Взаимодействие подвижного состава с рельсовым путем

Кузов вагона опирается через пятниковые устройства на тележки. Наличие между кузовом и тележкой упругих элементов (пружин центрального подвешивания) приобретает вторую ступень рессорного подвешивания (первая ступень надбуксовое подвешивание между колесными парами и рамой тележки). Такое рессорное подвешивание называется двухступенчатым.

Вся масса вагона разделяется на подрессоренную и неподрессоренную.

 

К неподрессоренной массе относят массу колесных пар с буксами.

При движении вагона его подрессоренная и неподрессоренная массы совершают колебания относительно рельсового пути. Причем колебания колесных пар происходят самостоятельно, независимо от кузова.

В зависимости от направления действующих сил колебания кузова могут вызывать сложные перемещения его в пространстве.

 

Основные виды колебаний:

Подпрыгивание (перемещение вверх и вниз) совершается под действием периодически изменяющихся вертикальных сил, вызывающих колебательные движение подрессоренных частей относительно колесных пар

Галопирование (колебание кузова вокруг поперечной оси проходящей через центр тяжести) вызывается неодинаковым прогибом рессорного подвешивания передней и задней тележек

Поперечное (боковое) раскачивание (колебания экипажной части вокруг продольной оси) возникает вследствие разного прогиба рессорного подвешивания на одной и другой стороне вагона.

Виляние (поперечное перемещение и одновременное вращательное движение относительно вертикальной оси вагона) возникает вследствие извилистого движения колесной пары, вызываемого коничностью колес и попеременного воздействия упругих сил со стороны рельсов на колеса каждой колесной пары.

Боковой относ (смещение кузова в поперечном направлении) вызывается действием центробежных сил и иногда сил ветра.

Надбуксовое подвешивание

Предназначено для подрессоривания рамы тележки относительно колесной пары и передачи тяговых и тормозных усилий и вертикальной нагрузки.

Используется двух видов шпинтонное и поводковое.

В связи с большим количеством дефектов, образующихся в поводковом буксовом подвешивании (трещины и изломы поводков, крепежных деталей, износы гребенок, трещины в кронштейнах крепления буксовых поводков и продольных балках рамы в зоне приварки этих кронштейнов), было принято решение о разработке модернизированного шпинтонного буксового подвешивания.

 

Шпинтонное подвешивание

Шпинтоны (1) запрессованы в продольные балки рамы тележки и зафиксированы гайками (2) со стопорными планками, которые стопорятся болтами. Для защиты трущихся поверхностей от попадания абразивных частиц (песка, грязи и т.д.) шпинтонный узел закрыт резиновым колпачком (14),который крепиться хомутиком (13) и защитным резиновым чехлом (6) закрепленным при помощи проволоки.

       

     Рисунок 23. Шпинтонное подвешивание                       Рисунок 24. Шпинтонное подвешивание

Работа шпинтонного узла

Передача вертикальной нагрузки:   · продольная балка рамы тележки · запрессовочная втулка · резиновое кольцо · верхняя опора пружины · пружина · нижняя опора пружины · резиновое кольцо · крыло буксы · букса (корпус буксы

Передача горизонтальных усилий:   · корпус буксы · крыло буксы · нижняя опора пружины · резиновая втулка · стакан · пластмассовая втулка · шпинтон · запрессовочная втулка · продольная балка рамы тележки

Неисправности узла - появление трещин в продольных балках рамы тележки, излом пружин.

Поводковое подвешивание

Состоит (рис. 25) из двух комплектов пружин (две пружины вставленные друг в друга различной навивки (3) внешняя пружина - из стальной проволоки диаметром 27 мм, и внутренняя пружина - из стальной проволоки диаметром 17 мм. (высота комплекта пружин под тарой вагона 249 мм.) Комплекты пружин опираются на нижние (13) и верхние направляющие опоры (7). Для устранения металлического контакта между верхней опорой и продольной балкой устанавливаются резиновые прокладки (6)толщиной 33 мм.

В качестве рессор на тележках вагонов используют цилиндрические пружины, изготавливаемые из прутков круглого сечения пружинной стали марки 60С2А-3В-Б. Пружины характеризуют их жесткостью или обратной ее величиной – гибкостью.

                                                          Рисунок 25. Поводковое подвешивание

Правильный выбор этих параметров позволяет обеспечить безопасность движения и плавный ход подвижного состава. При изготовлении пружин верхний и нижний витки выполняют так, чтобы их опорные поверхности были плоскими и перпендикулярными оси пружины. Жесткость пружин зависит от их диаметра, числа витков, толщины прутка, а также от высоты пружин в свободном состоянии.

На тележках вагонов 81-717, 81-714 в буксовом подвешивании установлены пружины более жесткие по сравнению с пружинами тележек типа Е. Жесткость пружин увеличена за счет применения при их изготовлении прутков большего диаметра: для наружных пружин 28 мм вместо 27 мм; для внутренних пружин 18 мм вместо 17 мм, а также за счет увеличения высоты пружин в свободном состоянии до 290 мм вместо 275 мм. На вагонах Е установлены прокладки толщиной 33 мм, наружный диаметр которых соответствует наружному диаметру пружин.

