Главная >> Подвижной состав >> Вагоны промышленного железнодорожного транспорта

Двухосные тележки - Вагоны промышленного железнодорожного транспорта

Оглавление
Вагоны промышленного железнодорожного транспорта
Исторический очерк развития вагонного парка
Элементы конструкций вагонов, характеристика
Колесные пары
Колеса и их типы
Буксы
Буксы с подшипниками скольжения
Упругие элементы и гасители колебаний
Особенности конструкций гасителей колебаний
Тележки грузовых вагонов
Двухосные тележки
Многоосные тележки
Конструкция тележек специализированных вагонов промышленного транспорта
Ударно-тяговые устройства
Механизм автосцепки СА-3
Расцепной привод, ударно-центрирующее и упряжное устройства
Поглощающие аппараты автосцепки
Вагоны общего назначения
Назначение и устройство вагонов типа хоппер
Назначение и конструкции полувагонов
Типы транспортеров
Назначение и общая характеристика цистерн
Устройство цистерн общего назначения
Специальные цистерны
Специализированные вагоны промышленного транспорта
Конструкция полувагонов с глухим полом, вагонов для перевозки щепы, нефтебитума и леса в хлыстах
Назначение и типы вагонов-самосвалов
Платформы для перевозки горячего чушкового чугуна и тяжеловесной обрези
Технологический подвижной состав
Назначение чугуновозов
Назначение и устройство коксотушильных вагонов, вагонов-трансферкаров
Конструктивные особенности специальных тележек для изложниц и мульд
Сведения о зарубежных вагонах промышленного транспорта
Сведения о европейских вагонах промышленного транспорта
Обоснование выбора типов и параметров грузовых вагонов
Назначение габаритов вагонов
Нагрузки
Материалы, применяемые в вагоностроении

Двухосная тележка типа ЦНИИ-Х3-О (рис. 5.1,а) по сравнению с другими тележками имеет более высокую эксплуатационную надежность.
Современные магистральные вагоны и вагоны промышленного транспорта, предназначенные для эксплуатации не только на заводских путях, но и на магистральных железных дорогах, строятся только с тележками типа ЦНИИ-Х3-О. База тележки (расстояние между центрами осей) 1850 мм, масса 4680 кг, длина боковины 2416 мм. Тележка состоит (рис. 5. 1,6) из двух боковых рам (боковин) 1, двух колесных пар 7 с буксами 4, двух комплектов центрального рессорного подвешивания 6, надрессорной балки 5 и рычажной передачи тормоза 8.

Рис. 5.1. Тележка типа ЦНИИ-Х3-О:
а — общий вид; б — конструкция.
Тележка типа ЦНИИ-Х3-О

Рис. 5.2. Боковая рама тележки типа ЦНИИ-Х3-О.
Боковая рама тележки типа ЦНИИ-Х3-О

