1.6.3. Особенности конструкций рам тележек одноступенчатого подвешивания

В зависимости от того, как связана колесная пара с тележкой, такой будет и рама тележки.

В случае жесткого соединения, а оно будет при центральном одноступенчатом подвешивании, рама тележки в своих соединениях должна иметь зазоры для установки всех тех элементов, которые должны занимать наиболее выгодное положение самостоятельно, если по-другому это осуществить трудно или дорого.

Образцом такой рамы может служить конструкция тележки ЦНИИ Х3 (18-100) (рис.1.77), которая образована из свободно установленных элементов.

Рис. 1.77. Общий вид тележки ЦНИИ-Х3 (18-100)

В этих тележках изначально колесная пара в соединении с буксами с подшипниками скольжения имела зазоры. Буксы в челюстях также обеспечивали их взаимное перемещение и допускали самоустановку колесной пары. Боковины за счет поперечной жесткости рессорного подвешивания обеспечивали их перемещение относительно надрессорной балки. Надрессорная балка из-за относительно малого момента сопротивления в опоре «пятник-подпятник» давала возможность беспрепятственного вращения тележки вокруг вертикальной оси и обеспечивала поворот тележки при вписывании вагона в кривой участок пути.

Рама этой тележки образуется двумя боковыми балками, которые называют на профессиональном языке боковинами. Как видно, это сложные литые

Рис. 1.78. Боковая рама (боковина) тележки ЦНИИ ХЗ (18-100)

пустотелые конструкции с П-образными пазами, челюстями, для букс; с треугольными вырезами для облегчения рамы; с центральным проемом для размещения рессорного подвешивания и надрессорной балки над ним (рис. 1.79).

Рис. 1.79. Надрессорная балка тележки ЦНИИ ХЗ (18-100)

Надрессорная (располагается над рессорами) балка, так же как и боковины, - литая пустотелая конструкция с центральной опорой, подпятником. Он является опорой для пятника (пята – конец чего-либо являющеюся опорой) рамы вагона. На верхней поверхности надрессорной балки по бокам размещены две боковые опоры, скользуны. На нижней поверхности также по бокам - расположены опоры для пружин центрального подвешивания тележки. Надрессорная балка выполнена треугольной формы с максимальным поперечным сечением в средней части. Такая ее форма, уменьшающая сечения от центра к краям, создает при центральном нагружении примерно одинаковые напряжения изгиба по длине, образуя так называемый брус равного сопротивления изгибу. Такая форма и нагружение надрессорной балки улучшают ее работу и уменьшают ее вес.

Удерживаются в соединении боковые и надрессорная балки собственным весом, весом груза и упругостью подвешивания. При обезгруживании надрессорной балки элементы рамы тележки свободно разбираются.

Эти тележки называют еще трехэлементными.

Сейчас стремятся усовершенствовать тележку ЦНИИ Х3. Это касается не только изменения именного названия тележки на безликое 18-100, 18-115, 18-194-1, 18-578, 18-9770, 18-9771, 18-9800, 18-9810, 18-9836 и т.д., но и таких предложений, как исключить зазоры в скользунах, вести жесткое постоянное трение в подвешивании, ограничить перемещений букс в челюстях боковин, принять жесткую фиксацию букс на подшипниках качения, сузить ширину рельсовой колеи и т.п. Все эти усовершенствования ведут к уменьшению зазоров в соединениях базовой конструкции тележки и к ограничению возможности самоустановки элементов тележки во время движения. Можно ожидать, что такие систематические усилия по созданию «жестко» соединенной трехэлементной тележки, приведет к появлению у них новых, сложных и дорогостоящих для устранения проблем.

В случае упругого соединения колесной пары с рамой тележки буксовым подвешиванием можно выбором параметров его жесткости достигнуть необходимого уровня самоустановки колесной пары при движении. Такое решение было выбрано при создании французских тележек типа Y 25 (рис. 1.80) и отечественных трехосных тележек УВЗ-10м (Уралвагонзавод, 10-й модернизированный вариант) для грузовых вагонов.

Рис. 1.80. Тележка грузовых вагонов типа Y 25

Тележка УВЗ-10м предназначалась для шестиосных вагонов и по многим причинам (их мы указывали в [2]) не нашла своего применения. Тележка Y 25 показала себя только с хорошей стороны и широко используется на европейских железных дорогах.

У тележки Y 25 рама выполнена по схеме 4 рис. 1.76. Это классическая замкнутая схема рамной конструкции. Поперечная балка опирается на раму тележки жестко, без рессорного подвешивания (см. схему 7 рис. 1.76). Кузов соединяется с этой балкой через центральную опору. Ограничивают боковые колебания кузова скользуны (см. узел А рис. 1.80). Рама – сварная из стержней стандартных профилей металлопроката. В раме нет литых элементов. Поэтому при изготовлении рамы тележки Y 25 нет тех, проблем, с которыми мы встречаемся при эксплуатации литых деталей тележки 18-100.

Колесные пары в раме тележки Y 25 ведут себя относительно свободно. Их радиальному положению в кривой способствуют уменьшенная база тележки, меньший диаметр колес и центральное опирание кузова вагона через систему «пятник-подпятник» (схема 8 рис.1.76). Все это обеспечивает легкий поворот тележки при вписывании вагона в кривые участки пути. С этой точки зрения использование буксового подвешивания в тележках с минимальным демпфирование можно признать удачным.

Кроме того, в такой тележке уменьшаются неподрессоренные массы и снижаются динамические нагрузки. Элементы тележки Y 25 получаются виброизолированными от влияния пути и для них создаются лучшие условия работы.

Следовательно, географическое максимальное приближение подрессо-ривания к месту контакта колеса с рельсом, а не удаления от него, как это делается в трехэлементных тележках – можно рассматривать, как перспективное направление в создании новых ходовых частей вагонов. При этом, этого лучше достигать комплексно: использовать упругие колеса, максимально снижать массу колесных пар за счет уменьшения диаметра колес и использования полых осей, придавать упругость, а не жесткость пути (ср. ощущения от движения по пути с железобетонными и деревянными шпалами) и пр.

Здесь уместны ориентиры максимального приближения к динамике автомобиля, но при этом желательно помнить принцип «бритвы Оккамы» (сущности не следует умножать без необходимости [13]) для вагоностроения: если не можешь улучшить существующее положение, не улучшай его. Сейчас же все предложения по созданию перспективных ходовых частей идут в прямо противоположном направлении – ужесточаем жесткость наших соединений в ходовых частях и передаем его на увеличенное воздействие на путь.