Конструктивная и структурная схемы

Назначение вагона

Пассажирский купейный вагон предназначен для перевозки пассажиров по магистральным железным дорогам колеи 1520 мм со скоростями, не превышающими 160 км/ч.

 

Основные технические данные

· База вагона 17000 мм

· База тележки 2400 мм

· Ширина кузова наружная без гофр (3103+3/-7) мм

· Высота горизонтальной оси автосцепки вагона (без экипировки) от уровня головок рельсов должна быть не менее 1040 мм и не более 1080 мм

· Габарит вагона по ГОСТ 9238-83: для кузова 1-ВМ, для тележки моделей КВЗ-ЦНИИ 1 1-ВМ.

· Установка кондиционирования воздуха УКВ-31-ТС или ЛТ ПВ СК 23.00.00.000 исполнение 6

· Установка пожарной сигнализации УПСВ-М-01

· Объём воды в системе водоснабжения 500 л

· Объём теплоносителя в системе отопления 700 л

· Объём воды в установке водяного пожаротушения 90 л

· Количество спальных мест для пассажиров - 36

· Количество мест для проводника - 1

· Конструкционная скорость 160 км/ч

· Максимальная продолжительность следования до первой экипировки 24 часа

· Плавность хода не более 2,9-3,0

· Аккумуляторная батарея никель-кадмиевая 90KL250P

· Длина тормозного пути с полной загрузкой 1450 м

· Минимальный радиус кривой, проходимой одиночным вагоном-80 м

· Минимальный радиус кривой, проходимой вагоном в сцепке с однотипным:

o - круговой, сопрягаемой с прямым участком пути – 120 м

o - S-образной кривой без вставки – 170 м

· Назначенный срок службы до списания 40 лет

· Пробег до первого деповского ремонта 450 тыс км или срок эксплуатации не более 3 лет.

Конструктивная и структурная схемы

Рисунок 1. Конструктивная схема вагона

1-кузов, 2-рама вагона, 3-ходовые части, 4-автосцепное оборудование,

5-тормозное оборудование

На данном рисунке представлена конструктивная схема пассажирского вагона с указанием наиболее общих элементов его конструкции:

· ходовыми частями называются устройства, которые обеспечивают безопасное движение вагона по рельсовому пути, с минимальным сопротивлением и необходимой плавностью хода.

· автосцепным оборудованием называются устройства, которые обеспечивают сцепление вагонов между собой и с локомотивом, удерживают вагоны на определенном расстоянии друг от друга, а также передают и смягчают силы тяги и соударение подвижного состава.

· тормозным оборудованием называются устройства, которые позволяют создавать искусственное (тормозное) сопротивление движению вагона, т.е. обеспечивают регулирование скорости движения и остановку ее в заданном месте.

· рамой называется объединяющая (базовая) часть вагона, которая опирается на ходовые части, и на нее монтируется автосцепное и тормозное оборудование.

· кузов вагона предназначен для размещения пассажиров или грузов. Конструкция кузова зависит от типа вагона.

 

Рисунок 2. Структурная схема вагона

Планировка вагона

Рисунок 3. Планировка вагона

1 — ящик для угля; 2 — туалет; 3 — распределительный шкаф; 4 — охладитель питьевой воды; 5 — служебное отделение; 6 — система пожарной сигнализации; 7 — купе отдыха; 8 — купе пассажирское; 9 — стоп-кран; 10— тамбур; 11 — мусорный ящик; 12 — огнетушитель; 13 — большой коридор; 14 — косой (малый) коридор; 15 — кипятильник; 16 — котел отопления;

17 — котельное отделение

 

Конструкция вагона

Рама вагона

Существуют два типа вагонов:
1. с рамами со сквозной хребтовой балкой;
2. с рамами без сквозной хребтовой балки.

Кузова с хребтовой балкой применяются в вагонах постройки СССР - некупейных, купейных мягких, межобластных открытой планировки, вагонах-ресторанах, почтовых, почтово-багажных. Кузова купейных вагонов постройки ГДР с жёсткими местами имеют хребтовую балку лишь в консольных частях рамы, где устанавливаются ударно-тяговые приборы. Эти конструкции называют кузовами без хребтовой балки. Такие кузова по сравнению с конструкциями, имеющими хребтовую балку, воспринимают повышенные нагрузки при меньших затратах металлов на их изготовление. Поэтому они все шире применяются в эксплуатации. В металлоконструкциях кузовов для несущих элементов наряду с низколегированными получают распространение нержавеющая сталь и алюминиевые сплавы, обладающие повышенной коррозионной стойкостью.