Боковины тележек (рис. 5.2) представляют собой стальные отливки, в средней части которых расположены проемы с приливами 6 для рессорных комплектов, а по концам — проемы для букс. Сечения наклонных поясов боковой рамы имеют корытообразную форму с загибом внутрь концов полок. Нижний горизонтальный участок пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. Элементы боковины с такими сечениями хорошо сопротивляются изгибу и кручению.
Боковые рамы и надрессорные балки тележки типа ЦНИИ-Х3-О отлиты из мартеновской стали, содержащей углерода не более 0,27%, марганца не более 0,9%, фосфора и серы не более 0,05% каждого. Эта сталь имеет предел прочности не менее 420 МПа, предел текучести не менее 250 МПа.
По бокам среднего проема на колонках боковины расположены направляющие 5 для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев, а внизу — опорная поверхность для установки рессорного комплекта.
По бокам к этой поверхности примыкают полки — опоры 7 для наконечников триангеля в случае обрыва его подвесок. На верхнем поясе боковины расположены кронштейны 4 для крепления подвесок тормозных башмаков. К колонкам рамы приклепаны фрикционные планки. На наклонно расположенном поясе боковины имеется пять шишек 3, которые служат для подбора боковых рам при сборке тележки. Подбор производится по числу срубленных и оставленных шишек, соответствующих определенному номеру боковины и размеру между внутренними гранями наружных челюстей 1 буксовых проемов. Так, например, когда все шишки срублены — у боковины № 0 размер между внутренними гранями крайних челюстей буксовых проемов равенмм; если не срублены одна, две, три, четыре или все пять шишек, номер боковины соответственно будет №1,2, 3, 4 или 5, а указанный размер соответственно 2183±0,99, 2185-2187-2189±0,99; 2191±0,99 мм. Это облегчает подбор боковых рам тележки с необходимыми допусками для соблюдения параллельности осей колесных пар тележки. Условие параллельности осей должно соблюдаться для того, чтобы уменьшить сопротивление движению и исключить набегание одной из колесных пар на рельс.
На каждой боковине отливаются марка завода, номер плавки, год отливки, а также набиваются клейма приемки. Номера плавок и приемочные клейма обводят белой краской. При повышенном содержании в отливке боковой рамы хрома, никеля и меди отливают или выбивают буквы НЛ (что значит низколегированная).
Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы 2, с помощью которых передается нагрузка от боковины на буксу. Таким образом, боковина непосредственно опирается на верхнюю часть буксы (рис. 5.3). 
Узел соединения боковины тележки
Рис. 5.3. Узел соединения боковины тележки типа ЦНИИ-ХЗ-О с буксой колесной пары.


Рис. 5. 4. Взаимное расположение скользунов тележки и рамы грузового вагона.

Надрессорная балка 5 (см. рис. 5.1,б) выполнена в виде стальной отливки сложной конфигурации. Она
включает в себя подпятник, две опоры для скользунов, полку для крепления кронштейна «мертвой точки» рычажной передачи тормоза, бурты и выступы, ограничивающие перемещение наружных и внутренних пружин рессорного комплекта. Конструкция надрессорной балки близка по форме к брусу равного сопротивления изгибу (согласно эпюре изгибающих моментов).
Подпятник надрессорной балки тележки является центральной опорой кузова. Он имеет плоскую рабочую поверхность для пятника, прикрепленного к шкворневой балке рамы вагона. Через центры пятника и подпятника проходит металлический стержень, так называемый шкворень. Благодаря такой конструктивной связи пятника и подпятника осуществляется поворот тележки относительно кузова в горизонтальной плоскости, передаются вертикальные и горизонтальные усилия. Скользун надрессорной балки состоит из опоры, отлитой вместе с надрессорной балкой, колпака, прокладок и болта. Колпак надевается на опору и является основной рабочей деталью скользуна. При нормальных условиях эксплуатации у грузового вагона, расположенного на прямом участке пути, обязателен зазор между скользунами тележки и рамы вагона (рис. 5.4). Величина зазора регулируется постановкой или удалением металлических прокладок толщиной 1,5—4 мм. Допускается постановка не более трех прокладок. Болт предохраняет колпак от падения при разгрузке вагона на вагоноопрокидывателях. Как известно, для уменьшения влияния центробежной силы на кривых участках пути имеется возвышение наружного рельса относительно внутреннего. При прохождении вагоном кривой происходит наклон кузова в сторону наружного рельса. В результате зазор между скользунами одной стороны вагона уменьшается. Наступает момент, когда скользуны соприкасаются И воспринимают возникающие нагрузки. Одновременно зазор между скользунами противоположной стороны вагона увеличивается.
В средней части боковины тележки размещается рессорное подвешивание (см. рис. 5.5,а). Оно состоит из пяти, шести или семи двухрядных пружин, расположенных под каждым концом надрессорной балки. Крайние пружины комплекта поддерживают клинья фрикционного гасителя колебаний. На рис. 5. 5, б показан рессорный комплект, состоящий из семи двухрядных (параллельно работающих) цилиндрических пружин и двух клиньев 1 гасителя колебаний. Каждая двухрядная пружина включает в себя наружную 3 и внутреннюю 4 пружины. Внутренние пружины фиксируются цилиндрическими выступами боковины. Наружные пружины от смещения предохраняются специальными буртиками.
Число пружин в комплекте зависит от грузоподъемности вагона. Так, например, в полувагонах, платформах и крытых вагонах грузоподъемностью 60—65 т семипружинный комплект, в цистернах объемом 50 м3 — шестипружинный, в изотермических вагонах — пятипружинный. Расположение пружин в комплекте в зависимости от их числа показано на рис. 5.5.в.
Под действием нагрузки, передаваемой на надрессорную балку, рессорный комплект прогибается. В результате клинья 2 гасителя (см рис. 5.1,6) упираются в наклонные поверхности надрессорной балки и прижимаются к фрикционным планкам 3, прикрепленным к колонкам боковины. Возникающие силы трения способствуют гашению колебаний, обусловливают стабильный колебательный процесс.
Общеизвестно, что улучшение ходовых качеств вагонов может быть достигнуто увеличением гибкости рессорного подвешивания.

