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.
Тележки большинства изотермических вагонов отличаются от прочих грузовых тележек двойным рессорным подвешиванием — центральное подвешивание на эллиптических рессорах и буксовое — на пружинах.
Основными технико-экономическими параметрами тележек вагонов являются:
- собственная масса — тара;
- база — расстояние между центрами осей крайних колес (у двух- и трехосных тележек) или между серединами рессорных комплектов сочлененных тележек (у четырехосной конструкции);
- тип и параметры рессорного подвешивания;
- тип и конструкция тормоза;
- конструкционная скорость.
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 модели 18-100, рассчитанная на конструкционную скорость движения до 120 км/ч, предназначена для грузовых вагонов. Прежнее название — ЦНИИ-Х3-О (ЦНИИ — прежнее название ВНИИЖТа, разработавшего конструкцию тележки, Х — первая буква фамилии автора (Ханин), 3 — третий вариант, О — облегченная по результатам исследований МИИТа).
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.
Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, каждый из которых имеет пять, шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин и два фрикционных клиновых гасителя колебаний. Пять пружин устанавливают в тележки грузовых вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть — до 60 т и семь — более 60 т.
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.
Тележка модели 18-115, используемая в грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч, имеет улучшенные динамические качества. Одной из ее конструктивных особенностей является использование более совершенной схемы опирания кузова — часть нагрузки передается на подпятник, а часть — через упруго-фрикционные скользуны. Применяемая конструкция упруго-фрикционных скользунов обеспечивает снижение действующих нагрузок на шкворневые узлы вагона, повышение плавности хода вагона и уменьшение динамических нагрузок, возникающих при вилянии тележки во время движения.
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.
Тележка модели КВЗ-И2 предназначена для рефрижераторных вагонов, эксплуатирующихся в поездах со скоростями до 120 км/ч. Ее рама опирается на буксовые узлы колесных пар, проходя две ступени рессорного подвешивания: центральное на эллиптических рессорах и буксовое пружинное. Тормозное оборудование — с двухсторонним нажатием колодок. Рама сварена из двух продольных, двух средних и двух концевых поперечных, а также четырех вспомогательных продольных балок.
Тележки пассажирских вагонов
Пассажирские вагоны оснащают, в основном, двухосными тележками с двухступенчатой системой рессорного подвешивания.
Тележка модели 68-4065 (КВЗ-ЦНИИ), разработанная на Калининском вагоностроительном заводе (КВЗ) совместно с ЦНИИ МПС, является типовой для пассажирских вагонов. Нагрузка от кузова вагона передается на центральный подпятник и на боковые скользуны (5) надрессорной балки, что обеспечивает гашение извилистых колебаний и улучшает плавность хода вагона. Центральное подвешивание тележки — пружинное (7) на люлечных подвесках (4), а буксовое — шпинтонно-пружинное (2) с бесчелюсными буксами (6). В тележке имеются гидравлические гасители (8), расположенные между надрессорной и продольной балками рамы, а также два поводка (3), расположенных вдоль продольной балки рамы тележки, ограничивающие колебания надрессорной балки в продольном направлении.
На раме тележки устанавливаются элементы тормозной рычажной передачи с двухсторонним нажатием тормозных колодок на поверхности катания колес.
Для электроснабжения вагона на одной из поперечных балок рамы может подвешиваться генератор с приводом от шкива, установленного на торце оси колесной пары (ременный привод).
Тележки КВЗ-ЦНИИ выпускают двух типов: тип I — для вагонов с массой брутто до 60 т, тип II — для вагонов с массой брутто свыше 60 т до 72 т (вагоны-рестораны, багажные вагоны и т.п.). Тележка типа II имеет по два гидравлических гасителя колебаний с каждой стороны, более мощные элементы рамы и пружины центрального подвешивания.
