Почтовые и багажные вагоны, вагоны-рестораны

Почтовый вагон, эксплуатируемый в пассажирских поездах дальнего следования, предназначен для перевозки корреспонден­ции, посылок, периодической печати и т. д. Вагон имеет (рис. 97) две расположенные по его концам кладовые: трактовую 1 для раз­мещения посылок, предназначенных к выгрузке на промежуточ­ных станциях, и транзитную 7 для посылок, адресованных на ко­нечную станцию. Кроме того, в вагоне размещены: сортировочный зал 5, купе 8 для бригады, служебное помещение 4, котельное от­деление 10, туалет 3, тамбур 2 и два коридора 6 и 9. В некоторых вагонах рядом со служебным помещением расположено дополни­тельное купе.

Трактовая и транзитная кладовые оборудованы полками для посылок, укрепленными к продольным стенкам вагона, а также двумя двухстворчатыми дверями, открывающимися наружу и за­пирающимися из вагона. В трактовой кладовой установлен элек­трический холодильник, а в транзитной кладовой — шкаф для корреспонденции. Сортировочный зал расположен в средней части вагона. Он оборудован столами для обработки почты, шкафами, разделенными на ячейки для сортировки корреспонденции раз­ного вида, тумбочками с лотками для писем, шкафом для продук­тов и табуретками с сиденьями, регулируемыми по высоте. Уста­новлен также специальный стол с механической очисткой коррес­понденции от пыли до ее поступления на сортировку. Освещение сортировочного зала усилено настенными бра, расположенными над рабочими столами.

Купе для отдыха бригады, обслуживающей вагон, рассчитано на шесть спальных мест, из которых четыре — мягких. Служеб­ные помещения, туалетные комнаты и котельные отделения по своим габаритным размерам, форме и оборудованию унифициро­ваны с аналогичными помещениями пассажирских вагонов дру­гих типов. Вес тары вагона 46,7 тс, грузоподъемность 20 тс.

На некоторых направлениях из-за малого объема почтовых отправлений и багажа нецелесообразно иметь в поезде и почтовый и багажный вагоны. В таких случаях используют конструкцию, в которой совмещены функции почтового и багажного вагонов.

Багажно-почтовый вагон выполнен по типу почтового вагона и содержит кладовую для багажа площадью 20,7 м², расположен­ную со стороны единственного тамбура, кладовую для почты площадью 15,2 м² (каждая кладовая вмещает до 10 т груза), сор­тировочный зал, купе отдыха бригады, купе раздатчиков багажа, котельное отделение, туалет и коридоры.

По сравнению с почтовым данный вагон имеет увеличенную багажную кладовую за счет купе для отдыха бригады, которое рассчитано только на два спальных места. Купе раздатчика ба­гажа также двухместное. В нем, кроме спальных мест, установлены щиты электрооборудования и механический привод к двери, веду­щей из тамбура в кладовую багажа. Оборудование кладовых, сортировочного зала и котельного отделения аналогично обору­дованию почтового вагона. Приточная система вентиляции вагона использована для обогрева кладовой почты.

Наиболее прогрессивным способом транспортирования почты являются контейнерные перевозки. Однако их внедрение при существующих почтовых вагонах нецелесообразно, так как объем кладовых будет использован лишь на 50—60%. Следовательно, необходимо создать специальный вагон для перевозки почтовых посылок в контейнерах.

Специально спроектированный на ЛВЗ для такого рода пере­возок вагон имеет один тамбур 1 (рис. 98), бытовой отсек, разде­ленный коридором 6 и состоящий из туалета 2, помещения 3 для обслуживающей бригады и котельного отделения 7, помещение 4 для оператора и кладовую 5 площадью 53,3 м². Багажная кладовая вмещает 45 контейнеров, установленных вдоль вагона в 3 ряда. Контейнеры изготовлены из алюминиевых сплавов, имеют оди­наковые габаритные размеры и объем 1,6 м³. Определенное положение контейнеров в багажной кладовой обеспечено напра­вляющими и фиксирующими устройствами, установленными на полу.

