Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эволюция конструкции ходовых частей грузовых вагонов. Учебное пособие по дисциплине «Нетяговый подвижной состав» для студентов специальности 23.05.04
.pdf
для шкворня, а по краям — скользуны. На этот брус опирался кузов вагона, имевший для этого надтележечный
брус.
В 1863 г. конструкция этой тележки была улучшена.
Вместо нижних боковых балок к буксам сверху присоединялись балки с загнутыми вверх концами, к которым на
серьгах подвешивались продольные рессоры, имевшие по
концам ушки. Надрессорный брус остался без изменения.
Такое рессорное подвешивание обеспечивало лучшее смягчение толчков. Однако, в последующие годы из-за отсутствия металла вагоны преимущественно строились бестележечными двухосными.
В 1895 г. начали строить цистерны грузоподъемностью 25 т, которые, имели раму тележки со штампованными листовыми боковыми балками с отогнутыми
бортами, повышавшими жесткость конструкции. К средним
частям этих боковых балок были прикреплены две поперечные балки коробчатого сечения, изготовленные штамповкой. На поперечных балках укрепляли штампованный подпятник, скользуны и тормозные подвески.
По концам боковых балок имелись вырезы, армированные буксовыми направляющими, соприкасавшимися с
боковыми стенками корпусов букс. На буксы боковые балки
опирались посредством цилиндрических пружин, которые
передавали нагрузку на концы коротких балансиров; середина балансиров располагалась на верхней стенке корпуса
буксы. Следовательно, эта тележка имела одинарное рессорное подвешивание, упругими элементами являлись пружины, причем подвешивание было буксовым. Торможение
колес — одностороннее внутреннее. Недостатком этой тележки было эксцентричное приложение нагрузки к боковым
балкам, что вызывало частые их повреждения.
Строившиеся с 1906 г. полувагоны имели аналогичные тележки, отличавшиеся от тележек цистерн тем, что
11
цилиндрические пружины непосредственно опирались на
буксы; верхние концы этих пружин упирались в кронштейны, приклепанные к боковым балкам рамы тележки.
В те же годы для крытых вагонов и платформ была
создана тележка одинарного подвешивания, в которой упругие элементы располагались в ее центре — центральное
рессорное подвешивание. В этой тележке на буксы опирались длинные изогнутые балки (балансиры). Посередине
оба балансира соединяли нижней поперечной балкой, препятствовавшей смещению одной стороны тележки относительно другой. Такая балка впоследствии называлась поперечной связью тележки. По бокам у каждого конца поперечной связи размещались вертикальные стойки (колонки).
Верхние концы колонок посредством верхних поясов, изготовленных из полосовой стали, соединялись болтами с буксами и концами балансиров. Буксы как у многих вагонов
того времени, имели разъемные корпуса.
На каждом конце поперечной связи размещался рессорный комплект, состоящий из четырех цилиндрических
пружин, на которые опиралась надрессорная балка, склепанная из двух коробчатых элементов. Нагрузка от кузова
передавалась на надрессорную балку обычным способом
(через подпятник и боковые скользуны). Недостатком этой
тележки были балансиры, обладавшие большой массой и
представлявшие собой трудоемкие и дорогостоящие поковки, поэтому широкого распространения она не получила.
Предпочтение было отдано тележке с двумя боковыми
рамами поясной конструкции. Боковая рама здесь состояла
из трех поясов (верхнего, диагонального и нижнего) и двух
колонок, соединенных болтами и гайками с поясами. Болтовое соединение имели боковые рамы с буксами. Остальные
части тележки были аналогичны предыдущей конструкции.
Масса нетормозной тележки составляла 3,4 т, тормозной —
3,7 т. В некоторых тележках вместо цилиндрических пру-
12
жин устанавливали эллиптические рессоры.
Поясные тележки, отличавшиеся простотой кон-
струкции, получили широкое распространение. Первые такие тележки были построены в 1898 г. Мытищинским вагоностроительным заводом для крытых, изотермических вагонов и платформ. Они были распространены и за рубежом.
Поэтому в четырехосных крытых и полувагонах, поступивших в нашу страну в 1915— 1917 гг. из США, и в цистернах, закупленных в 1921—1922 г.г. в Канаде, Англии и
Германии, также были тележки поясной конструкции. В
США их называли тележками типа «Даймонд». В нашей
стране они строились в массовом количестве, начиная с
1925 г.
В связи с ростом грузоподъемности вагонов и скоростей движения поездов поясные тележки подвергались усовершенствованиям. Были усилены рессорные комплекты:
вместо четырех стали устанавливать пять, а затем шесть
двухрядных цилиндрических пружин. Поскольку колебания
обрессоренных масс на пружинах являлись долго незатухавшими, что приводило к большим коэффициентам динамики, опасным для прочности и устойчивости тележки на
рельсах, был введен комбинированный рессорный комплект. Он состоял из четырех цилиндрических пружин и
одной эллиптической листовой рессоры.
В связи с изломами среднего (диагонального) пояса
боковой рамы его толщина была увеличена с 35 до 40 мм.
