Конструкция и основные параметры двухосных пассажирских тележек
ПАССАЖИРСКИЕ ТЕЛЕЖКИ
Особенности конструкции и технические характеристики пассажирских тележек
Все современные пассажирские тележки имеют бесчелюстное соединение рамы с буксами, при котором передача нагрузок на буксовый узел осуществляется через комплекты рессорного подвешивания. Кроме первой ступени надбуксового подвешивания, пассажирские тележки имеют вторую ступень — центральное рессорное подвешивание. Использование двухступенчатого рессорного подвешивания позволяет увеличить его статический прогиб и гибкость, что очень важно для обеспечения необходимой скорости движения и плавности хода. Две ступени подвешивания позволяют разместить в рациональном сочетании различные элементы рессорного подвешивания: пружины, резиновые рессоры, гидравлические и фрикционные гасители.
В отличие от литых рам грузовых тележек, пассажирские имеют более надежные сварные рамы и надрессорные балки. Тележки являются основными узлами вагонов в обеспечении безопасности движения. Поэтому непрерывно ведутся работы по созданию более надежных и удобных для технического обслуживания и ремонта моделей тележек.
Большинство вагонов эксплуатационного парка постройки отечественных заводов и заводов Германии оснащены тележками типа КВЗ-ЦНИИ-1, КВЗ-ЦНИИ-И и ТВЗ-ЦНИИ-М. Вагоны ТВЗ последних лет выпуска оборудованы тележками моделей 68-4075 (68-4076) и 68-4095 (68-4096). Эти тележки оборудованы дисковыми тормозами, а тележки моделей 68-4075 (68-4076) — и магниторельсовыми. Применение подобного тормозного оборудования и безлюлечной конструкции центрального рессорного подвешивания значительно снизило количество изнашиваемых шарнирных соединений в тележках. Кроме того, отсутствие тормозных колодок существенно уменьшило образование на поверхности катания колес различных износов и дефектов.
Технические характеристики тележек приведены в табл. 5.1.
Технические характеристики пассажирских тележек
Описание пассажирских тележек
Тележки служат для направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок от кузова на путь, а так же восприятия тяговых и тормозных сил и обеспечения движения вагона с минимальным сопротивлением и необходимой плавностью хода.
Отличительной особенностью тележек пассажирских вагонов является наличие люлечного устройства, в котором размещается центральное рессорное подвешивание. Система рессор и люлечное устройство смягчают не только вертикальные толчки, но и уменьшают влияние горизонтальных ударов продольного и поперечного направления, получающиеся при входе вагонов на кривые участки пути, при движении по стрелкам, крестовинам и т.д.
Под кузова пассажирских вагонов подкатываются в основном двухосные тележки типа ЦМВ с двухступенчатой системой рессорного подвешивания,
КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ, КВЗ-ЦНИИ-М (таблица 1.1)
Центральное подвешивание выполнено люлечным, пружинным, с гидравлическими гасителями колебаний. Люлька состоит из литых поддонов 9, шарнирно соединенных с серьгами 8, которые также связаны с тягами-подвесками. Верхними проушинами подвески через валики и подшипники шарнирно опираются на боковые балки рамы тележки. Форма валиков и проушин позволяет подвескам качаться не только поперек тележки, но и вдоль. Для обеспечения устойчивости вагона от опрокидывания в кривых и ограничения крена кузова поперечное расстояние между комплектами пружин принято максимально возможным в пределах габарита. Верхнее и нижнее опорные кольца 10 и внутренняя на случай обрыва подвесок предусмотрено предохранительное устройство, состоящее из четырех болтов. На каждом поддоне установлены по две трехрядные пружины повышенной гибкости. Каждый пружинный комплект центрального подвешивания состоит из наружной, средней и внутренней пружины, их характеристика приведена в таблице 1.2.
Гидравлические гасители колебаний 12 поршневого телескопического типа шарнирно укреплены с обеих сторон тележки между надрессорной и боковыми балками.
