, рассчитанная на повышение межремонтных пробегов грузовых вагонов до 500 тыс. км и увеличение гарантийного срока эксплуатации до 4 лет.

Рисунок 4.13 Тележка модели 18-578

    В новой тележке изменена конфигурация боковой рамы в концевой части (коробчатое сечение вместо двутаврового), а также в зонах проема центрального подвешивания и кронштейнах крепления тормозного оборудования. Для повышения износостойкости трущихся рабочих поверхностей между клином и боковой рамой установлена составная фрикционная планка из стали, а в буксовом узле — съемные накладки с креплением через технологическое отверстие. В подпятнике размещена съемная чаша из стали, для которой используется смазка из композиционного твердосмазочного материала.

    Центральное рессорное подвешивание тележки, состоящее из комплекта пружин и фрикционных клиновых гасителей колебаний, существенно не отличается от подвешивания тележки модели 18-100. Комплект пружин имеет силовую характеристику, обеспечивающую увеличенный статический прогиб, который под действием веса порожнего вагона составляет 13 мм, а груженого – 68 мм. Фрикционные клинья изготавливаются из высокопрочного чугуна. Для защиты от износа наклонной поверхности надрессорной балки на клине установлена сменная износостойкая полимерная накладка.

    Тележка модели 18-578 комплектуется упруго-катковыми скользунами фирмы «Стаки» постоянного контакта.

    В начале 2000-х гг. ОАО «НПК Уралвагонзавод» разработал тележку с нагрузкой 25 тс/ось модели 18-194-1 (рис. 4.14), предназначенную для подкатки под вагоны повышенной грузоподъемности. Конструкция тележки заимствована у тележки модели 18-578. Увеличение осевой нагрузки достигается за счет увеличения площади сечений несущих элементов тележки и применении колесных пар, рассчитанных на большую нагрузку.

Рисунок 4.14 Тележка модели 18-194-1

 

    Вертикальная нагрузка с боковых рам тележки передаётся на наружные кольца кассетных подшипников через стальные адаптеры с полимерными вибропоглотителями. Для предотвращения выпадения адаптеров при подпрыгивании тележки на сортировочных горках предусмотрены блокираторы, крепящиеся к буксовому проёму при помощи болтов.

    На тележки модели 18-194-1 устанавливаются упруго-катковые скользуны фирмы «Стаки» или упругие скользуны постоянного контакта.

 

Нетиповые тележки

 

    Проявившаяся в 1960-х годах тенденция по изменению инерционных параметров рельсовой колеи за счёт внедрения железобетонных шпал и рельсов тяжёлого типа способствовала началу работ по созданию тележек грузовых вагонов с надбуксовым и двухступенчатым рессорным подвешиванием.

Были спроектированы тележки УВЗ-1, УВЗ-2, УВЗ-4, УВЗ-6 и ряд других с двухступенчатым подвешиванием (надбуксовым и центральным). За счёт применения двух ступеней подвешивания значительно снизилась масса неподрессоренных частей, что положительно повлияло на динамические качества тележки.

    Тележка УВЗ-1 (рис. 5.1) имеет две ступени подвешивания: центральную с листовой эллиптической рессорой и надбуксовую с однорядными цилиндрическими рессорами, внутри которых размещаются фрикционные гасители колебаний (рис. 5.2). Рама тележки нежесткого типа изготавливалась литьем. На надрессорной балке имелись приливы бесконтактных скользунов. Тормозная рычажная передача тележки обеспечивала двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо.

Рисунок 5.1 Тележка УВЗ-1

Рисунок 5.2 Фрикционный гаситель колебаний буксовой ступени подвешивания тележки УВЗ-1

    Тележка модели УВЗ-2 (рис. 5.3) также имеет две ступени подвешивания. В центральной ступени размещаются восемь двухрядных цилиндрических рессор (по 4 в каждой боковине). В надбуксовой ступени вертикальная нагрузка от боковой рамы тележки передается на приливы корпусов букс через однорядные цилиндрические рессоры с фрикционными гасителями колебаний.