Более радикальной мерой, предотвращающей излом поясов,
явилась установка распределительных балок, воспринимавших нагрузку от рессорных комплектов и передававших ее
в узлы боковой рамы. В этом случае боковая рама не испытывала деформаций изгиба, обусловленных приложением
нагрузки вне узлов.
В связи с применением колес диаметром 950 мм (а чугунных 900 мм) база была сокращена до 1750 мм. Однако,
13
поскольку при этом создавались неудобные условия для
смены тормозных колодок, была принята база, равная 1800
мм. Масса такой усовершенствованной тележки составляла
4,5 т.
1.3 Эпоха литых тележек грузовых вагонов
С 1937 г. Уралвагонзавод (УВЗ) начал изготавливать тележки с литыми стальными боковыми рамами и
надрессорными балками. Такие тележки для краткости
называли литыми. Они были более прочными и надежными,
чем поясные, и поэтому постепенно вытесняли последние.
Литые тележки типа УВЗ (рис. 1) имели боковые рамы,
Рисунок 1 - Двухосная тележка грузового вагона модели УВЗ
мы, отлитые отдельно от корпусов букс, что облегчало сме-
ну колесных пар при ремонте.
Буксы входили в буксовые проемы боковых рам. В
средних проемах размещались комбинированные рессорные
комплекты, концы поперечной связи и надрессорной балки.
Последняя имела форму бруса равного сопротивления изгибу коробчатого замкнутого сечения и была отлита заодно с
14
подпятником, коробками для скользунов и приливом для
крепления мертвой точки тормоза. Масса тележки составляла 4,6 т.
В конце Великой Отечественной войны на Уралвагонзаводе была разработана конструкция тележки типа М-44
(модель 1944 г.). Она (рис. 2) имела боковые рамы, отлитые
заодно с корпусами букс.
Рисунок 2 - Тележки М-44 и МТ-50
1-колесная пара, 2 – буксовый узел, 3 – боковая рама, 4 – надрессорная балка, 5 – шкворень, 6 – горизонтальный скользун, 7 –
комплект пружин, 8 – листовая рессора, 9 – рычажная передача,
10 - подпятник
В тележке упразднили поперечную связь, часто повре-
ждаемую в эксплуатации. Взаимное смещение боковых рам
предотвращалось надрессорной балкой, которая соединялась с боковыми рамами цилиндрическими поверхностями и упорными буртами. Упразднение поперечной связи и
отливка корпусов букс заодно с боковыми рамами позволили уменьшить массу тележки, причем за счет необрессоренных частей, на 275 кг.
15
Однако отливка таких боковых рам была нетехнологичной, а смена колесных пар при ремонте тележки усложнена. Поэтому тележку модернизировали, предусмотрев
раздельную отливку корпусов букс и боковых рам. Такая
бессвязевая тележка была названа МТ-50 (модель тележки
1950 г.). Масса ее составляла 4,5 т. С 1951 г. все строящиеся
в Советском Союзе грузовые вагоны выпускались с литыми
тележками вместо поясных.
Литые тележки обладали достаточной прочностью,
однако они не обеспечивали необходимой плавности хода.
Это объяснялось малым статическим прогибом рессорного
подвешивания, недостаточной величиной коэффициента относительного трения (отношение сил внутреннего трения к
номинальной нагрузке), плохим смягчением горизонтальных толчков, особенно при комбинированных рессорных
комплектах.
Названные тележки имели центральное комбинированное рессорное подвешивание, включающее четыре
двухрядные пружины и эллиптическую рессору. Рессорное
подвешивание этих тележек не справлялось с задачей гашения колебаний вагона.
Тележка 18-100. На смену им в 50-х г.г. ХХ в. пришли
тележки с клиновым гасителем колебаний, созданным инженером Ханиным. Первые из них появились еще в 1940 г.
После длительных испытанийи усовершенствований они
стали называться тележками типа ЦНИИ-ХЗ-О (ЦНИИ—
название ВНИИЖТа, разработавшего конструкцию, X —
первая буква фамилии автора, 3 — третий вариант, О — сокращение от слова «облегченная», на основе исследований
МИИТа). Массовое строительство этих тележек началось в
октябре 1956 г. До 1972 г. эта тележка имела наименование
ЦНИИ-Х3, а потом сменила его на 18-100 (рис. 3).
16
Рисунок 3 - Тележка модели 18-100
Тележка типа 18-100, которая сегодня используется на
90% как базовая для грузовых вагонов, обращающихся по
магистральным и промышленным железнодорожным путям
стран СНГ и Балтии колеи 1520 мм, имеет американские
корни: она разработана более полувека назад на основе американской тележки Barber предыдущих поколений.
Тележка состоит из двух колесных пар, четырех букс,
двух литых боковых рам, двух комплектов центрального
рессорного подвешивания, литой надрессорной балки и
тормозной рычажной передачи. Тормоз тележки — колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с
буксами — непосредственная челюстная, опора кузова на
тележку через подпятник надрессорной балки, а при
наклоне кузова — дополнительно через скользуны. Тележка допускает осевую нагрузку до 230 кН (23,5 тс) при
скорости движения 120 км/ч и 235 кН (24 тс) при скорости
100 км/ч.