1-боковая балка; 2-поводковое устройство; 3-тяга; 4-коробка для скользунов; 5-поддон;6-серьги; 7-планка крепления шпинтонов; 8-продольные скользуны;9-поперечные скользуны;10-тормозные балки;11-предохранительное устройство; 12-пружины; 13-гидравлический гаситель колебаний; 14-кронштейн; 15-надрессорная балка; 16-подпятник.
Сварная надрессорная балка опирается на пружины специальными гнездами. На концах балки имеются кронштейны для крепления гасителей колебаний. Вверху расположены подпятник 5 и коробки для скользунов. Между скользунами и коробками помещается листовая резина для поглощения шума. Отличительной особенностью тележки типа КВЗ-ЦНИИ является то, что кузов опирается не на подпятник, а на скользуны. В тележке имеются поводковые устройства 2связывающие надрессорную балку с рамой тележки и препятствующие её перекосу, возможному в результате действия момента сил трения, возникающих между скользунами. Надбуксовая ступень рессорного подвешивания (рисунок 1.2) включает в себя два шпинтона 2, две наружные пружины 3 упругих элементов, два комплекта фрикционных гасителей колебаний. В комплект гасителя входят: шпинтонная втулка 13, шесть фрикционных клиньев пружина 4. На нарезную часть шпинтона навертывается корончатая гайка 11, под которую ставится пружина 12, предназначенная для фиксации шпинтонной втулки. Для уменьшения высокочастотных колебаний рамы и снижения шума внутри вагона под каждую из пружин 3 ставят прокладки 7 и 9, защищаемые от истирания металлическими кольцами 5 и 8, кольцо 8 сварено заодно с кожухом 6. Характеристика пружин надбуксового рессорного подвешивания приведена в таблице 1.3
Таблица 1.3-характеристика цилиндрических пружин буксового рессорного подвешивания.
1-рама; 2-шпинтон; 3-наружная пружина; 4-внутренняя пружина; 5-металлическое кольцо; 6-кожух; 7-резиновая прокладка; 8-металлическое кольцо; 9-резиновая прокладка; 10-опорное кольцо; 11-корончатая гайка; 12-тарельчатая пружина; 13-шпинтонная втулка; 14-фрикционный клин.
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа II (рисунок 1.3) предусмотрена для вагонов с массой до 72 т.
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа II имеет более мощную раму, снабженную концевыми поперечными балками, усиленные люлечные подвески, больший диаметр прутков пружин рессорного подвешивания со статическим прогибом 151 мм, по два гидравлических гасителя колебаний с каждой стороны
1-надбуксовая пружина; 2-тормозное устройство; 3-рама тележки; 4-буксовый узел; 5-предохранительная скоба поддона; 6-поддон; 7-гидравлические гасители колебаний; 8-поводок
Тележка КВЗ-5 отличается от тележки КВЗ-ЦНИИ схемой опоры кузова на тележку. Жесткостью пружин буксового и центрального подвешивания. Кузов через пятник опирается на подпятник надрессорной балки, а в скользунах имеются зазоры, поэтому балка не получает больших перекосов в горизонтальной плоскости и не нуждается в связи с рамой тележки продольными поводками.
 |
Центральное рессорное подвешивание тележки люлечное, но пружинные комплекты люльки более жесткие. Поддон люльки сварной. Буксовое подвешивание у КВЗ-5 выполнено так же как у КВЗ-ЦНИИ, но с одной резиновой прокладкой и более жесткой пружиной. Колесные пары тележки РУ-950 с роликовыми буксовыми узлами с подшипниками на горячей посадке, рисунок 1.4
В буксовом подвешивании вместо двух резиновых прокладок поставлена одна. Поэтому высота наружной буксовой пружины больше, чем у КВЗ-ЦНИИ, что повышает ее гибкость на 15%. Снизу на шпинтон установлен резиновый конус, который при поджатии гайкой через тарельчатую пружину обеспечивает плотное прилегание торцов шпинтонной втулки. Остальные детали буксовой ступени по конструкции аналогичны с КВЗ-ЦНИИ.