Погружают и выгружают контейнеры через задвижные двери, имеющиеся в каждой боковой стене, при помощи находящихся в кладовой мостовых кранов грузоподъемностью 600 кгс каждый. Управляют кранами дистанционно с пульта управления, устано­вленного в помещении для оператора. Вагон снабжен автономным подвагонным генератором переменного тока мощностью 11,5 кВт. Его можно также эксплуатировать в поездах с централизованным энергоснабжением, поскольку он снабжен подвагонной маги­стралью, рассчитанной на напряжение 3000 В. Вес тары вагона 52,3 тс, грузоподъемность 18,3 тс.

Багажный вагон используют для транспортирования багажа в пассажирских или отдельных почтово-багажных поездах. На рис. 99 дана планировка багажного вагона измененной конструк­ции. По сравнению с ранее выпускавшимся вагоном аналогичного назначения здесь площадь кладовой увеличена на 15 м² за счет ликвидации одного тамбура, туалета, коридора и двух служебных

Купе, надобность в которых миновала, в связи с изменившимися условиями эксплуатации.

Со стороны тамбура 1 расположены двухместное купе 4 для раз­датчиков багажа, служебное помещение 3, котельное отделение 6 и туалет 2 с душем. Эти помещения аналогичны помещениям пас­сажирских вагонов других типов. Остальную часть вагона зани­мает кладовая 5, оборудованная подъемными полками и настен­ным консольным поворотным краном с электрическим приводом грузоподъемностью 500 кгс. В каждой боковой стене кладовой имеется погрузочная двухстворчатая дверь, запирающаяся из вагона. Для прохода обслуживающего персонала в кладовую в поперечной стене между бытовыми помещениями и кладовой есть дверь со смотровым окном. Пол кладовой обшит металличе­скими листами.

В этом вагоне только бытовые помещения снабжены отопи­тельными приборами. Котельное отделение оборудовано котлом, кипятильником непрерывного действия и плитой для приготовле­ния пищи. Кроме подвагонного генератора, снабжающего вагон электроэнергией, имеется электрическая магистраль напряжением 3000 В для централизованного энергоснабжения вагона, а также подвагонная магистраль для подключения к соседнему вагону. Вес тары вагона 43 тс, грузоподъемность 26 тс.

Вагон-ресторан современной постройки с автономным электро­снабжением, кондиционированием воздуха и водяным отоплением (рис. 100) имеет салон 4 на 48 человек. В отсеке, отделенном от салона перегородкой, расположены кухня 7 и раздаточная 6. Вагон имеет два тамбура 1, умывальное отделение 2, холодильную камеру 3 для замороженных блюд и полуфабрикатов, буфет 5 и котельное отделение 8. Салон разделен декоративной перегород­кой на два зала, в которых у окон установлено по шесть столов, рассчитанных на четыре места каждый. В одном из залов есть бу­фет 5. Коридоры, расположенные по концам вагона, обеспечивают проход в соседние вагоны. Кухня оборудована трехкомфорочной плитой с вытяжным зонтом, отдельными раковинами для посуды и продуктов, а также тремя шкафами, в которых поддерживается необходимая температура двумя холодильными агрегатами холо-допроизводительностью 0,58 и 0,81 кВт (500 и 700 ккал/ч). Эти же агрегаты обслуживают шкаф, установленный в раздаточном от­делении, и, кроме того, используются для приготовления пище­вого льда.

В вагоне установлено еще два холодильных агрегата. Один агрегат холодопроизводительностью 0,58 кВт (500 ккал/ч) пред­назначен для раздаточного и буфетного отделений, снабженных шкафами емкостью соответственно 710 и 135 л; второй — холодо­производительностью 0,81 кВт (700 ккал/ч) размещен в подвагон­ном ящике и обслуживает камеру для хранения замороженных кулинарных блюд, холодильный шкаф, помещенный в торце вагона со стороны котельного отделения, и ящик, смонтированный

на раме кузова. Потребители электроэнергии вагона-ресторана получают питание от двух генераторов мощностью 28 и 4,9 кВт, привод которых осуществлен соответственно от средней части оси колесной пары и ее торца.

§ 41. ВАГОНЫ СКОРОСТНОГО СООБЩЕНИЯ

В вагоностроении возникли новые и сложные технические про­блемы, связанные с созданием пассажирских вагонов для скоро­стного движения. Одним из центральных вопросов является аэро­динамика поезда, поскольку высокоскоростное движение вызы­вает увеличение основного сопротивления движению и главным образом его составляющей части — воздушного сопротивления, которое при скоростях 28, 56 и 84 м/с (100, 200 и 300 км/ч) состав­ляет соответственно —35, 65 и 80% общего сопротивления дви­жению. Форма головной части с точки зрения аэродинамики имеет важное значение, начиная со скорости движения, превы­шающей 28 м/с (100 км/ч). Увеличением обтекаемости головной части удается получить большую экономию мощности локомотива. Экономия остается ощутимой и при увеличении длины поезда, хотя значение фактора воздушного сопротивления лобовой формы, например, при поезде из десяти вагонов снижается более чем в 2 раза.

