Отличие устройств этого типа состоит в том, что их работа определяется взаимодействием со специальными путевыми устройствами (направляющими балками, рельсами и т. д.) и происходит без участия водителя.
Направляющие устройства ходовых частей устанавливают колеса подвижного состава в положение, задаваемое путевыми устройствами, и обеспечивают их движение на криволинейных участках пути без проскальзывания с минимальным износом. Известны три основных типа устройств для направления движения подвижного состава:
- устройства для направления движения и поворота неуправляемых ходовых колес одной оси нли тележки с помощью горизонтальных направляющих колес (подвижного состава на пневматических шинах) или реборд, которыми снабжаются жесткие и подрезиненные ходовые колеса подвижного состава рельсового транспорта;
- устройства для поворота управляемых пневматических ходовых колес горизонтальными направляющими колесами;
- устройства для принудительной установки ходовых частей рельсового подвижного состава в колее за счет взаимного углового перемещения секций кузова сочлененного подвижного состава.
Примером конструкции ходовых частей первого типа может служить подвижной состав парижского и лос-анжелесского метрополитенов на пневматических шинах, монорельсовый подвижной состав типа «Сафеже» и «Альвег» и т. д. (см. рис. 1.17, 12.11, 12.13), а также рельсовый подвижной состав со стальными или подрезиненными ходовыми колесами.
Особенность всех этих конструкций состоит в том, что поворот движущих ходовых колес, объединенных общей рамой или мостом, на криволинейном участке пути производится вокруг общего шкворневого устройства. Качение пневматических движущих ходовых колес без скольжения обеспечивается за счет применения межколесного дифференциала.
Принципиальные схемы направления движения и поворота ходовых тележек и осей с помощью горизонтальных направляющих колес показаны на рис. 17.17.
Рис. 17.17. Кинематическая схема управления неповоротными пневматическими ходовыми колесами подвижного состава на двухосных тележках (а) и бестележечного экипажа (б)
На схеме а приведена кинематическая схема управления неповоротными ходовыми колесами экипажа на двухосных тележках. Направляющие горизонтальные колеса 1 при взаимодействии с путевыми балками 3 поворачивают тележку вокруг шкворня 2 на угол а. При этом по радиусу кривой устанавливается поперечная ось I—I тележки, а оси ходовых колес 4 остаются параллельными друг другу и оси I—I. Поэтому эта конструкция принципиально не дает возможности качения ходовых колес без частичного проскальзывания.
На схеме б показана кинематическая схема управления неповоротными ходовыми колесами бестележечного экипажа. При движении в кривой горизонтальные направляющие колеса 1, взаимодействуя с путевыми балками 3, поворачивают установленную в шкворневой опоре 02 направляющую балку 5 на угол а, ориентируя ее по радиусу кривой. С поперечной балкой 5 шарнирными тягами 6 связаны мостовые конструкции 7 и 8 с установленными на них ходовыми колесами 4, образуя устройства, аналогичные рулевым трапециям. Мостовые конструкции 7 и 8 поворачиваются в шкворневых опорах 01 и 03. Соотношение длины тяг и углы их установки подбираются таким образом, чтобы переместить мостовые конструкции 7 и 8 в положение, обеспечивающее минимальное проскальзывание ходовых колес.
Основная особенность направляющих устройств второго типа состоит в том, что они управляют ходовыми колесами, установленными на поворотные цапфы.
На рис. 17.18 показана схема такого устройства для направления поворотных ходовых колес бестележечного подвижного состава.
Рис. 17.18. Кинематическая схема управления поворотными пневматическими ходовыми колесами подвижного состава
Управляемые мосты 1 и 2 с ходовыми колесами 4, установленными на поворотных цапфах 5, могут поворачиваться относительно рамы 3 кузова вагона в поворотных устройствах и 02 (схема а). С поворотными цапфами жестко связаны продольные рычаги 6, которые вместе с поперечной тягой 8 образуют устройство, аналогичное рулевой трапеции. На рычагах 6 при помощи траверс 7 установлены горизонтальные колеса 9, упирающиеся в боковые направляющие балки 10.
При движении на прямолинейном участке пути горизонтальные направляющие колеса 9 устанавливают ходовые колеса 4 в положение, соответствующее их качению без проскальзывания. Установка управляемых колес на повороте происходит за счет действия боковой силы И в шкворневой опоре. При входе в кривую (схема б) боковая сила Н уравновешивается реакциями Rh, обусловливающими поворот и установку рычага 6 по хорде дуги 0203. При этом рычаг 6 поворачивает и жестко связанную с ним цапфу 5, устанавливая ее по радиусу R1, проведенному из мгновенного центра поворота вагона О. Такая установка поворотной цапфы обеспечивает качение правого ходового колеса 4 без проскальзывания. Перемещаясь, рычаг 6 тягой 8 поворачивает одновременно рычат 11, устанавливающий цапфу 5 левого ходового колеса по радиусу R'1. Аналогично устанавливаются и ходовые колеса второго моста.
Рис. 17.19. Кинематическая схема устройств шарнирно сочлененного подвижного состава для принудительной установки колесных пар в колее
На рис. 17.19 показана схема направляющих устройств третьего типа для радиальной установки колесных пар ходовых частей рельсового шарнирно сочлененного подвижного состава. Средняя часть 1 трехсекционного шарнирно сочлененного вагона опирается на две крайние секции 2 и 3, установленные на одноосные поворотные тележки 4. Поворот в кривой каждой тележки 4 друг относительно друга осуществляется с помощью конических передач 5. При этом углы поворота а тележек одной секции одинаковы и определяются ее смещением в плане на угол θ относительно средней секции кузова. Применяются также конструкции направляющих устройств для радиальной установки колесных пар с рычажными передачами.
Все три описанных типа устройств для направления движения и принудительной радиальной установки колесных пар рельсового подвижного состава позволяют повысить его скорость и снизить сопротивление движению на кривых участках пути, а также износ бандажей, шин и путевых устройств. Однако оборудование этими устройствами подвижного состава ограничивается определенным усложнением конструкции его ходовых частей.
РАСЧЕТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Рис. 17.20. Расчетная схема рулевого управления
Детали рулевого управления рассчитывают на прочность, жесткость и износ. Поскольку рулевые механизмы безрельсовых экипажей выполняют на пределе обратимости, можно без большой погрешности считать, что на все детали, расположенные от рулевого колеса до передачи, действует сила, приложенная к рулевому колесу. Значительно сложнее установить силы, действующие на детали рулевой передачи. Эта группа деталей воспринимает силы, действующие между дорогой и колесами, характер и величину которых можно лишь с некоторым приближением установить только для. заданных и вполне определенных дорожных условий.
Поэтому при ориентировочных расчетах детали рулевого управления рассчитывают по максимальной мускульной силе водителя, прикладываемой на рулевом колесе, а детали рулевого привода, кроме того, в условном режиме торможения одного из управляемых колес.
Поэтому при ориентировочных расчетах детали рулевого управления рассчитывают по максимальной мускульной силе водителя, прикладываемой на рулевом колесе, а детали рулевого привода, кроме того, в условном режиме торможения одного из управляемых колес.
Особенности расчета деталей рулевого управления на прочность рассмотрим на примере рулевого механизма с винтом и кривошипом (рис. 17.20).
Мускульная сила водителя, приложенная к рулевому колесу, создает скручивающий момент, действующий на рулевой вал.