Подвески центрального люлечного подвешивания однозвенные (рисунок 2.5). В отличие от КВЗ-ЦНИИ тяги люльки ТВЗ-ЦНИИ-М крепятся к раме так, что исключается возможность их колебания поперек вагона, а допускается только продольное перемещение. Достигнуто это тем, что тяги своими наклонными коническими поверхностями опираются на специальный вкладыш, который размешается внутри продольных балок рамы. Поперечные колебания люльки осуществляется за счет серег.
1-тяга; 2-вкладыш;3-продольная балка рамы;4-валик;5-серьга;6-валик
Серьги имеют увеличенную длину 0,34 м вместо 0,23 м. Тяги соединены с серьгами валиком 4, а внизу серьги соединены валиком 6. Это в два раза увеличивает поперечную гибкость центрального подвешивания, что повышает плавность хода вагона.
Тележки пассажирских вагонов
Тележки являются основной частью вагона, от устройства и исправности которых зависят плавность хода вагонов, скорость и безопасность движения поездов. В настоящее время под кузовами пассажирских вагонов находятся в основном двухосные тележки с двухступенчатой системой рессорного подвешивания. Все вагоны постройки с 1962 г. снабжены тележками КВЗ-ЦНИИ, которые обеспечивают необходимую плавность хода вагона при скорости до 160 км/ч. Эта модель тележки является типовой и выпускается трех видов: КВЗ-ЦНИИ I, КВЗ-ЦНИИ II, КВЗ-ЦНИИ М.
3.5.1. Тележка модели КВЗ-ЦНИИ I
Тележка модели КВЗ-ЦНИИ I (рис. 18) состоит из рамы 1 со шпинтонами, двух колесных пар 2 с буксами, двух комплектов центрального подвешивания 10, двух комплектов буксового подвешивания 3 и тормозной рычажной передачи 4 с двухсторонним нажатием колодок, поводка 5, надрессорного бруса 6, скользунов 7, шкворня 8, гасителей колебаний 9 и термодатчика 11.
Рис. 18. Конструкция тележки КВЗ-ЦНИИ (тип I)
Надрессорная балка тележки сварная коробчатого сечения, в ее средней части находится подпятник, который усилен ребрами жесткости. Нагрузку надрессорная балка воспринимает через горизонтальные скользуны, между пятником и подпятником имеется зазор, равный 9 мм. Концевые части надрессорной балки уширены для обеспечения хорошей опоры на трехрядные пружины центрального подвешивания и снабжены отверстиями, служащими для пропуска предохранительных болтов. По концам надрессорной балки установлены кронштейны для направляющих поводков и гидравлических гасителей колебаний, расположенных под углом 35 – 45° к горизонтальной оси. Шкворень состоит из двух полушкворней и замковой планки. Поперечное отклонение и возврат надрессорной балки обеспечиваются жесткостью пружин и возвращающим устройством люльки.
Рама (рис. 19) тележки КВЗ-ЦНИИ 1 сварная, состоит из двух боковых продольных балок 2, двух средних поперечных 5, четырех укороченных концевых поперечных 11 и четырех вспомогательных продольных балок 10 и кронштейнов 4, 9 для крепления тормозной рычажной передачи. По концам боковых балок приварены планки, предназначенные для крепления шпинтонов 1, а посередине – кронштейны для крепления гасителей колебаний 7 и вертикальные скользуны 6 и 8 для ограничения перемещений надрессорной балки. В каждой продольной балке рамы сделано по четыре вертикальных отверстия (два отверстия – для установки подвесок люльки, два – для предохранительных болтов центрального подвешивания).
Рис. 19. Конструкция рамы со шпинтонами
Буксовое подвешивание (рис. 20) включает в себя два одинаковых параллельно работающих комплекта на одной буксе 15, каждый из которых состоит из шпинтона 2, наружной 3и внутренней 4 пружин, фрикционного гасителя колебаний (включает в себя шпинтонную втулку 13, шесть фрикционных клиньев 14, заключенных между верхним и нижним опорными кольцами 10). Принцип действия гасителя основан на возникновении сил трения между клиньями 14 и втулкой 13 при колебаниях рамы 1. На нарезную часть шпинтона крепится гайка 11, под которую ставится тарельчатая пру- жина 12.