Рисунок 4. Рамы пассажирских вагонов

Кузов вагона

Кузов вагона представляет собой сварную цельнометаллическую несущую конструкцию из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей типа замкнутой оболочки с вырезами для окон и дверей, в которой тонкостенная обшивка подкреплена каркасом из дуг, стоек, поперечных балок и продольных связей. Такой цельнонесущий кузов является наиболее рациональным, так как обеспечивает необходимую прочность, устойчивость и долговечность, причём масса его минимальна, что играет немаловажную роль не только в плане экономии материала, но и сказывается на таком технико-экономическом параметре как коэффициент тары.

Обшивка стен, пола, потолка представляющая собой щиты и панели, обеспечивает доступ к изоляции, электропроводке, всем системам вагона и делает удобным обслуживание вагона в эксплуатации. В кузове также имеются элементы и приспособления, необходимые для крепления внутривагонного и подвагонного оборудования.

Рисунок 5. Конструктивно-технологические блоки кузова пассажирского вагона.

1-рама с металлическим полом, 2-торцевые стены, 3-перегородки, 4-крыша,

5-боковые стены

Рисунок 6. Металлоконструкция кузова вагона.

1-пол, 2-боковая стена, 3-крыша

Крыша вагона

Крыша состоит из металлического каркаса, обшитого в средней части снаружи гофрированными вдоль вагона листами толщиной 1,5 мм., а по скатам - гладкими листами, толщина которых составляет 2 мм. Каркас крыши сварен из боковых продольных обвязок уголкового профиля и дуг Z-образного профиля. По концам продольные обвязки соединены с поперечными балками, выполненными из швеллера №30. Концевые дуги изготовлены из гнутых уголков. В крыше предусмотрены отверстия с усиливающими армировками для дефлекторов, а также армированные люки для монтажа и демонтажа котла отопления, калориферов, бака для воды и вентиляционного агрегата.

Рисунок 7. Крыша кузова вагона.

1-гофрированные листы, 2-листы толщиной 2мм, 3-промежуточные дуги, 4-боковая обвязка, 5-концевые фрамуги, 6-поперечная обвязка.

Пол вагона

Настил пола в консольных частях изготовлен из гладкого листа толщиной Змм, а на участках между шкворневыми балками из гофрированного толщиной 2мм. Соединённые сваркой концевые, шкворневые, хребтовая и

поперечные (основные и вспомогательные) балки с настилом пола и подкрепляющими его поперечными балками образуют жёсткую конструкцию, обеспечивающую необходимую прочность кузову при действии эксплуатационных нагрузок. К вспомогательным балкам относятся; балка для крепления тормозного оборудования, балка для высоковольтного контакторного ящика, для бельевого ящика и других ящиков, поддерживающие пол балки в средней части кузова выполнены из гнутых 2-образных профилей высотой 65 и толщиной 3 мм, а в местах расположения тамбурных перегородок из Ω-образных профилей высотой 85 и толщиной 3 мм. Балки для крепления котла отопления изготовлены из 2-образных профилей 85хЗмм и у продольной оси каркаса кузова они стыкуются с поддерживающими пол балками такого же профиля и размера (2 №6,5). Пол в тамбурах покрыт гладким фигурным листом с вырезами для размещения подножек, пространство над подножками на уровне пола перекрывается откидывающимися крышками.

Рама с настилом пола, боковые стены и крыша свариваются в замкнутую оболочку так, что подкрепляющие пол поперечные балки, стойки стен и дуги крыши располагаются в одной плоскости, образуя так называемые шпангоуты. Такое соединение обеспечивает наибольшую работоспособность металлоконструкции кузова при минимальной массе.

