Цельнометаллические пассажирские вагоны - Тележки

Общие сведения

Цельнометаллические пассажирские вагоны постройки 1947— 1957 гг. имеют безбалансирные бесчелюстные тележки типа ЦМВ с базой 2 700 мм на роликовых подшипниках. Такие тележки обеспечивают надежную эксплуатационную работу вагонов при скорости движения до 120 км/ч. Широкое внедрение электрической и тепловозной тяги, а также более полное использование новых технических средств позволили повысить скорость движения пассажирских поездов до 140 км/ч, а на некоторых линиях до 160 км/ч. Для высоких скоростей конструктивные качества тележки ЦМВ стали недостаточными. Центральное люлечное подвешивание тележек ЦМВ имеет листовые эллиптические рессоры. Способность таких рессор гасить собственные колебания подрессоренных масс при повышенных скоростях стала недостаточной, и от применения этих рессор отказались.
Вместо тележки ЦМВ Калининский завод разработал и стал выпускать с 1957 г. вагоны с тележками типа КВЗ-5. Для лучшего вписывания в кривые база тележки по сравнению с предыдущими уменьшена на 300 мм. Вместо эллиптических рессор в центральном подвешивании применены цилиндрические пружины и гидравлические гасители колебаний. Надбуксовое рессорное подвешивание снабжено фрикционными гасителями колебаний, которые значительно улучшили плавность хода вагона. Конструкция тележки КВЗ-5, допускающая скорость движения поездов до 140 км/ч, обеспечивает возможность подкатки ее под цельнометаллические вагоны всех типов при условии, если вес кузова соответствует допускаемому для этих тележек.
При создании новой, более совершенной тележки типа КВЗ-ЦНИИ стремились к тому, чтобы были соблюдены следующие условия:
тележка должна обеспечивать скорость движения поездов не менее 160 км/ч и гарантировать взаимозаменяемость с ранее выпущенными тележками, с учетом веса вагона;
база тележки должна быть не более 2 400 мм, а вес не более 7 000— 7 500 кг;
кузов вагона опирался бы не на подпятник, а на боковые скользуны, что обеспечивает плавный ход вагона;
полный статический прогиб обеих ступеней рессорного подвешивания под тарой вагона был бы не менее 150 мм, а под брутто — около 200 мм;
устройство центрального рессорного подвешивания должно исключать удары кузова или жестко связанных с ним деталей в раму тележки во время движения вагона с максимальной скоростью, а следовательно, быть приспособленным к амортизации и гашению вертикальных и боковых колебаний обрессоренных масс вагона;
надбуксовое рессорное подвешивание должно амортизировать вертикальные и боковые толчки, гасить возникающие при этом колебания обрессоренных масс вагона и рамы тележки.
Кроме этих основных условий, перед конструкторами была поставлена задача повысить механическую прочность некоторых узлов тележки, не увеличивая общего ее веса, предусмотреть устранение поворота относительно друг друга в горизонтальной плоскости надрессорной балки и рамы тележки, заменить пневматический тормоз электропневматическим с тормозными колодками из композиционных материалов. Все эти условия в основном были выполнены, и со второй половины 1962 г. Калининский вагоностроительный завод начал серийный выпуск тележек КВЗ-ЦНИИ. Изготовление тележек КВЗ-5 с этого времени прекращено. Тележки типа ЦМВ в порядке модернизации заменяются тележками типа КВЗ-ЦНИИ.
В 1969 г. Калининским вагоностроительным заводом совместно с рядом институтов железнодорожного транспорта была разработана конструкция новой пассажирской тележки типа ТСК-1, обеспечивающей эксплуатацию вагонов при скорости движения поездов до 200 км/ч. Тележка проходит эксплуатационные испытания.