Конструкция тележки КВЗ-ЦНИИ неоднократно изменялась с целью улучшения ходовых качеств вагонов. В настоящее время под пассажирскими вагонами эксплуатируются модернизированные тележки модели 68-875 (ТВЗ-ЦНИИ-М) люлечного типа. Для привода генератора, расположенного на раме вагона, на средней части оси одной из колесных пар устанавливается редуктор карданного привода генератора. Также Тверским вагоностроительным заводом (ОАО «ТВЗ») выпускаются безлюлечные тележки с дисковым тормозом, которые применяются в современных пассажирских вагонах, в том числе двухэтажных, скоростных и международного сообщения:
- 68-4095, 68-4096 (с приводом генератора), 68-7007, 68-7013 — с пружинным подвешиванием для скоростей до 160 км/ч;
- 68-7044 — колеи 1435 мм с пневмоподвешиванием для скоростей до 160 км/ч;
- 68-7047 — с пневмоподвешиванием для скоростей до 160 км/ч;
- 68-7049 — с пневмоподвешиванием для скоростей до 200 км/ч.
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.
Связанные рамы применяются в вагонах, имеющих кузов. Основную часть нагрузок, действующих на вагон, воспринимают элементы рамы, а некоторую часть — элементы кузова. Связанные с кузовом рамы имеют большинство грузовых вагонов: крытых, полувагонов, хопперов, цистерн и др.
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.
Конструктивно рама вагона выполнена из балок: продольных — хребтовой (2) и боковых (7) и поперечных — концевых (1), шкворневых (3) и промежуточных (4, 5).
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.
На концевых балках рамы вагона размещаются ударно-тяговые приборы с расцепными приводами, поручни для составителей вагонов, а на пассажирских вагонах — буферные комплекты.
Поперечные балки по концам соединяются боковыми балками или боковыми стенками кузова вагона.
Рамы пассажирских вагонов длиной 23,6 м могут быть со сквозной хребтовой балкой и без хребтовой балки. В первом случае рама состоит из шкворневых 2, концевых 3, поперечных 4 и хребтовых 1 балок. Хребтовая балка имеет три части: две концевые, состоящие из швеллеров, и среднюю — также из швеллеров. К раме привариваются продольные и поперечные балки и гофрированные листы 5, образующие пол вагона.
Рама пассажирского вагона без хребтовой балки имеет мощные боковые продольные балки, предназначенные для передачи продольных усилий на боковые стены кузова.
Источник
НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕЛЕЖЕК
Тележки — ходовые части вагона. Они должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению.
Тележки состоят обычно из следующих основных частей:
- колесных пар,
- буксовых узлов,
- рессорного подвешивания, рамы,
- надрессорной балки с опорами кузова
- и тормозной передачи.
В конструкциях трех- и четырехосных тележек возможно наличие и других частей — соединительной балки, шкворневой балки, балансиров и др.
Тележки вагонов классифицируются по следующим признакам: назначению, числу осей, устройству рессорного подвешивания, способу передачи нагрузки от кузова на ходовые части, а также от надрессорной балки на раму тележки, устройству буксовой связи и конструкции рамы.
По назначению тележки делятся на грузовые и пассажирские. Тележки пассажирских вагонов обычно отличаются от тележек грузовых вагонов наличием люлечного устройства и двух ступеней подвешивания.
По числу осей тележки бывают двух-, трех-, четырехосные и многоосные. Наибольшее распространение получили двухосные тележки.
По способу передачи нагрузки от кузова различают тележки с опиранием кузова: на подпятник тележки (рис. а); на подпятник и упругие фрикционные скользуны (рис. б); непосредственно на скользуны (рис. в); на упругие элементы тележки (рис.г).