Для обеспечения необходимой коррозийной стойкости кузова места прилегания к нему элементов покрывают токопроводящим грунтом. Стены, пол, крышу тщательно очищают от ржавчины, окалины и сварочных брызг: обезжиривают и просушивают, после чего и покрывают грунтовкой. Зоны кузова, подвергающиеся в процессе эксплуатации наиболее интенсивной коррозии, покрывают специальной антикоррозийной мастикой.

Боковые стены

Боковая стена кузова состоит из гофрированных листов, подкреплённых с внутренней стороны вертикальными стойками и верхней обвязкой. Наличие продольных гофр в листах боковых стен позволило отказаться от стрингеров (продольных элементов).

 

 

Торцевые стены

Торцевая стена котлового конца вагона изготовлена из двух крайних гофрированных листов толщиной 2мм и среднего наддверного листа толщиной 1,4мм. По высоте стены обшивка с внутренней стороны подкреплена рёбрами толщиной 2мм, кромки которых имеют отбортовку высотой 20мм. Сверху листы приварены к дуге уголкового профиля 60х50х2мм, снизу - к обвязке, а но краям - к обшивке, подкреплённой стойками 2-образного профиля 55х40хЗОхЗмм, В зоне дверного проема торцевая стена усилена двумя мощными противоударными стойками из двутавров №26Б1. Стойки снизу приварены к концевой балке рамы, а вверху - поперечной балке из швеллера №30, образуя конструкцию, обеспечивающую жёсткую связь стен и крыши. К противоударным стойкам приварена П-образная рамка для крепления резинового суфле упругой площадки. Упругая площадка состоит из стоек и балки., над которой расположен элемент для крепления козырька суфле. Эти стойки и балка выполнены из 2-образных профилей толщиной 1,4мм. Наружная полка профиля стоек по высоте подкреплена рёбрами жёсткости. Ёмкости для хранения угля в вагоне образованы пространством между наружной обшивкой, листом, приваренным со стороны тамбура к специальным элементам и листу, образующим дно. Для размещения сигнальных фонарей в стене предусмотрено три выреза, а для безопасности подъёма на крышу - поручни.

Переходные площадки

В вагонах встречается три типа упругих площадок:

- с листовой рессорой и гармоникой,

- с подвижной рамой

- с резиновыми суфле.

Упругая площадка с листовой рессорой и боковыми буферами имеет вертикальную раму, которая вверху соединена с хомутом листовой рессоры, а внизу с помощью штырей — с буферными тарелками.

Рессора ушками соединена с вертикальными стойками кронштейнов, укрепленных на торцовой стене вагона. Вверху рамы есть наделка, а внизу размещены откидные мостики-фартуки.

Между рамой и стеной вагона расположена гармоника.

Рисунок 14. Боковой буфер упругой площадки

 

Боковой буфер упругой площадки это полый стержень 1, внутри которого установлена шайба 2 с горловиной для упора и центрирования внутренней пружины 3.

Другим концом пружина 3 упирается в дно стакана 4, который своим буртиком опирается на наружную пружину 5, надетую на патрубок поддона 9, связанного с буферным стаканом 6 двумя болтами 8 с гайками.

Стержень 1 запирается в стакане двумя продольными клиньями 7.

Буферный комплект крепится четырьмя болтами к концевой балке рамы.

Вначале сжатия сопротивление буфера незначительное и увеличивается медленно, так как обе пружины работают последовательно:

- вначале сжимается более гибкая внутренняя пружина 3,

- когда в буртик стакана 4 упрется шайба 2 (при ходе ПО мм), сопротивление буфера резко возрастает, так как начинает сжиматься большая пружина 5, имеющая повышенную жесткость.

При сцепленных вагонах верхняя рессора обеспечивает взаимное прижатие наделок, вызывая дополнительное трение при вертикальных и горизонтальных смещениях упругих площадок, что приводит к более спокойному ходу вагонов.

Облегченная упругая площадка отличается от рассмотренной выше тем, что в ней вместо буферного комплекта установлены шпинтоны, а вместо переходной гармоники — подвижная рама, перемещающаяся относительно направляющих вдоль оси кузова вагона при сжатии шпинтонов.

Рама сверху удерживается трехлистовой рессорой.

Рисунок 15. Резиновые уплотнения специального замкнутого профиля (суфле).

 

Упругая площадка с резиновым уплотнением без верхней рессоры устанавливается на вагонах новой постройки.