Рисунок 5.3 Тележка модели УВЗ-2

 

    Рама тележки УВЗ-2 нежесткого типа изготавливалась литьем. На надрессорной балке имеются приливы бесконтактных скользунов.

    Тележка модели УВЗ-3 (рис. 5.4) имела только одну ступень подвешивания, двустороннее нажатие тормозных колодок и систему гашения колебаний как на типовой пассажирской тележке КВЗ-ЦНИИ (фрикционные клинья с фрикционными втулками и резиновые упругие элементы).

Рисунок 5.4 Тележка УВЗ-3

 

    Тележка модели УВЗ-4 (рис. 5.5) имела двухступенчатое рессорное подвешивание, двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо и представляла собой доработанную тележку УВЗ-2. Фрикционные гасители колебаний также располагаются в надбуксовой системе подвешивания.

Рисунок 5.5 Тележка УВЗ-4

 

    Тележка модели УВЗ-6 (рис. 5.6) отличается от предыдущих разработок односторонним нажатием тормозных колодок, отсутствием гасителей колебаний в надбуксовой ступени и применением в центральной ступени резиновых упругих элементов. Перемещения корпуса буксы в горизонтальной плоскости ограничены челюстью. Скользуны используются типовые бесконтактные.

Рисунок 5.6 Тележка УВЗ-6

 

    Позже эта тележка была доработана, и на ее базе создана тележка модели УВЗ-6КМ (рис. 5.7). В этой тележке рессорное подвешивание выполнено двухступенчатым: в центральной ступени размещаются резиновые упругие элементы, а в надбуксовой — двухрядные цилиндрические рессоры с фрикционным клиновым гасителем колебаний. Перемещение корпуса буксы в горизонтальной плоскости ограничено с одной стороны (наружной) челюстью, а с другой (внутренней) — фрикционным клином. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием колодок на колесо. В этой тележке применены упруго-фрикционные скользуны постоянного контакта аналогичные скользунам тележки модели 18-115.

Рисунок 5.7 Тележка УВЗ-6КМ

    В научно-техническом центре «Скоростной подвижной состав» МИИТа совместно с конструкторами ОАО «Мордовская вагоностроительная компания» (г. Рузаевка) разработана тележка нового поколения ДП-1 (рис. 5.8) с жесткой Н-образной рамой, осевой нагрузкой 23,5 тс/ось и рассчитанная на скорость движения до 120 км/ч.

Рисунок 5.8 Тележка модели ДП-1

 

    Конструкция тележки ДП-1 заимствована у получивших широкое распространение в Европе тележек серии Y-25. Рама выполнена штампосварной. Рессорное подвешивание одноступенчатое надбуксовое с фрикционным клиновым гасителем колебаний. Корпус буксы перемещается в вертикальной плоскости по направляющим челюстям и имеет ограниченный ход. Тормозная система крепится к раме тележки и обеспечивает двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо. На тележке ДП-1 применяются тормозные цилиндры со встроенными регуляторами тормозной рычажной передачи.

    На поперечной балке тележки и боковых рамах установлены упругие скользуны постоянного контакта. Подпятник выполнен как и на Y-25 сферическим.

    Тележка модели 18-4129 (рис. 5.9) предназначена для эксплуатации с осевой нагрузкой 25 тс/ось и со скоростями до 140 км/ч. Рама тележки выполнена литой незамкнутой конструкции. Для уменьшения забегания боковых рам в конструкции тележки применены крестовые связи между надрессорной балкой и боковыми рамами. Рессорное подвешивание в тележке модели 18-4129 центральное одноступенчатое с фрикционными клиновыми гасителями колебаний. Нагрузка от боковой рамы передается на кассетную буксу через адаптер с упругими элементами (рис. 5.10).

Рисунок 5.9 Тележка модели 18-4129

 

Рисунок 5.10 Адаптер тележки модели 18-4129

 

    На рисунке 5.10 цифрами указано: 1 – боковая рама тележки; 2 – резинометаллический упругий элемент; 3 – адаптер; 4 – наружное кольцо конического подшипника; 5 – торцевое крепление буксы шайбой.