17
Боковая рама тележки отлита из низколегированной
стали 20ГЛ, 20Г1ФЛ или 20ФТЛ. Рама состоит из горизонтальных и наклонных поясов, а также колонок. В середине
рамы имеется проем для центрального рессорного подвешивания, а по концам — буксовые проемы. Сечения
наклонных поясов и вертикальных колонок имеют корытообразную форму. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. По бокам среднего
проема расположены направляющие, ограничивающие поперечные перемещения фрикционных клиньев, а внизу
имеется опорная поверхность с бонками и буртами для размещения и фиксирования пружин рессорного комплекта. С
внутренней стороны этой поверхности имеются полки, являющиеся опорами для наконечников и удержания триангеля в случае обрыва подвесок.
В местах расположения фрикционных клиньев в
каждой колонке рамы приклепано по одной планке. На
верхнем поясе боковой рамы расположены кронштейны
для крепления подвесок тормозных башмаков. Буксовые
проемы имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми рама опирается на буксы, а по бокам — челюсти.
На внутренней стороне верхнего пояса (с 1984 г.) или
внутренней стороне наклонного пояса рамы (до 1983 г.)
отлиты пять шишек, которые служат для подбора боковых
рам при сборке тележек. Подбор производят по числу
оставленных (несрубленных) шишек, соответствующему
определенному размеру между наружными челюстями
буксовых проемов. Это обеспечивает соблюдение параллельности осей колесных пар. Этот размер имеет шесть
градаций: № 0 - № 5. Если все шишки срублены, то рама
имеет градацию № 0 с размером между наружными челюстями 2181±1 мм, при одной несрубленной шишке — градацию № 1 с размером 2183±1 мм и т.д., увеличиваясь на 2
мм.
18
Недостатки тележки. Рессорное подвешивание
имеет большую жесткость пружин для порожнего или малозагруженного режима работы вагона, а также большие
силы трения покоя, низкую стабильность и недостаточную
горизонтальную демпфирующую способность гасителей
колебаний. Большие силы трения покоя клиновых фрикционных гасителей колебаний приводят к тому, что рессорные комплекты практически не работают при скорости
движения до 60 - 70 км/ч. Поэтому почти во всем диапазоне эксплуатационных скоростей грузовых вагонов рессорное подвешивание выключено и вагон представляет собой одну необрессоренную массу. Низкая стабильность
работы гасителя приводит либо к завышению, либо к занижению сил трения против расчетной.
Недостатком тележки является также то, что боковые рамы нежестко связаны между собой надрессорной
балкой и рессорными комплектами. Поэтому в ней возникают продольные забегания рам относительно друг друга,
достигающие 15-20 мм. Величина их обусловлена зазорами
в буксах и величиной горизонтальной деформации пружин. Такая конструкция рам вызывает также маятниковые
колебания их относительно собственных продольных осей.
В результате забегания рам возрастает интенсивность виляния тележки, что ухудшает плавность хода вагона. Маятниковые колебания рам приводят к перекосам подшипников, неравномерной передаче нагрузок на его элементы
и снижению срока службы буксовых узлов.
На боковой раме с наружной стороны отлиты условный номер завода, марка стали, год изготовления; выбиты
клейма — номер тележки, знак приемки после изготовления, маркировка государства-собственника. Клейма приемки после ремонта выбивают на одном из торцов боковой
рамы. На верхней поверхности верхнего пояса боковой
19
рамы наносят также белилами первую и три последних
цифры номера вагона (обведены рамкой).
На надрессорной балке маркировку наносят на
верхней поверхности балки на участке между подпятником
и скользунами. Отливают номер завода, год изготовления
и марку стали. Выбивают клеймами приемку после изготовления, приемку после ремонта, код государствасобственника. При ремонте выбивают также код государства-собственника на конце балки с правой стороны от
кронштейна мертвой точки.
Марка стали отливается на деталях следующими буквами: НЛ — низколегированная марки 20Л, ГЛ — марганцовистая (с повышенным содержанием марганца), ГФЛ —
марганцовисто-ванадиевая, ГТЛ — марганцовисто-титановая, ФЛ — ванадиевая, С — сталь с содержанием углерода
более 0,25%.
На всех деталях тележки наносится маркировка завода-изготовителя: на фрикционных клиньях — на верхней
поверхности; на тормозных башмаках — на боковой поверхности; на триангелях — на узкой стороне распорки
ближе к струне; на подвесках башмака — на боковой поверхности проушины боковой ветви; на пружинах — на
поверхности оттянутого конца пружины.
Исторически сложилось, что владельцем конструкторской документации и основным производителем тележки модели 18-100 является ОАО «НПК «Уралвагонзавод».
Однако, некоторые заводы-изготовители подвижного состава для получения независимости от ОАО «НПК «Уралвагонзавод» и снижения его монопольного влияния на рынок поставили на производство тележки, аналогичные модели 18-100.
С момента ввода тележки модели 18-100 в эксплуатацию ее конструкция претерпела ряд изменений и модернизаций. Необходимость улучшения конструкции в
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]