Вместо переходной гармоники или рамки в конструкции этой площадки применены резиновые уплотнения 1 специального замкнутого профиля (суфле), закрепленные на нижней части соединительной планки 2, связывающей шпинтоны 3, а вверху - на подвижной рамке 4 кузова вагона.

Плотность переходного соединения обеспечивается за счет упругости резиновых уплотнений.

 

Ходовые части

Ходовые части (тележки) являются наиболее ответственными узлами, которые должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода (наименьшее динамическое воздействие на перевозимый груз и на элементы пути) и наименьшим сопротивлением движению.

В них объединяют­ся рамой две или три колесные пары с буксами, система рессорного подвешивания и части тормозной рычажной передачи. Применение те­лежек обусловлено параметрами и конструкцией вагона и в первую очередь необходимостью создания многоосных и длиннобазных ваго­нов. Тележки обычно располагаются по концам вагона. Они могут свободно поворачиваться относительно кузова благодаря наличию на раме вагона пятника и на тележке подпятника, соединенных между собой шкворнем. В связи с этим тележечные вагоны лучше вписыва­ются в кривые участки пути, особенно с малыми радиусами, и оказы­вают меньшее сопротивление движению. Кроме того, на тележках можно устанавливать последовательно соединенные группы пружин и рессор в сочетании с различного рода гасителями колебаний и устрой­ствами для смягчения вертикальных и горизонтальных толчков, что обеспечивает более плавный ход вагона.

Тележки пассажирских вагонов по конструкции разнообразны, они имеют раму, колесные пары с буксами, рессорное подвешива­ние, надрессорные и подрессорные балки и тормозное оборудование. Тележки в основном двухосные с двойным рессорным подвешиванием (надбуксовое и центральное). Поскольку центральное подвешивание, размещенное в люлечном устройстве, работает последовательно с надбуксовым, обеспечивается большая общая гибкость. В тележках с тройным подвешиванием надбуксовое подвешивание выполняется двойным в виде комбинации листовой рессоры с цилиндрическими пру­жинами.

Непрерывное совершенствование конструкций тележек, вызван­ное

повышением скорости движения, позволило значительно улучшить их ходовые качества. Вместо эллиптических рессор в центральном под­вешивании применены цилиндрические пружины, а для гашения коле­баний в центральном подвешивании установлены гидравлические га­сители колебаний. В надбуксовом подвешивании применены фрикци­онные гасители колебаний.

Отличительной особенностью современных пассажирских тележек является то, что рама опирается на бесчелюстные буксы через упру­гие элементы, а буксовые направляющие отсутствуют. Функции на­правляющих выполняют сами упругие элементы, обладающие доста­точной жесткостью: в горизонтальной плоскости.

Конструкции рам тележек изменялись в направлении повышения прочности и долговечности, а также упрощения их обслуживания и ремонта.

Конструкция тележки

В данном вагоне используется тележка КВЗ-ЦНИИ-1. Она (рисунок 16) является типовой и предназ­начена для подкатки под цельнометаллические пассажирские вагоны, год начала ее постройки 1963 и по сей день она существует почти, что в первоначальном облике с незначительными изменениями. Тележка состоит из двух колесных пар 2 типа РУ-950, рамы 1, четы­рех буксовых узлов 7, тормозного устройства и двойного рессорного подвешивания — надбуксового 8 с фрикционными гасителями колеба­ний и центрального 6 с шарнирно-маятниковой люлькой 4 и гидравли­ческими гасителями колебаний 10.

Нагрузка от кузова вагона передается на боковые горизонталь­ные скользуны 5 надрессорной балки 9, поэтому между подпятником и пятником кузова имеется зазор 9 мм. Надрессорная балка связана с рамой тележки двумя поводками 3, которые удерживают ее от горизонтальных перемещений, что улучшает плавность хода вагона. Кроме того, это устройство позволяет отказаться от боковых вертикальных скользунов на тележке. Соединение подпятника тележки с пятником рамы осуществляется через замковый шкворень.