На тележках вагонов 81-717, 81-714 толщина прокладок уменьшена до 23 мм за счет увеличения высоты пружин. Большое значение на работу буксового подвешивания оказывает положение гребенок на кронштейнах рамы, а также положение самих кронштейнов крепления поводков. При монтаже буксового подвешивания гребенки поводков должны точно совпадать с гребенками рамы. При отклонениях положения гребенок, а также в результате деформации или извернутости рамы, которую она может получить в процессе эксплуатации, для обеспечения прочного соединения (зубья гребенок поводков должны попасть во впадины гребенок рамы) поводки приходится упруго деформировать, т.е. еще до начала эксплуатации поводки находятся в напряженном состоянии, что отрицательно сказывается на их работе и работе всего буксового подвешивания.

Поводки предназначены для передачи тяговых и тормозных усилий, а также для связи колесной пары с рамой тележки.

Каждое колесо связывают три поводка: два прямых (11, 14) один из которых крепится к тумбе (10) и угловой (2) компенсационный. В местах соединения поводков нарезаны зубья (гребенки), которые обеспечивают плотное и прочное соединение. На верхней части корпуса буксы наварен предохранительный штырь (4), который необходим для исключения потери связи к.п. с рамой тележки (9) в случае излома поводков.

Поводки изготовляют из полосовой рессорной стали марки 60С2А шириной 90 мм. На концах имеются гребенки с четырьмя отверстиями диаметром 17,6 мм. Высота зубьев гребенок 2,7 мм. Нарезку гребенок производят методом фрезерования гребенчатой фрезой. Минимальная толщина гребенок – 12,5 мм, а средней части поводка – 7 мм. С целью увеличения срока службы поводков и более надежной его работы на тележках вагонов 81-717, 81-714 применяют буксовые поводки переменного сечения. Эти поводки изготавливают из более широкой полосовой стали – 110 мм, т.е. зона трещинообразований усилена.

 

                 Рисунок 26. Тумба с поводком                           Рисунок 27. Поводковое подвешивание

Рабочая, средняя часть поводка выполнена более узкой, что делает его гибче и способствует более равномерному распределению нагрузок по всей длине поводка.

Работа поводкового узла

Передача вертикальной нагрузки: · продольная балка рамы тележки · резиновые кольца · компенсирующие прокладки · верхние опоры пружин · комплекты пружин · нижние опоры пружин · крылья буксы · корпус буксы

Передача горизонтальной нагрузки: · корпус буксы · крылья буксы · гребенки · поводки · кронштейны на продольной балке · продольная балка рамы тележки

Центральное подвешивание

Предназначено для подрессоривания кузова вагона относительно рамы тележки и передачи тяговых и тормозных усилий и вертикальной нагрузки.

Состоит (рис. 28) из центральной балки центрального подвешивания (1), резиновых прокладок (16)(которые снижают шум при прохождении составом неровностей рельсового пути), верхние (15) и нижние (12)опоры пружин (направляющие внутренние пружины), комплекта пружин (13,14) внешней пружины – из стальной

проволоки диаметром 30 мм правой навивки; внутренней пружины – из стальной проволоки диаметром 20 мм, пружины разной навивки применяются для исключения попадания витков одной пружины между витков другой пружины, высота пружин под тарой вагона 285 мм, поддон - балансир (11) фасонная плита, на верхней плоскости имеющая два гнезда для пружин.

Рисунок 28. Центральное подвешивание

На боковых частях поддона по два выступа, рамки (6)(вертикальные стороны диаметром 24 мм, и горизонтальные стороны прямоугольного сечения высотой 33 мм, и шириной 13 мм. Горизонтальными сторонами рамки размещаются в выемках головок валиков), комбинированных валиков (5)(каждый валик имеет прямоугольную головку толщиной 23 мм, стержневую и резьбовую части. Валик вставляют до упора головки и с другой стороны на выступающую часть надевают шайбу – опору и закрепляют ее корончатой гайкой и шплинтуют), серег (4)(штампованная, двухшарнирная с верхним фасонным отверстием, повернутым относительно нижнего под углом 90º), седлообразных валиков (3)(имеет рабочую поверхность в виде седла и двух головок цилиндрической формы) и гидравлических гасителей колебаний (10). На центральной балке расположены сменные наличники (скользуны) (3), боковые скользуны (4), пятник (5) и резинометаллический амортизатор (6).

Центральное подвешивание имеет предохранительное устройство (рис. 30), предназначенное для предотвращения падения узлов и деталей при обрыве подвески. Состоит из стальных скоб (2),закрепленных на кронштейнах рамы тележки, которые проходят под выступами поддона (1). Зазор должен быть 10-30 мм, регулируется деревянными накладками, уложенными на скобы.

Передача динамических ударных усилий, возникающих при движении вагона от контакта колес с ходовыми рельса (проезд стрелочного перевода) происходит по тем же самым элементам подвешивания, но только в обратной последовательности - от продольных балок рамы тележки на центральную.

То же касается надбуксового подвешивания, а также других узлов подвагонного оборудования, несущих на себе весовую нагрузку, как от собственной массы, так и от веса полезной загрузки.

 

                                

                     Рисунок 29. Серьга                                                     Рисунок 30. Предохранение