    Адаптер с упругими элементами находится внутри кожуха, который является концевой частью боковой рамы. Снизу кожуха имеется предохранитель от выпадения адаптера. В верхней части адаптера имеется направляющий стержень.

    На надрессорной балке тележки модели 18-4129 устанавливаются упруго-катковые скользуны фирмы «Стаки». Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

    В 2001 – 2002 гг. специалистами ОАО «ВНИИтрансмаш» и ОАО «Ижорские заводы» была разработана и испытана тележка модели Р 25.120 (рис. 5.11) с осевой нагрузкой 25 тс/ось, рассчитанная на скорость движения до 120 км/ч.

 

 

Рисунок 5.11 Тележка модели Р 25.120

 

    Тележка модели Р 25.120 имеет штампосварную раму замкнутой конструкции с жестко закрепленной шкворневой балкой. Рессорное подвешивание одноступенчатое (надбуксовое), состоит из двухрядных цилиндрических пружин, опирающихся на приливы корпусов букс, и гидравлических гасителей колебаний. Тормозная система размещается на раме тележки и обеспечивает двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо. В тележке модели Р 25.120 применены тормозные цилиндры со встроенными регуляторами тормозной рычажной передачи.

    Для вагонов нового поколения специалистами ОАО «ВНИКТИ» разработана тележка модели 26.В.503 (рис. 5.12) с осевой нагрузкой 25 тс/ось и рассчитанная на скорости движения до 120 км/ч.

Рисунок 5.12 Тележка модели 26.В.503

 

    Рема тележки модели 26.В.503 классической компоновки, изготавливается литьём. Опирание боковых рам на колесные пары осуществляется через адаптеры с упругими элементами и кассетные буксы. Рессорное подвешивание одноступенчатое (центральное) с фрикционными клиновыми гасителями колебаний. Фрикционные клинья выполнены с уширенной рабочей поверхностью, на которую крепятся полиуретановые накладки. Тележка комплектуется упругими скользунами постоянного контакта. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

    Конструкторами ПГУПС и ОАО «НВЦ Вагоны» разработана тележка модели 18-9750 (рис. 5.13) с осевой нагрузкой 25 тс/ось. Рама тележки имеет классическую компоновку и изготавливается штампосварной. В центральном рессорном подвешивании используются фрикционные клинья с полимерными накладками на наклонных поверхностях. Вертикальная нагрузка с боковых рам передается на колесные пары через адаптеры с полиуретано-металлическими амортизаторами и кассетные буксы. Снизу челюстного проема имеется блокиратор, препятствующий выпадению адаптера. Тележка модели 18-9750 комплектуется бесконтактными скользунами. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

Рисунок 5.13 Тележка модели 18-9750

 

    Кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа совместно с ФГУП «ЦКБ ТМ» и ОАО «Алтайвагон» разработана уникальная тележка модели 18-9945 (рис. 5.14). Динамические качества этой тележки значительно выше, чем у типовой тележки модели 18-100. Связано это с использованием принципа раздельного гашения колебаний в вертикальной и поперечной плоскостях, а также с повышенным статическим прогибом рессорного подвешивания (30 мм в порожнем состоянии и 85 мм в груженом).

Рисунок 5.14 Тележка модели 18-9945

 

    Рама тележки модели 18-9945 выполнена штампосварной. Между боковыми рамами имеется специальная связь, выполненная в виде перекрещивающихся стержней с упругой заделкой, что уменьшает забегание боковых рам друг относительно друга при проходе вертикальных неровностей рельсового пути. Демпфирование вертикальных колебаний осуществляется вертикально расположенными гасителями с упругой беззазорной заделкой, горизонтальных — фрикционными демпферами постоянного трения. В рессорном комплекте тележки могут устанавливаться гидравлические гасители колебаний или эластомерные амортизаторы. В конструкции тележки введены связи между надрессорной балкой и боковыми рамами тележки в виде упругих продольных поводков. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.