 

 

Рисунок 16. Тележка КВЗ-ЦНИИ тип 1:

1-рама;2-колесная пара;3-поводок;4-шарнирно-маятниковая люлька;5-боковые горизонталь­ные скользуны;6-фрикционными гасителями колеба­ний;7-буксовый узел;8-надбуксовые фрикционные гасители колеба­ний;9-надрессорной балки; 10-гидравли­ческие гасители колебаний

Рама тележки сварная Н-образной формы (рисунок 17). Она имеет две боковые продольные балки, сваренные из швеллеров № 20, две средние поперечные 2,

четыре укороченные концевые поперечные 4 и четыре вспомогательные продольные балки 3, предназначенные для крепления тормозной рычажной передачи. Элементы рамы изготавливают из стали СтЗсп или 09Г2Д.

Рисунок 17. Рама тележки

 

В средней части продольных балок имеются усиления из приваренных листов толщиной 14 мм. По концам продольных балок рамы приварены планки 5, служащие для крепления шпинтонов, а посередине — кронштейны 9 для крепления гасителей колебаний и вертикальные скользуны 8 для ограничения поперечного перемещения надрессорной балки.

В каждой продольной балке рамы сделано по четыре вертикальных отверстия. Два отверстия 10 предназначены для установки подвесок люльки, а два других 11 - для установки предохранительных болтов центрального подвешивания. Эти отверстия усилены накладками, ребрами и обечайками.

Для центрирования шпинтонов при их установке снизу к продольным балкам приварены кольца 13. Средние поперечные балки 2 сварные коробчатого сечения. Каждая балка сварена из двух вертикальных и двух горизонтальных листов толщиной 10 мм. В этих балках сделаны отверстия 12 для крепления предохранительных скоб надрессорной балки. Места крепления скоб усилены ребрами жесткости и шайбами.

Средние вспомогательные продольные 3 и концевые поперечные 4 балки

отштампованы из листов толщиной 14 мм корытообразного профиля. У продольных балок этот профиль открытый, а в поперечных закрыт приваренной планкой толщиной 8 мм.

Для подвешивания деталей тормозной рычажной передачи к средним 2 и четырем укороченным балкам 4 из листовой стали приварены кронштейны 6. В отверстия этих кронштейнов вварены втулки. Продольное перемещение надрессорной балки ограничивается вертикальными скользунами 7, приваренными к средним поперечным балкам 2.

Надрессорная балка тележки стальная сварной конструкции: средняя часть ее сделана из листов толщиной 100 мм, а концевые части – из листов толщиной 16 мм. К балке приварены коробки опорных (горизонтальных) скользунов, а также вертикальные скользуны, соприкасающиеся со скользунами на средних поперечных балках рамы тележки. К надрессорной бал­ке приварены также кронштейны для направляющих поводков и кронштейны для крепления гасителей колебаний.

Надрессорная балка воспринимает нагрузку от кузова вагона через горизонтальные скользуны. Подпятник воспринимает горизон­тальные усилия и служит направляющей при посадке кузова на - те­лежки. Перемещение балки ограничивается жесткостью пружинного комплекта, возвращающими усилиями люльки и поводком, который связывает балку с рамой тележки. Для предотвраще­ния падения надрессорной балки имеется предохранительная скоба.

На рисунке 18 показано устройство опоры кузова вагона на скользу­ны тележки. Коробка скользуна цент­рируется на балке штырем 5 и крепится болтами 6. Скользун 2 дела­ется размером 160X290X40 мм.

 

Рисунок 18. Устройство опоры кузова вагона на скользу­ны тележки:

1-скользун кузова;2-скользун тележки;3-коробка скользуна;4-резиновая пластинка;5-штырь;6-передняя стенка надрессорной балки;7-угольник надрессорной балки;8-болт

На верхней плоскости его имеются две кольцевые выточки для смазки. В коробку под скользун кладутся ре­зиновая пластинка для амортизации и поглощения шума и металли­ческие прокладки для регулирования зазоров между скользунами те­лежки и кузова.

Пятник рамы вагона соединяется с подпятником замковым шкворнем, состоящим из двух полушквор­ней и замковой планки. Шкворень обеспе­чивает прочную связь кузова и тележки, а также позволяет быстро разъединить их, разобрав шкворне­вое соединение путем извлечения сначала замковой планки, а затем обоих полушкворней.