Для контроля за нагревом в процессе эксплуатации каждая букса имеет термодатчик. Одна из тележек в вагоне со стороны рабочего тамбура оборудована текстропно-карданным приводом и на ней устанавливается подвагонный генератор.
Для снижения шума под пружины ставят резиновые прокладки 7 и 9, защищаемые металлическими кольцами 5 и 8.
Рис. 20. Схема буксового подвешивания
Центральное подвешивание – люлечное (рис. 21), оно включает в себя надрессорную балку 15, два комплекта трехрядных пружин 13, тяги 3 и серьги 4 для крепления люльки, поддоны 12, продольные поводки 1, гидравлические гасители колебаний 7. Защитой от падения на путь люльки в случае обрыва тяг служат предохранительный болт 9 с гайкой 11.
| Рис. 21. Схема центрального подвешивания |
Гидравлический гаситель ниж-ним концом крепится к кронштейну надрессорной балки, а верхним – к кронштейну боковой балки рамы.
От падения надрессорная балка при обрыве подвесок предохраняется скобами. Для предотвращения пере-коса надрессорной балки при про-хождении вагоном кривых участков пути она связана с рамой продоль-ными поводками.
Тележки КВЗ-ЦНИИ I подкаты-вают под вагоны некупейные, купей-ные без кондиционирования воздуха, межобластного и дународного сообщений с массой тары в экипировочном состоянии до 60 т.
3.5.2. Тележка модели КВЗ-ЦНИИ II
Конструкция рамы тележки этой модели имеет сплошные концевые балки, кроме того, у нее усилена тяга подвески люльки, пружины имеют больший диаметр прутка, в центральной ступени подвешивания расположено по два гидравлических гасителя колебаний с каждой стороны.
Тележки КВЗ-ЦНИИ II подкатывают под купейные вагоны с конди-ционированием воздуха, вагоны-рестораны, почтовые и багажные вагоны с массой тары в экипировочном состоянии до 72 т.
3.5.3. Тележка модели КВЗ-ЦНИИ М
С конца 1980-х гг. вагоны постройки Тверского вагоностроительного завода выпускаются на тележках типа КВЗ-ЦНИИ М (с удлиненными серьгами 3, и с улучшенным коэффициентом плавности хода) (рис. 22). Тележку этой модели можно подкатывать под пассажирские, почтовые, багажные, специальные вагоны и вагоны-рестораны массой брутто до 72 т.
Рис. 22. Конструкция тележки модели КВЗ-ЦНИИ М (общий вид)
Тележка имеет буксовое 1 и центральное 4 подвешивание, гид-равлические гасители колебаний 5, продольные поводки 6, раму 7 с надрессорной балкой 10, скользуны 11 и подпятник 9, в который вставляется шкворень 8, две колесные пары 12 и тормозную рычажную передачу 13.
Тележка модели КВЗ-ЦНИИ М отличается от других моделей КВЗ-ЦНИИ тем, что вместо болтов, предохраняющих люльку от падения, используется скоба 2, которая крепится к боковой балке рамы и снизу обхватывает кронштейн, расположенный на поддоне люльки, и что у нее имеется гидравлический гаситель, установленный горизонтально между надрессорной и поперечной балками рамы.
3.5.4. Тележка модели ТСК-1
Тележка модели ТСК-1 является скоростной (до 200 км/ч). Конструкция тележки представлена на рис. 23, где 1 – колесная пара; 2 – буксовое под-вешивание; 3 – надрессорная балка; 4 – пневматическая рессора; 5 – рама; 6 – магнитно-рельсовый тормоз. Основное отличие тележки ТСК-1 от тележек КВЗ-ЦНИИ состоит в том, что она имеет дисковый и магниторельсовый тормоз. Дисковый тормоз работает при служебном торможении, а совместно с магниторельсовым – при экстренном. Кроме того, тележка этой модели имеет пневматические рессоры в центральной ступени подвешивания и гидрав-лические гасители колебаний – в буксовой.