Значительное влияние на воздушное сопротивление оказывает междувагонное пространство, длина которого в пассажирских поездах локомотивной тяги с обычными вагонами равна 1000 мм. Исследования показали, что если полностью перекрыть простран­ства между вагонами по контуру боковых стен, то, например, при составе из десяти вагонов, движущемся со скоростью 69 м/с (250 км/ч), можно почти на 700 л. с. уменьшить требуемую мощ­ность локомотива.

На воздушное сопротивление крайне неблагоприятно влияет также подвагонное пространство, в котором размещено тормозное, электрическое и другое оборудование. Из эксплуатационных со­ображений нецелесообразно закрывать тележки. Остальную часть рационально закрывать при помощи фальшбортов или нижнего кожуха-обтекателя, который одновременно может служить несу­щим элементом кузова и тем самым понизить центр тяжести ва­гона. Для уменьшения аэродинамического сопротивления боко­вые стены кузова целесообразно наклонять к середине вагона под углом —2° к вертикали.

Большое дополнительное воздушное сопротивление создают окна, которые обычно утоплены относительно наружной поверх­ности боковых стен примерно на 20 мм. На преодоление этого со­противления требуется дополнительная мощность, равная 8,5 л. с. на один вагон при скорости 69 м/с (250 км/ч). Как показали иссле­дования, утапливать окна более чем на 4 мм не рекомендуется. Рифленые стены увеличивают сопротивление трения боковой

Рис. 101. Зависимости силы давления и на­пряжений в оконном стекле боковых стен ва­гона от относительной скорости v встречных поездов:

/ — сила F _бок ~_K давления на окно вагона; 2 — напряжения (Tg_0K изгиба стекла; в — мини­мальное допускагмое напряжение [СТ_И] изгиба стекла

250 300 350 400 V, км/ц

поверхности вагона на 23% при совпадении направлений ветра и рифленой поверхности, что для скоростного поезда из десяти ва­гонов, движущегося со скоростью 55 м/с (200 км/ч), вызывает необ­ходимость затраты дополнитель­ной мощности локомотива, равной 155 л. с. Это сопротивление увеличивается при изменении направления ветра и достигает 70% сопротивления трения боковой поверхности при а= 30°. Поэтому во многих странах кузова высокоскоростных вагонов выполняют без гофров.

В момент скрещивания двух высокоскоростных поездов аэро­динамические силы возрастают настолько, что их действие может вызвать разрушение отдельных элементов вагона, если при рас­чете прочности указанные силы не были учтены. Теоретическими исследованиями ВНИИВ и ЦНИИ МПС установлены зависимости, по которым можно определить аэродинамическое воздействие на малое по отношению к поезду неподвижное тело, силу давления воздушной волны на оконные стекла и рассчитать их прочность с учетом влияния аэродинамических сил.

Необходимую толщину оконного стекла можно определить исходя из возникающего в нем напряжения изгиба и сравнения его с допускаемым, которое для силикатного стекла [а]_и = = 250 кгс/см². Оконное стекло вагона рассматривают как тонкую пластинку, защемленную по краям и нагруженную равномерно распределенной нагрузкой. В этом случае максимальные напря­жения изгиба, возникающие в оконном стекле,

где Р — интенсивность распределенной нагрузки; Ь — высота стекла; б — толщина стекла; а — коэффициент, показывающий отношение высоты стекла к его ширине.

Результаты (рис. 101) определения силы давления на оконные стекла боковых стен вагона и возникающих при этом максималь­ных напряжений изгиба при относительных скоростях движения от 69 м/с (250 км/ч) до 138 м/с (500 км/ч) показывают, что предель­ное допустимое напряжение в стеклах возникает при относитель­ной скорости v₀ = 105 м/с (380 км/ч). По мере увеличения числа вагонов в составе поезда значительно уменьшается доля хвосто-

вого сопротивления в общем воздушном сопротивлении. Поэтому при обычном количестве вагонов пассажирского поезда локомотивной тяги придание хвостовому вагону обтекаемой формы нерационально.