Схемы опирания кузова на тележки:
а — через подпятник; б — подпятник и упругие скользуны; в — скользуны; г — центральное рессорное подвешивание; 1 — пятник кузова; 2 — скользун кузова; 3 — скользун тележки; 4 — надрессорная балка; 5 — подпятник надрессорной балки
Первый и второй способы применяют в грузовых вагонах. При этом наличие упругих фрикционных скользунов обеспечивает гашение колебаний боковой качки кузова и виляния тележки. Третий способ характерен для пассажирских вагонов локомотивной тяги. Его достоинства — высокие ходовые качества за счет гашения колебаний виляния тележки и исключения боковой качки кузова. Четвертый способ используется в скоростных пассажирских вагонах и вагонах дизель-поездов.
По способу передачи нагрузки от надрессорной балки па раму различают тележки: с непосредственной передачей нагрузки на две боковые рамы (см. рис. а); через упругие элементы (см. рис. б, г); через упругие элементы, установленные в люльке (см. рис. в).
Первый способ применяется в тележках грузовых вагонов с буксовым подвешиванием, второй — в тележках грузовых вагонов с центральным подвешиванием и в тележках пассажирских вагонов с безлюлечной центральной ступенью подвешивания, третий — в тележках пассажирских вагонов с люлечной центральной ступенью подвешивания.
По способу связи рамы с буксами тележки бывают: с челюстной связью (рис. а) — со свободным опиранием рамы на буксы и ограничением перемещений букс относительно рамы за счет направляющих челюстей (в тележках грузовых вагонов); с упругой челюстной связью (рис. б) — с опиранием рамы на буксы через упругие элементы (в тележках грузовых вагонов); с упругой балансирно-челюстной связью (рис.в) — с опиранием рамы на буксы через пружины и балансиры (в тележках вагонов электропоездов); с упругой шпинтонно-бесчелюстной связью (рис.г) — с опиранием рамы на кронштейны корпуса буксы через пружины и наличием специальных устройств — шпинтонов, ограничивающих перемещения букс в горизонтальной плоскости (в тележках пассажирских вагонов); с упругой поводково-бесчелюстной связью (рис. д) —с опиранием рамы на кронштейны корпуса буксы через пружины и наличием дополнительной связи между ними в виде продольных поводков (в тележках скоростных пассажирских вагонов); с упругой рычажно-бесчелюстной связью (рис. е) — с опиранием рамы на кронштейн корпуса буксы через пружину с одной стороны и наличием связи ее с рычагом корпуса буксы с другой стороны (в тележках вагонов дизель-поездов).
Схемы связи рамы тележки с буксами:
а — с челюстной связью; б — с упругой челюстной связью; в — с упругой балансирно-челюстной связью;
г — с упругой шпинтонно-бесчелюстной связью; д — с упругой поводково-бесчелюстной связью; е — с упругой рычажно-бесчелюстной связью
Конструкция связи колесной пары с рамой тележки оказывает существенное влияние на величину горизонтальных поперечных сил и виляние колесных пар.
По конструкции рамы различают тележки с одной жесткой штампосварной рамой и с двумя литыми боковыми рамами, нежестко связанными между собой.
К параметрам , характеризующим технико-экономические показатели тележек, относятся:
- собственная масса,
- база (расстояние между центрами крайних осей у двух- и трехосных тележек и между серединами рессорных комплектов сочлененных тележек для четырехосных),
- тип и параметры рессорного подвешивания,
- расстояние от уровня головок рельсов до опорного узла тележки,
- рессорная база,
- тип тормоза
- и конструкционная скорость.
Важное значение с точки зрения пригодности вагона для эксплуатации имеют его ходовые качества, которые определяются конструкцией тележек и параметрами рессорного подвешивания. Ходовые качества вагона характеризуются устойчивостью его против схода с рельсов, плавностью вписывания в кривые участки пути, величиной вертикальных и горизонтальных динамических сил и ускорений, а также показателем плавности хода.
Для того чтобы тележки обеспечивали требуемые ходовые качества вагону, они должны иметь рациональную конструктивную схему и оптимальное значение параметров рессорного подвешивания. В опорах кузова на тележки должно быть достаточное трение, необходимое для гашения колебаний виляния и ограничения поворота тележки относительно кузова.
Источник