Рама опирается на колесные пары через буксовую ступень рессорного подвешивания (рисунок 19). Каждый комплект подвешивания, расположенный на одной буксе 15, включает в себя два шпинтона 2, пружины 3 упругих элементов, два комплекта. Фрикционных гасителей колебаний. В комплект гасителя входят: шпинтонная втулка 13, шесть фрикционных клиньев 14 - верхнее и нижнее опорные кольца 10 и внутренняя пружина 4.

Рисунок 19. Буксовая ступень рессорного подвешивания

 

Упругие элементы подвешивания совместно с гасителями колебаний амортизируют толчки, уменьшают динамические силы и повышают плавность хода вагона. Принцип действия гасителя колебаний основан на возникновении сил трения между фрикционными клиньями 14 и втулкой 13 при их взаимных смещениях во время колебания рамы 1 относительно буксы 15. Сила прижатия клиньев к втулке определяется жесткостью пружины 4 и углом наклона опорных поверхностей колец 10 и клиньев 14. На нарезную часть шпинтона навертывается корончатая гайка И, под которую ставится тарельчатая пружина 12, предназначенная для фиксации шпинтонной втулки 13.

Для уменьшения высокочастотных колебаний рамы и снижения шума внутри вагона под каждую из пружин 3 ставят по две резиновые прокладки 7 и 9, защищаемые от истирания металлическими кольцами 5 и 8. Причем кольцо 8 сварено заодно целое с кожухом 6.

Упругая связь колесной пары с рамой тележки в горизонтальной (продольном и поперечном направлениях) плоскости обеспечивается горизонтальной жесткостью пружин подвешивания и шпинтонами.

Центральное подвешивание люлечное (рисунок 20). Оно включает надрессорную балку 15, (два комплекта трехрядных пружин 13, тяги 3, серьги 4, поддоны 12, продольные поводки и гидравлические гасители колебаний 7. Благодаря шарнирному опиранию тяг 3 на продольные балки рамы люлька может отклоняться поперек вагона. Наличие же радиальных выточек на валиках 2 тяг — подвесок позволяет люльке также поворачиваться и вдоль вагона. Пружины на поддон опираются через прокладки 10. От падения на путь поддона в случае обрыва тяг 3 предупреждают предохранительные болты 9. Болты Т-образными головками через резиновую шайбу 6 опираются на продольные балки рамы. Снизу на болты навернуты гайки 11.Гасители колебаний 7 нижними концами крепятся к кронштейнам 8 надрессорной балки, а верхними — к кронштейнам 5 рамы тележки. От падения надрессорная балка 15 при обрыве подвесок предохраняется скобами 14. Для предотвращения перекоса надрессорных балок при прохождении вагоном кривых участков пути она связана с рамой тележки продольным поводком 1.

Рисунок 20. Центральная ступень рессорного подвешивания

 

Колебания кузова в вертикальной и горизонтальной плоскостях гасятся гидравлическими гасителями, установленными под углом 35—45°.

Гидравлические гасители колебаний, устанавливаемые в центральном подвешивании тележек, способствуют обеспечению необходимой плавности хода вагонов, снижают воздействие подвижного состава на железнодорожный путь, уменьшают износ деталей тележки, способствуют безопасности движения.

Гидравлический гаситель колебаний (рисунок 21) представляет собой поршневой телескопический демпфер двухстороннего действия, развивает усилия сопротивления на ходах сжатия и растяжения.

Гаситель состоит из цилиндра, в котором перемещается шток с поршнем и клапаном. В нижнюю часть цилиндра запрессован корпус с клапаном, а в верхнюю вставлен шток, который уплотнен направляющей буксой и сальниковым устройством, состоящим из обоймы и каркасной манжеты. Гайка фиксирует положение деталей гасителя и одновременно через обойму разжимает резиновое кольцо, которое уплотняет корпус гасителя. К тележке гаситель крепится через верхнюю и нижнюю головки. На верхней головке болтами крепится защитный кожух. Стопорение штока с верхней головкой осуществляется винтом.

Рисунок 21. Гидравлический гаситель

Принцип действия этих гасителей заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости поршнем через узкие (дроссельные) каналы и всасывании её обратно через клапан одностороннего действия. При прохождении жидкости через дроссельные каналы возникает вязкое трение, в результате чего механическая энергия колебательного движения вагона превращается в тепловую, которая затем рассеивается.