Высокоскоростное движение предъ­являет определенные требования и к другому устройству вагона. Тележки должны обладать повышенными ходо­выми качествами и надежностью. Осо­бенностям эксплуатации таких поездов должна удовлетворять тормозная си­стема (см. гл. III и IV). На вагонах, предназначенных для скоростного сооб­щения, исключено применение автоном­ного электроснабжения. Все потреби­тели электроэнергии должны получать питание централизованно от вагона электростанции или от контактной сети через электровоз. Это диктует необхо­димость применения электрического отопления с электрокалорифером в си­стеме вентиляции.

Исследования ВНИИВ и ЦНИИ МПС позволили выработать общие тех­нические требования к вагонам локо­мотивной тяги для скоростей 55 м/с (200 км/ч), на основе которых КВЗ создал партию пассажирских вагонов, эксплуатируемых в составе поезда «Рус­ская тройка». Поезд рассчитан для дви­жения преимущественно в дневное время суток и предназначен для перевозки пассажиров на расстоянии до 600— 800 км. Восемь вагонов поезда имеют увеличенную длину. В пассажирских салонах 2 (рис. 102, 103) установлено по 38 двухместных поворотных мягких кресел с регулируемым углом наклона спинок. В вагонах предусмотрены слу­жебные помещения, купе / для провод­ников и два туалета 3. В составе поезда имеется вагон с баром и купе с радио­установкой. По сравнению с обычными вагоны скоростного поезда имеют мень­шую высоту, пониженный центр тя­жести, улучшенную герметизацию ку-

252

Рис. 103. Поперечное сечение вагона РТ-200

зова и переходных устройств. С целью улучшения аэродинами­ческих качеств и увеличения изгибной жесткости кузов выпол­нен с наклонными боковыми стенами и нижним кожухом-обтека­телем. Пространство между вагонами на высоте боковых стен перекрыто эластичным соединением.

Электроснабжение вагона централизованное переменным то­ком напряжением 380/220 В. Все вагоны поезда оборудованы элек­трическим отоплением, установками для кондиционирования воз­духа, холодным и горячим водоснабжением, люминесцентным ос-

вещением, водоохладителями питьевой воды, радиотрансляцион­ной сетью, телефонной магистралью, скоростными тележками, дисковым электропневматическим и магниторельсовым тормозами. Вагон, рассчитанный на 76 пассажирских мест, имеет вес тары 42 тс, длину по осям сцепления 26 980 мм, ширину 3050 мм и высоту от уровня головок рельсов 4150 мм.

§ 42. КУЗОЗА ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ

Унифицированный металлический кузов, принятый в СССР для пассажирских вагонов всех типов, относится к несущим кон­струкциям типа замкнутой оболочки с многочисленными оконными и дверными проемами в стенах. Расположение и размеры проемов обусловлены архитектурно-планировочными решениями вагонов. В вагоностроительной практике встречаются две конструктивные разновидности таких кузовов, принципиальное различие которых заключается в наличии или отсутствии хребтовой балки в сред­ней базовой части вагона. Однако все кузова одинаковы по типу несущей конструкции, в которой металлические гофрированные обшивки пола, стен и крыши, подкрепленные поперечными и про­дольными элементами жесткости, совместно образуют замкнутый контур. Этот контур рассматривают как единую несущую систему. Для кузовов такого типа характерны высокие прочность и жест­кость; они обеспечивают безопасные условия проезда пассажиров в вагонах, что подтверждает их эксплуатация.

При конструировании металлических несущих кузовов типа замкнутой оболочки помимо внешних форм выбирают также рацио­нальные формы обшивки, ее толщину, материал, геометрические параметры элементов жесткости, подкрепляющих обшивку. Ме­тоды расчета кузова как подкрепленной оболочки с вырезами подробно разработаны Е. Н. Никольским и другими специали­стами.

Важным фактором является правильное распределение металла по периметру и в различных сечениях кузова. Спроектированную конструкцию кузова оценивают также'коэффициентом g потребле­ния материала, к снижению которого следует стремиться. Коэффи­циент g можно выразить как отношения массы кузова к его длине (g₀ = G/L), к площади горизонтальной проекции кузова {g_l = G/LB) и к объему кузова (g₂ = G/LBH). Доля кузова в общей массе вагона значительна (в среднем до 30%). Поэтому снижение массы кузова, как и массы других устройств вагона, является постоянной и актуальной задачей.

