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).