Работу гасителя рассмотрим на примере его принципиальной схемы

(рисунок 22).

Рисунок 22. Принципиальная схема гидравлического гасителя

 

При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается, и жидкость из-под поршневой полости цилиндра перетекает в надпоршневую. Однако вследствие движения штока 1 давление в полости рабочего цилиндра 3 повышается и часть жидкости с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные отверстия нижнего клапана 8 в резервуар 5.

При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается, давление жидкости в надпоршневой зоне полости цилиндра 3 повышается, и жидкость с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные каналы верхнего клапана 7 в надпоршневую полость. Одновременно в этой полости наступает разряжение, так как объём перетекающей в неё из надпоршневой полости жидкости меньше объёма надпоршневой полости. Вследствие этого нижний клапан 8 поднимается и часть жидкости засасывается в подпоршневую зону из резервуара 5, заполняя освобождённое штоком 1

пространство. Резервуар 5 гасителя колебаний служит не только ёмкостью для жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра 3, но и сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между направляющей втулкой 2 и

штоком 1.

Рабочей жидкостью для гидравлических гасителей колебаний вагонных тележек служат веретённое, приборное и трансформаторное масла, а также другие специальные жидкости. На отечественных дорогах гидравлические гасители заливают приборным маслом (ГОСТ 1805–76).

Силовая характеристика гидравлического гасителя представлена на

рисунке 23. Площадь фигуры, представленной на этом рисунке, является работой гасителя за один цикл нагружения. По оси ординат откладывают силу нагружения гасителя, по оси абсцисс - ход, то есть удлинение или укорачивание.

Рисунок 23. Силовая характеристика гидравлического

гасителя колебаний

 

Опыт эксплуатации показал, что тележки КВЗ-ЦНИИ благодаря конструктивным улучшениям (опиранию кузова на скользуны и увеличенному статическому прогибу) обеспечивают необходимую плавность хода вагона при скорости движения 44— 50 м/сек (160—180 км/ч).

Колёсные пары

Колесные пары являются важнейшими частями ваго­на. Они предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсы при их вращении. Работая в сложных условиях, колесные пары должны обеспечивать высокую надежность, так как от них во многом зависит безопасность движения поездов. Поэтому к колесным парам предъявляются особые, повышенные требования Госстандартами,

Правилами технической эксплуатации железных дорог, Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар, а также другими нормативными документами при проектировании, изготовлении и содержании в эксплуатации. Конструкция и техническое состояние колесных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению.

Работая в современных режимах эксплуатации железных дорог и экстремальных условиях окружающей среды, колесная пара вагона должна удовлетворять следующим основным требованиям: обладать достаточной прочностью, имея при этом минимальную необрессоренную массу (с целью снижения тары подвижного состава и уменьшения непосредственного воздействия на рельсовый путь и элементы вагона при прохождении неровностей рельсовой колеи); обладать некоторой упругостью, обеспечивающей снижение уровня шума и смягчение толчков, возникающих при движении вагона по рельсовому пути; совместно с буксовыми узлами обеспечивать возможно меньшее сопротивление при движении вагона и возможно большее сопротивление износу элементов, подвергающихся изнашиванию в эксплуатации.

Колесная пара (рисунок 24) состоит из оси 6 и двух напрес­сованных на ее подступичные части 5 цельнокатаных ко­лес, состоящих из ступицы 9, обода 10 и диска 11. Процесс сборки колесной пары из оси и колес называется формированием: с помощью прессовой посадки колесо в холод­ном состоянии под большим давлением насаживают сту­пицей на подступичную часть вагонной оси. Для получе­ния прочного соединения диаметр подступичной части оси должен быть несколько больше диаметра отверстия в ступице. Разность этих диаметров, за счет которой со­здается после сборки неподвижное соединение, назы­вается натягом. Поверхность 8 колеса, соприкасающаяся с рельсом, называется поверхностью катания. Профиль поверхности катания соответствует профилю головки рельса. Его форма и размеры обеспечивают наиболее ра­циональное взаимодействие колеса с рельсом. У внут­реннего края обода колеса имеется гребень 7, предохра­няющий колесную пару от схода с рельсов. Ось с каждой стороны имеет шейку 3 на которой размещены ролико­вые подшипники. Резьба 1 на концах оси служит для на­винчивания корончатой гайки, а пазы 2 и два отверстия на торцах—для размещения и крепления болтами сто­порной планки. Предподступичная часть 4 оси является переходной от шейки к подступичной части.