Рис. 5.5. Рессорный комплект тележки типа ЦНИИ-Х3-О:
Рессорный комплект тележки
а — расположение на боковой раме тележки; 6         — конструкция; в — схема расположения пружин.

Однако применение рессорного подвешивания высокой гибкости ограничено требованием формирования поездов без подбора вагонов по высоте сцепных приборов и условиями габаритов. Статический прогиб рессор под гружеными вагонами не может быть более 50 мм. Этому требованию отвечает рессорное подвешивание тележки типа ЦНИИ-Х3-О.
Значительное число четырехосных вагонов имеет литые, достаточно прочные рамы тележек, но устаревшую систему центрального рессорного подвешивания (комбинированное). Комбинированный рессорный комплект (рис. 5.6) состоит из одной эллиптической рессоры и четырех двухрядных цилиндрических пружин. Его имеют тележки старых типов МТ-50, УВЗ и М-44.


Рис. 5.6. Комбинированный рессорный комплект.
Тележка  МТ-50
Рис. 5.7. Тележка типа МТ-50.

Тележка типа МТ-50 наиболее распространена. Конструкция ее разработана Уральским вагоностроительным заводом еще в 1950 г. Все четырехосные отечественные вагоны постройки 1952—1956 гг. выпускались на тележках этого типа. База тележки МТ-50 равна 1800 мм, масса 4400 кг, статический прогиб рессорного подвешивания 18 мм.
Рассматриваемая тележка (рис. 5.7) включает в себя те же основные узлы, что и тележка ЦНИИ-Х3-О. Литые боковые рамы 2 по концам имеют проемы для букс 1. С внутренней стороны на каждой боковине находятся полочки, служащие опорой для триангелей 3 в случае обрыва подвесок. Надрессорная балка 4 отлита вместе с подпятником и коробками для скользунов 5. Рессорный комплект состоит из эллиптической рессоры 6, выполненной из стали прямоугольного сечения 120x12 мм, и четырех двухрядных цилиндрических пружин 7.

Рис. 5.8. Общий вид тележки типа УВЗ.