Тележка типа КВЗ-5

Тележка КВЗ-5 состоит из рамы,  центрального рессорного подвешивания, колесных пар, букс, надбуксового подвешивания и тормозного устройства и имеет следующую техническую характеристику:

Тележки КВЗ-5 вагонов, поставляемых ПНР, ВНР и ГДР, изготовлены по чертежам Калининского вагоностроительного завода, но отличаются друг от друга некоторыми размерами и весом (табл. 16).
Под тележками КВЗ-5 впервые начали применяться колесные пары с обработанной на токарном станке, а затем накатанной роликами средней частью оси для упрочнения поверхностного слоя. Исследования показали, что токарная обработка повышает усталостную прочность осей на 39%, а накатка роликами  — еще на 26%.
Рама тележки выполнена из прокатных профилей и штампованных листовых элементов. Продольные балки 1 (рис. 89) выполнены из двух швеллеров № 20 с повернутыми внутрь полками. В вертикальной стенке по обоим концам швеллера вырезан треугольник, верхняя полка подогнута и линия среза сварена. Поэтому концы швеллера на длине 600 мм имеют скос. Кроме снижения веса, этот скос концов балок создает большой зазор между рамой тележки и вагоном, что способствует взаимному развороту тележки и кузова на кривых участках пути. В средней части сверху и снизу балки усилены стальными листами 2 толщиной 14 мм.
Средние поперечные балки 10 изготовлены из стальных вертикальных и горизонтальных листов, толщина которых составляет соответственно 8 и 10 мм. Для подвешивания рычажной передачи тормоза имеются корытообразные вспомогательные балки 13 размером 120X69 мм, отштампованные из листовой стали тощиной 14 мм. К балкам 13 приварены кронштейны 6 для подвески тормозных башмаков. Плиты 11 служат для прикрепления шпинтонов к боковым продольным балкам. Крепление гасителей колебаний 15 выполнено при помощи специальных кронштейнов 3.
Плиты 11 имеют разную толщину. Плиты для средних шпинтонов привариваются к нижнему накладному листу продольной балки толщиной 14 мм, поэтому подшпинтонная плита имеет толщину мм.

Таблица 16
Тележки постройки заводов

Рис. 89. Тележка типа КВЗ-5:

1  —  продольная балка; 2  —  усиливающие листы продольной балки; 3  —  кронштейн гидравлического гасителя колебаний; 4  —  центральное рессорное подвешивание; 5  —  место постановки клейм; 6  —  кронштейн подвески тормозного башмака; 7  —  тормозное устройство; 8  —  буксовый узел; 9  —  горизонтальный скользун; 10  —  средняя поперечная балка; 11  —  плиты шпинтонов; 12  —  осевой шкив; 13  —  вспомогательная балка; 14  —  концевая балка; 15  —  гаситель колебаний; 16  —  подпятник

Для крайних шпинтонов плита крепится непосредственно к швеллеру продольной балки и имеет толщину 25 мм. Для центрирования шпинтонов при монтаже предусмотрена предварительная приварка кольца на балке.
Центральное рессорное подвешивание 4 тележки КВЗ-5 состоит из двух самостоятельных шарнирно-маятниковых люлек, связанных между собой надрессорной балкой. С двух сторон рамы тележки установлены гидравлические гасители колебаний 15, прикрепленные нижним концом к надрессорной балке, а верхним  —  к продольной балке рамы тележки. Гаситель установлен под углом 45° к вертикальной плоскости, что обеспечивает гашение вертикальных и горизонтальных колебаний кузова, возникающих при движении поезда.
Каждая люлька имеет стальной литой поддон 2 (рис. 90), две подвески, состоящие из тяги 5 и двух серег 6, соединенных между собой валиками. Подвески крепятся непосредственно к продольной балке рамы с помощью валика и подшипников 10, лежащих в упорах 8, приваренных к этой балке. Высоту расположения валика можно менять путем постановки подкладок под подшипник, что позволяет регулировать высоту подпятника 16 над головками рельсов, а следовательно, и высоту ударно-сцепных приборов вагона после подкатки тележек. Подкладки должны иметь одинаковую толщину и устанавливаться одновременно под все подшипники тележки.
В центральном подвешивании тележки КВЗ-5 предусмотрено двойное предохранительное устройство: скобы 4 по две на каждый поддон, предохраняющие его от падения; две скобы 1, предохраняющие от падения надрессорную балку 15 в случае обрыва подвесок.
В люлечные поддоны тележки устанавливается четыре комплекта пружин  —  по два на каждую сторону. Каждый комплект состоит из трех пружин (наружной, средней и внутренней), двух дисков, стяжного болта с гайкой, шайбой и шплинтом. Разность высот пружин в комплекте допускается не более 4 мм. Техническая характеристика пружин центрального подвешивания тележек КВЗ-5 для котлового и некотлового (в скобках) концов вагона приведена в «Технических указаниях по ремонту вагонных листовых рессор и пружин».
Высота пружин в зависимости от типа вагона и места их расположения несколько отличается от приведенных. Для удобства комплектации пружины по высоте разбиваются на две или три группы. Пружины тележек жесткого некупированного вагона и вагона межобластного сообщения постройки Калининского вагоностроительного завода разбиты на две группы (табл. 17).
У багажных и почтовых вагонов постройки завода им. Егорова пружины по высоте разбиты на три группы (табл. 18).
Сортировка пружин по группам производится при контроле их качества. На пружину вешается бирка с обозначением группы и высоты, что облегчает работу при сборке тележек.