 

Рисунок 24. Колесная пара:

1-резьба;2-паз;3-шейка;4-предподступичная часть оси;5-подступичная часть;

6-ось;7-гребень;8-поверхность колеса;9-ступица;10-обод;11-диск

 

Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на оси (таблица 2). Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки — для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчетной нагрузки, воспринимаемой ею при эксплуатации.

Таблица 2. Типы колёсных пар вагонов

Расстояние между внутренними гранями колес у не­нагруженной колесной пары должно быть 1440 мм. У ва­гонов, обращающихся в поездах со скоростью 121—140 км/ч, допускаются отклонения в сторону увеличения не более 3 мм и в сторону уменьшения — не более 1 мм, при скоростях до 120 км/ч — в сторону увеличения и умень­шения не более 3 мм.

По конструкции вагонные колеса можно разделить на: безбандажные (цельные); бандажные (составные, состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца); упругие, имеющие между бандажом и колесным центром упругий элемент; раздвижные на оси, вращающиеся на оси колеса. По способу изготовления колеса делятся на катаные и литые. В зависимости от размеров диаметра, измеренного в плоскости круга катания, — 950 и 1050 мм.

В эксплуатации колеса, перекатываясь по рельсовому пути и передавая ему значительные статические и динамические нагрузки через небольшую площадку, работают в сложных условиях окружающей среды. Одновременно с этим в процессе торможения между колесами и колодками, а также в контакте с рельсами возникают силы трения, вызывающие нагрев и износ обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары на стыках могут вызывать появление трещин и отколов в ободе колес. В этой связи от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов.

Учитывая сложные условия работы и повышение надежности в эксплуатации, поверхность катания колеса должна обладать высокой прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью, а металл диска и ступицы, удерживающихся на оси силами упругости, необходимой вязкостью. Этим требованиям удовлетворяют составные колеса, в которых бандаж можно изготовлять из стали повышенной прочности и твердости, а колесный центр — из более вязкой и дешевой стали. Кроме того, при достижении предельного износа или появлении другого повреждения в эксплуатации бандаж можно заменить без смены колесного центра.

Однако в современных условиях эксплуатации железных дорог из-за существенных недостатков по прочности и надежности, значительной трудоемкости формирования колесной пары и повышенной массы бандажные колеса в нашей стране были заменены безбандажными. Причем наиболее совершенными и надежными в эксплуатации признаны стальные цельнокатаные. Конструкция, размеры и технология изготовления колес определяются Гос. стандартами.

Стальное цельнокатаное колесо (рисунок 25) состоит из обода 7, диска 2 и ступицы 3. Рабочая часть колеса представляет собой поверхность катания 4. Номинальный размер ширины обода составляет 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней грани а обода, являющейся базовой, расположен воображаемый круг катания, используемый для измерения специальными инструментами диаметра колеса, толщины обода и проката. Противоположная грань б называется наружной. Ступица 3 с ободом 1 объединены диском 2, расположенным под некоторым углом к плоскости круга катания, что придает колесу упругость и способствует снижению уровня динамических сил во время движения вагона. Ступица служит для посадки колеса на подступичной части оси. Поверхность катания 4 обрабатывается по стандартному профилю.

Рисунок 25. Стальное цельнокатаное колесо

Стандартный профиль поверхности катания (рисунок 26) имеет конусность рабочей части 1:10, которая обеспечивает центрирование колесной пары при ее движении на прямом участке пути и предотвращает образование неравномерного износа по ширине обода колеса, а также улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с тем, конусность 1:10 создает условия для появления извилистого движения, что неблагоприятно влияет на плавность хода вагона.

Рисунок 26. Профиль поверхности катания колёс для

пассажирских и грузовых вагонов

 

В процессе изготовления колес на наружной грани обода в горячем состоянии