Теория механического оборудования городского транспорта - Основные требования к конструкции кузовов городского электрического транспорта

Раздел третий
КУЗОВА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА И ИХ ОБОРУДОВАНИЕ
Глава 6
КУЗОВА
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ КУЗОВОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИИ

Кузовом называется элемент экипажа, опирающийся на ходовые части и предназначенный для размещения пассажиров или грузов, обслуживающего персонала и необходимого оборудования.
К кузовам подвижного состава городского электрического транспорта предъявляются следующие основные требования:

1. внешние размерь кузова должны вписываться в соответствующие габаритные ограничения, предусматриваемые для данного типа подвижного состава;
2. внутренние размеры кузова должны обеспечивать рациональную и удобную планировку пассажирского салона и рабочих мест обслуживающего персонала, а также ее соответствие требованиям безопасности и технической эстетики;
3. конструкция кузова должна обеспечивать возможность удобного доступа для обслуживания и замены оборудования при ремонте и осмотрах в условиях эксплуатации;
4. в кузове должны быть предусмотрены устройства для принудительной вентиляции, отопления, прокладки трубопроводов, электропроводки и т. д.

Форму кузова определяют конструкции путевых устройств и ходовых частей, а также условия эксплуатации подвижного состава.
По внешнему очертанию кузова подвижного состава городского электрического (пассажирского) транспорта отличаются большим разнообразием. В большинстве случаев они имеют форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми или скошенными по трапеции торцовыми частями (см., например, рис. 1.1). Подвижной состав некоторых специальных типов имеет полуобтекаемые или обтекаемые кузова, форма которых приспосабливается к особенностям конструкции ходовых частей и путевых устройств (см., например, рис. 1.2, 1.13, 1.15).

Рис. 6.1. Схемы поперечного сечения кузова
а — с несущей рамой; б — с несущими стенками и рамой; в — цельнонесущий

Аэродинамические свойства геометрической формы кузова характеризуются коэффициентом обтекаемости Сх. Для наиболее распространенных типов подвижного состава городского электрического транспорта считают целесообразной такую внешнюю форму кузова, которая обеспечивает величину Сх=0,4-0,5.
Кузова классифицируют по следующим основным признакам:

1. по способу восприятия нагрузок;
2. по конструкции каркаса и способу его соединения с рамой кузова;
3. по основному материалу, из которого изготовлен кузов.

По способу восприятия нагрузки кузова подразделяют на три основных вида (рис. 6.1):

1. с несущей рамой;
2. с несущими боковыми стенками и рамой;
3. цельнонесущие.

У кузова первого типа единственным несущим элементом² является рама. Кузов второго типа состоит из рамы и жестко связанного с ней каркаса стенок. В такой конструкции кузова основные нагрузки воспринимают не только рама, но и боковые стенки. Несущие стенки позволяют облегчить раму и одновременно повысить прочность и жесткость кузова.
В цельнонесущих кузовах третьего типа рама и каркас стенок и крыши жестко связаны между собой и образуют единую коробчатую конструкцию. Такая конструкция позволяет выполнить кузов наиболее легким, прочным и жестким.
По способу сборки наружной обшивки с каркасом кузова подразделяют на клепаные, сварные и клепано-сварные.
Сварные кузова имеют ряд преимуществ в сравнении с клепаными. Их отличают простота сборки узлов рамы и каркаса и, следовательно, меньшая стоимость, а также меньший вес.
Недостатком клепаных кузовов является большой вес по сравнению со сварными, ослабление клепаных узлов с течением времени, сложность и высокая стоимость сборки. Преимущество кузовов этого типа — сравнительно простая замена деталей при ремонте.
В конструкциях современных кузовов применяют самые разнообразные материалы, поэтому классификация кузовов по используемому материалу носит несколько условный характер. Металлическими кузовами называют такие, у которых все несущие элементы и обшивка изготовлены из металла. В последнее время начинают получать распространение кузова, у которых каркас или ряд несущих элементов каркаса металлические, а облицовка и обшивка выполнены из пластмассы.
Конструкция кузовов шарнирно сочлененного подвижного состава городского электрического транспорта, помимо отмеченных выше признаков, характеризуется количеством сочлененных кузовов (кузовных секций) и принципом сочленения кузовных секций.
Шарнирно сочлененный подвижной состав может иметь две кузовные секции (рис. 6.2, а, в, г), две кузовные секции и укороченную межкузовную вставку (см. рис. 6.2, б) или три кузовные секции.
Сочлененные поезда метрополитена и монорельсовых дорог могут иметь и большее количество сочлененных кузовных секций (до девяти).
Выбор способа сочленения кузовов шарнирно сочлененного подвижного состава определяется прежде всего расчетными нагрузками и принимаемыми габаритами.
 

Рис. 6.2. Основные типы шарнирно сочлененных кузовов
а — с опорным сочленением кузовных секций; б — с мостовым сочленением; в — с консольным сочленением; г — с сочленением при цепного типа

¹ «Нормы для расчетов на прочность и проектирования механической части новых и модернизированных вагонов железных дорог колей 1524 мм (несамоходных)». МПС СССР, 1962.

² Несущими называют элементы конструкции, воспринимающие основные нагрузки и передающие их на ходовые части.

Различают:

1. опорное сочленение кузовов, при котором шарнирный узел, соединяющий смежные консольные кузовные секции, опирается на одну общую для них тележку (рис. 6.2, а). Этот тип сочленения кузовов характерен для вагонов трамвая и метрополитена;
2. мостовое сочленение кузовов, при котором на консолях двух смежных кузовных секций с ходовыми частями шарнирно укрепляется (подвешивается) промежуточная кузовная секция, не имеющая под собой ходовых частей (рис. 6.2, б). Это сочленение находит применение в конструкции сочлененных трамвайных вагонов; 
3. консольное (полуприцепное) сочленение кузовов. Конструктивная схема сочленения кузовов этого типа показана на рис. 6,2, в. Передняя кузовная  секция опирается на находящиеся под ней ходовые части; задняя секция под одним из своих концов имеет ходовые части, а другим концом (консолью) через шарнирный узел опирается на раму кузова передней секции. Такое сочленение кузовов наиболее распространено и применяется как на рельсовом, так и на безрельсовом подвижном составе;
4. сочленение прицепного типа, при котором вес прицепной секции целиком воспринимается колесами этой секции, а сочленение нагружено только тяговым усилием (рис. 6.2, г).

Выбор способа сочленения кузовных секций зависит в основном от их числа в экипаже и расстояния между опорами.