Тележки и рамы вагонов
Назначение и виды тележек вагонов
Ходовые части современных вагонов имеют тележечную компоновку. Применение тележек в качестве ходовых частей обусловлено необходимостью создания вагонов увеличенной грузоподъемности и с большой базой. В большегрузных вагонах по условиям допускаемых нагрузок от колесной пары на рельсы число колесных пар не может быть ограничено двумя или тремя, а вписывание данного вагона в кривые участки железнодорожного пути без тележек затруднено. Тележки же позволяют вагонам иметь необходимое число колесных пар и благодаря наличию короткой базы проходят кривые участки пути малого радиуса с небольшим сопротивлением движению.
Тележки являются важной частью вагонов, от их конструкции, прочности и надежности зависят безопасность и скорость движения. Они обеспечивают плавность хода вагона, воспринимают все неровности пути и смягчают колебания, передаваемые от них на кузов.
Тележка служит для обеспечения направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок на путь, а также восприятия тяговых и тормозных сил, обеспечения необходимой плавности хода.
В тележках объединяются рамой колесные пары с буксами, система рессорного подвешивания и части тормозной рычажной передачи. Благодаря возможности размещения в тележках нескольких последовательно расположенных ступеней (ярусов) рессор в сочетании с различного рода гасителями колебаний и устройствами, обеспечивающими устойчивость положения кузова, создаются условия для достижения хорошей плавности хода вагона. Конструкция соединения тележек с кузовом вагона позволяет без затруднения при необходимости выкатить их. Это облегчает осмотр и ремонт ходовой части вагона. Тележки могут свободно поворачиваться относительно кузова вагона благодаря наличию пятника на раме кузова и подпятника на тележке.
В эксплуатации находится весьма разнообразный парк тележек, имеющий многочисленные конструктивные особенности.
По числу колесных пар (осности) тележки подразделяют на двухосные и трехосные. Четырех- и многоосные тележки, как правило, объединяют в себе две и более стандартные двухосные тележки.
По системе подвешивания наиболее распространены тележки с одинарным и двойным подвешиванием.
По технологии изготовления рам тележки бывают с литыми, штампованными, штампосварными и сварными боковыми рамами.
По назначению тележки подразделяются на грузовые (для грузовых вагонов) и пассажирские (для пассажирских вагонов).
На тележках пассажирских вагонов устанавливаются гидравлические гасители колебаний совместно с пружинными рессорами. Для смягчения боковых толчков от набегания гребней колёс на рельсы при входе в кривые тележки оборудуют возвращающими устройствами (люльками). Тележки пассажирских вагонов имеют двойное рессорное подвешивание, обеспечивающее бóльшую плавность хода.
В тележках грузовых вагонов используются фрикционные гасители колебаний, они не имеют люлечного устройства и оснащены, как правило, одноуровневым рессорным подвешиванием.
Восьмиосные полувагоны и цистерны устанавливаются на четырехосные тележки, основой которых являются те же двухосные, но связанные между собой штампосварной соединительной балкой.
Основными технико-экономическими параметрами тележек вагонов являются:
Тележки грузовых вагонов
Современные грузовые вагоны магистрального и промышленного транспорта имеют двух-, трех-, четырех- и многоосные тележки. Последние используются в специальных вагонах-транспортерах большой грузоподъемности. В основном применяют двухосные тележки.
Тележка грузового вагона состоит из следующих частей: колесных пар (1) c буксами (2), боковых рам (3), объединяющих колесные пары, рессорного подвешивания (4), надрессорной балки (5) с опорами (подпятником и скользунами), тормозного оборудования. Тележки грузовых вагонов выполняют с одинарным подвешиванием (центральным).
Тележка имеет две литые боковые рамы, в средней части которых имеется проем, в котором размещают рессорный комплект, состоящий из нескольких двухрядных пружин (2) и клиновых фрикционных гасителей колебаний. Клиновые гасители колебаний устанавливают в гнездах надрессорной балки, вертикальными гранями они соприкасаются со сменными фрикционными планками, укрепленными на колонках боковин. По концам боковин имеются проемы для установки букс. Соединение боковины рамы с буксой является разъемным (челюстным).
В средней части надрессорной балки имеется шкворневой узел с подпятником.