Поскольку отсутствует жесткая связь между боковинами и надрессорной балкой, при движении тележки возможно смещение (перекос) одной боковины относительно другой. Одна из них как бы забегает вперед до тех пор, пока не будет выбран зазор между надрессорной балкой 4 и боковиной 2. В результате может произойти заклинивание (защемление) надрессорной балки. Чтобы избежать такого нежелательного явления, колонкам боковины придана форма вогнутой цилиндрической поверхности. Соприкасающиеся с колонками поверхности надрессорной балки имеют соответствующую выпуклую конфигурацию. Это конструктивное решение исключает необходимость дополнения конструкции тележки специальной поперечной связью.
Двухосные тележки типа УВЗ для грузовых вагонов строились с 1937 по 1952 г. Отличительной особенностью конструкции этой тележки (рис. 5.8) является наличие подрессорной балки, играющей роль поперечной связи. Она соединяет боковины и препятствует их взаимному смещению. Подрессорная балка изготовлена штамповкой из стального листа. Рессорный комплект такого же типа, как у тележки МТ-50. Боковины и надрессорная балка литые. База тележки 1800 мм, масса ее 4570 кг.
Общим для рассмотренных конструкций тележек типов ЦНИИ-Х3-О, МТ-50 и УВЗ является то, что буксы колесных пар и боковины изготовлены отдельно. В процессе сборки тележки боковины концевыми проемами насаживаются на корпуса букс.
Двухосные тележки типа М-44 изготавливались с 1944 по 1949 г. Боковина такой тележки отлита совместно с двумя корпусами букс, т. е. это одна деталь. В тележке М-44 отсутствует подрессорная балка. В связи с этим во избежание заклинивания надрессорной балки между колонками боковины сопрягаемым поверхностям придана цилиндрическая форма.
Отливка боковины тележки за одно целое с корпусами букс и отсутствие поперечной связи позволили уменьшить массу необрессоренных частей тележки.  Однако значительно увеличилась трудоемкость смены колесной пары. Помимо того, чрезвычайно трудно было осуществить оборудование этих тележек роликовыми подшипниками.
Многократные динамические испытания вагонов на тележках типов МТ-50, УВЗ и М-44 показали, что при скоростях выше 80 км/ч возникают значительные вертикальные и боковые силы взаимодействия колес с рельсами. Эти силы снижают коэффициент запаса устойчивости от схода вагона с рельсов, повреждают путь, конструкцию вагона и перевозимые грузы. Появление повышенных динамических сил при движении вагона объясняется главным образом высокой жесткостью рессорного подвешивания (статический прогиб под загруженным вагоном не превышает 16—18 мм) и отсутствием конструктивной связанности боковых рам. Неблагоприятное воздействие боковых сил приводит к защемлению подшипников скольжения на шейках оси, их нагреванию и выходу из строя. Работоспособность роликовых подшипников на таких тележках резко снижается. По этим причинам строительство тележек типов МТ-50, УВЗ и М-44 было прекращено.
Вот уже более двадцати лет вагоностроительные заводы строят двухосные тележки типа ЦНИИ-ХЗ-О, в основном отвечающие требованиям эксплуатации. Многолетний опыт эксплуатации и комплексные испытания вагонов на этих тележках выявили, однако, у них ряд недостатков. Для существенного улучшения динамических качеств требуется совершенствование узлов тележки.
Опытные двухосные тележки, созданные Уральским вагоностроительным заводом в содружестве с учеными транспорта, имеют рессорное подвешивание в виде билинейного пружинного подвешивания с фрикционными гасителями колебаний. Билинейное подвешивание характеризуется переменной жесткостью (двух- или трехступенчатой).
Естественно, гибкость подвешивания на каждой ступени различная. Так, например, для трехступенчатого рессорного подвешивания его гибкость на первой ступени равна 1,28, на второй— 1,6 и на третьей — 0,97 мм/тс. Сила трения гасителя колебаний пропорциональна нагрузке на рессорный комплект. Применение билинейного подвешивания обеспечивает снижение коэффициентов динамических перегрузок порожнего вагона на 20—30%.
В опытных тележках предусмотрена опора надрессорной балки на боковые рамы через резинометаллические элементы, Последние расположены под углом 45° к вертикальной плоскости, перпендикулярной к продольной оси вагона. Резинометаллические элементы позволяют повысить статический прогиб рессорного подвешивания, упруго воспринимать горизонтальные нагрузки и снизить уровень высокочастотных колебаний, передаваемых на кузов. Для гашения виляния тележки и колебаний боковой перевалки кузова по пятникам на надрессорной балке установлены упруго демпфирующие скользуны. Для снижения динамических нагрузок предусмотрены упругие резиновые прокладки между боковыми рамами тележки и корпусами букс.



 
« Вагоны метрополитена   Вагоны промышленного транспорта »
железные дороги