Рис. 90. Центральное подвешивание тележки КВЗ-5:
1  —  предохранительная скоба надрессорной балки; 2  —  поддон; 3  —  комплект пружин; 4  —  предохранительная скоба люлечного подвешивания; 5  —  тяга подвески; 6  —  серьга; 7  —  люлечная балка; 8  —  упоры подвески; 9  —  валик; 10  —  подшипник подвески; 11  —  боковой скользун; 12  —  планка бокового скользуна; 13  —  гидравлический гаситель колебаний; 14  —  горизонтальный скользун; 15  —  надрессорная балка; 16  —  подпятник

У вагонов разных типов и разных заводов постройки гибкость рессорного подвешивания и средний статический прогиб тележек могут быть различны, что зависит в основном от тары вагона и его назначения (табл. 19).
Надрессорная балка коробчатого сечения сваривается в специальных кондукторах из ряда деталей, основными из которых являются два боковых вертикальных листа длиной 1 676 мм, два средних листа длиной 842 мм, нижний лист длиной 1102 мм, косынки, ребра, упоры и угольники. Вертикальные листы 7 (рис. 91) и нижний лист выполнены из полосового или листового металла толщиной 10 мм. 

Таблица 17
Таблица 18

Таблица 19

К концам нижнего листа приварены ребра 4 и 12, чем создается посадочное место для пружинных комплектов. Верхний пояс балки 6 состоит из трех штампованных частей: средней из металла толщиной 10 мм и двух концевых толщиной 16 мм, опирающихся на пружинные комплекты.
В зоне подпятника, укрепленного в середине верхнего листа балки и боковых скользунов, приварены ребра жесткости, обеспечивающие необходимую прочность балки. Для боковых горизонтальных скользунов на верхнем листе установлены опоры 9, сваренные из листового металла толщиной 3 мм. На опорах укреплены коробки 11, в которые укладываются чугунные скользуны. Под скользуны кладется резиновая прокладка для амортизации и шумопоглощения.
По концам (с торца и с боков) надрессорной балки имеются боковые скользуны для трения надрессорной балки о поперечные и продольные балки рамы. Боковые скользуны состоят из сварной коробки, в гнездо которой вложен амортизатор из листовой резины толщиной 32 мм и металлический вкладыш. Зазора между боковыми скользунами поперечных балок тележек и скользунами надрессорной балки у новых тележек быть не должно, а у вагонов после ремонта — в сумме не более 6 мм с каждого конца балки. Зазор между горизонтальными скользунами тележек и скользунами рамы вагона 2—4 мм с каждой стороны, причем в сумме зазоры не должны быть более 6 мм для одной тележки. Допускается регулирование зазора постановкой подкладок под коробки скользунов. Количество таких подкладок не должно быть более двух, толщиной не более 3 мм каждая.