Тормозное оборудование тележки обеспечивает одностороннее нажатие колодок на поверхности катания колесных пар. Оно включает в себя четыре тормозных башмака с колодками, расположенных на подвесках, два триангеля c рычагами и продольную распорку.
Выпускаются усиленные двухосные тележки для грузовых вагонов с нагрузкой от колесной пары на рельсы 25 и 27 тс. В таких тележках используются колесные пары с усиленными осями, имеющими шейки увеличенного диаметра для установки цилиндрических роликовых подшипников бóльшего размера. Между боковыми рамами тележек и корпусами букс устанавливаются упругие резиновые прокладки.
Тележки пассажирских вагонов
Пассажирские вагоны оснащают, в основном, двухосными тележками с двухступенчатой системой рессорного подвешивания.
На раме тележки устанавливается тормозное оборудование с двухсторонним нажатием тормозных колодок. Также может устанавливаться генератор для электроснабжения вагона с приводом от шкива, установленного на торце оси (ременный привод). В случае если генератор размещен на раме вагона, на средней части оси колесной пары устанавливается редуктор карданного привода генератора.
Конструкция тележки КВЗ-ЦНИИ неоднократно изменялась с целью улучшения ходовых качеств. В настоящее время под пассажирскими вагонами эксплуатируются тележки люлечного типа ТВЗ-ЦНИИ-М (68-875). Тверским вагоностроительным заводом (ОАО «ТВЗ») выпускаются безлюлечные тележки нового поколения с дисковым типом тормоза:
Рамы вагонов
Рама представляет собой часть несущей конструкции кузова. Она является одной из основных частей вагона, на которой, в зависимости от его назначения, укрепляют кузов (котел цистерны, борта и настил пола платформ), автосцепное устройство, узлы автоматического и ручного тормозов. У пассажирских вагонов к раме крепят буферные комплекты и различное подвагонное оборудование (кондиционеры, генераторы, аккумуляторные батареи и др.). Таким образом, на раме монтируются все основные узлы вагона.
Рама вагона воспринимает нагрузки от веса груза и кузова, тяговые и ударные усилия, а также динамические нагрузки, возникающие при движении вагона. Она состоит из системы продольных и поперечных балок, жёстко связанных между собой. Рама опирается на ходовые части (надрессорные балки тележек).
Рамы разделяются на свободнонесущие, связанные с кузовом и составляющие с ним одно целое (цельнонесущие кузова).
Свободнонесущие рамы характерны для вагонов, не имеющих кузова (платформы и транспортёры). Элементы таких рам целиком воспринимают все нагрузки, действующие на вагон.
Рамы вагонов с цельнонесущим кузовом составляют одно целое с элементами кузова, поэтому боковые стены кузова, а также пол и крыша воспринимают все нагрузки вместе с рамой. В этом случае элементы рамы делаются более легкими, что существенно снижает вес вагона. Цельнонесущие кузова характерны для всех пассажирских и части крытых грузовых вагонов.
Хребтовая балка вместе с ударно-тяговыми устройствами воспринимает продольно-динамические силы, поэтому выполняется, как правило, из прокатных профилей (швеллеры, двутавры и т.п.) с местными усилениями накладками. Существуют рамы вагонов без сквозных хребтовых балок.
Шкворневые балки передают вертикальную статическую нагрузку от кузова вагона на тележки. Шкворневая балка имеет переменное по высоте коробчатое сечение и состоит из вертикальных стенок, перекрытых верхними и нижними листами. На нижнем листе посредине шкворневой балки размещается пятник, который служит для передачи опорной нагрузки на подпятник надрессорной балки тележки. В пятнике и подпятнике имеются отверстия для шкворней, обеспечивающих свободный поворот тележки в горизонтальной плоскости. Дополнительной опорой в случае наклона кузова под действием различных сил (центробежной, силы ветра и др.) служат скользуны, размещающиеся на нижнем листе шкворневой балки.
Поперечные балки по концам соединяются боковыми балками или боковыми стенками кузова вагона.
Рама пассажирского вагона без хребтовой балки имеет мощные боковые продольные балки, предназначенные для передачи продольных усилий на боковые стены кузова.