Рис. 91. Надрессорная усиленная балка:
1  —  кронштейн; 2  —  опорный лист; 3  —  средний лист; 4 и 12  —  правое и левое ребра; 5  —  ребра жесткости подпятникового места; 6  —  верхний пояс; 7  —  вертикальный лист; 8 —  нижний лист; 9  —  опора скользуна; 10  —  подпятник; 11  —  коробка скользуна

На надрессорной балке имеются специальные кронштейны для крепления гидравлических гасителей колебаний. Эти кронштейны свариваются из двух ребер, изготовленных из листовой стали толщиной
14 мм и двух накладок толщиной 16 и 8 мм. В ушко кронштейна вставляется цементированная и закаленная втулка из стали марки Ст. 3 шириной 14 мм и внутренним диаметром 32 мм.
Надрессорные балки тележек, построенных разными заводами, имеют некоторые конструктивные отличия. В балках, изготовленных Калининским заводом, кронштейны для гидравлических гасителей колебаний расположены почти горизонтально с небольшим отгибом вверх. В тележках постройки заводов ПНР концы кронштейнов выгнуты вверх под углом 90° и под этим же углом затем отогнуты по горизонтали (рис. 92, а). В тележках вагонов постройки заводов ВНР и ГДР концы кронштейнов отогнуты вниз под углом 45° и затем под этим же углом выгнуты вверх (рис. 92, б). Кроме того, надрессорные балки тележек постройки разных заводов различаются между собой конфигурацией концов верхнего пояса, расстоянием между центрами отверстий для гидравлических гасителей колебаний, шириной и весом, что видно из табл. 20.
На тележках вагонов постройки заводов ПНР, ВНР и ГДР установлены поддоны, отлитые из стали 25ЛIIгр. Вес одного поддона равен 87,27 кг. Калининский вагоностроительный завод изготовляет сварные поддоны, которые при равной прочности значительно легче (78,13 кг). Основными деталями сварного поддона являются две балки 7 (рис. 93), отштампованные из листовой стали толщиной 14 мм и усиленные вваренными в них ребрами жесткости 2. Между балками при их соединении прокладываются два ребра 8 размером 100х45х 10 мм и штампованные крюки I из прокатной стали.  
Таблица 20

К поддону приварены скобы 4, а к ним центрирующие планки 5, так что образуются гнезда под пружинные комплекты центрального рессорного подвешивания. В отверстие для подвешивания поддона вставляются цементированные и закаленные втулки 3 наружным диаметром 70 мм и длиной 100 мм с фигурными шайбами 6.
Поддоны тележек постройки заводов ВНР и ГДР отличаются от описанного способом изготовления, конфигурацией верхнего пояса, наличием на нем кольца и уголка и изменением некоторых размеров.
Люлечные подвески тележек постройки разных заводов несколько отличаются одна от другой размерами и конфигурацией, вследствие чего имеют несколько различный вес (от 69,61 до 71,12 кг). 

Рис. 92. Конструктивные отличия кронштейнов надрессорных балок для гидравлических гасителей колебаний

Рис. 93. Сварной поддон центрального подвешивания тележки

Люлечная подвеска тележек состоит из двух тяг 2 (рис. 94) серег 1, двух валиков 7, соединяющих тягу с серьгами, а последние с поддоном, фигурных опорных шайб 8, надеваемых на свободный конец валиков, опорного валика 3, который опирается на подшипники 4, свободно лежащие в строго определенном положении на упорах 5, приваренных к продольной балке рамы. Качание люльки в поперечном направлении происходит на тяге и серьгах, увеличивающих общую длину подвески по сравнению с подвесками тележек ЦМВ, что обеспечивает эластичное восприятие боковых толчков. Качание тяг происходит между ограничителями 6, установленными на раме тележки.
Тяги штампуются из стали марки Ст.5. Металл, предназначенный для изготовления партии тяг подвесок, подвергается химическому анализу. На наружной поверхности детали не допускаются закаты, волосовины, трещины, плены и т. п. После штамповки тяги подвергаются нормализации. Все подвески вместе с серьгами и валиками испытываются на растяжение при напряжении 16 кГ/мм и проверяются магнитным дефектоскопом, о чем делается запись в специальном журнале. Для предохранения тяги от износа в ее отверстие впрессовывается цементированная и закаленная втулка. Серьга, валики, шайбы и подшипники штампуются из стали марки Ст. 5. В части технологии изготовления и контроля их качества к ним предъявляются такие же требования, как и к тягам.
Каждый ограничитель располагается под продольной балкой рамы. Он состоит из резиновой прокладки-амортизатора 5 (рис. 95) толщиной 28 мм, металлической планки 4 толщиной 5 мм, упорной скобы 2, ребра жесткости 1 и болтов 3.

Рис. 94. Люлечная подвеска тележки КВЗ-5 постройки Калининского завода