При проектировании конструкций вагонов и, в частности, чх несущих элементов, подверженных различным внешним воздей­ствиям, возникает вопрос, из какого материала наиболее рацио­нально выполнить ту или иную конструкцию, чтобы ее масса была минимальной. Наиболее целесообразный материал с точки зре­ния достижения наименьшей массы элементов конструкции при

необходимой прочности выбирают по прочностно-весовым характе­ристикам (ПВХ), позволяющим судить о показателях массы де­талей без ее вычисления. Это обстоятельство, в свою очередь, дает возможность сравнить ПВХ различных материалов и выбрать наивыгоднейший, который обеспечивает минимальную массу. Наряду с этим рассматривают технологические вопросы и оцени­вают экономическую эффективность, что может скорректировать полученный результат и заставить принять материал, масса кото­рого отличается от минимальной, но оптимальна с учетом всего комплекса требований. Для некоторых видов деформаций при ста­тическом и динамическом действии сил ПВХ следующие:

Благодаря выявлению излишних запасов прочности, изыска­нию новых конструктивных решений и технологических мероприя­тий, изучению опыта эксплуатации вагона, анализу зарубежной практики, разработке уточненных методов и норм для расчета и проектирования несущих конструкций типа замкнутой оболочки за последние годы снижена масса кузовов некупейных вагонов со спальными местами и вагонов открытого типа с креслами для сидения в среднем на 17%, купейных вагонов с мягкими спаль­ными местами — более чем на 10%, почтовых — на 14%, багаж­ных — на 12% и т. д. Были упразднены стрингеры, а их функции стала выполнять сама обшивка, уменьшенная по толщине и снаб­женная необходимым количеством продольных гофров. При этом резко снизился объем сварки и правки, уменьшилась погибь обшивки, улучшились изоляционные качества вагона и коррозион­ная защита кузова. Оказалось возможным уменьшить количество поперечных балок металлического настила пола, снизить высоту шкворневых балок и т. д.

Кузов современного вагона (рис. 104) обычно расчленен на следующие конструктивно-технологические блоки, раму 1 с на­стилом пола; боковые 2, торцевые и тамбурные стены; крышу 3.

,3

17000

Рис. 104. Кузов серийного пассажирского вагона в средней зоне

Рис. 105. Рама кузова с хребтовой балкой (металлический настил пола снят)^-)

Рис. 107. Торцовая стеиа кузова

Рама (рис. 105) состоит из хребтовой балки /, проходящей по всей длине кузова, двух шкворневых 2, трех поперечных 3 и двух концевых 4 балок. Хребтовая балка 1 состоит из трех частей: средняя облегченная выполнена из швеллера №30 (ГОСТ 8240—72), а концевые усиленные — из швеллера № 30 В-1 (ГОСТ 5267—63). Стыки частей хребтовой балки расположены между шкворневыми и установленными вблизи них поперечными балками. Стыки ко­сые и выполнены в разных поперечных плоскостях рамы. Шквор­невые балки сварены из вертикальных стенок, перекрытых верх­ними и нижними листами толщиной 10 мм. Совместно они обра­зуют закрытое коробчатое переменное сечение. Все поперечные балки штампованные из листа толщиной 6 мм. В сечении они имеют вид неравнобокого уголка, высота которого уменьшается по мере удаления от хребтовой балки.

Для концевых балок применен швеллер, части которого снизу и сверху перекрыты усиливающими листами, подкрепленными угольниками и ребрами жесткости. Настил пола уложен сверх рамы и приварен к ней электродуговой сваркой. Настил предста­вляет собой три металлических листа, один из которых, располо­женный между шкворневыми балками, имеет толщину 2 мм и Для увеличения жесткости снабжен продольными гофрами. Кон­цевые листы гладкие, их толщина 3 мм. Боковыми обвязками рамы служат горячекатаные зетобразные профили (100Х75Х 75X6,5 мм), к которым приварены листы и балочки пола, уло­женные на металлический настил и соединенные с ними контакт­ной точечной сваркой.

Боковая стена (рис. 106) выполнена из трех продольных поя­сов — подоконного 1, среднего 2 и надоконного 3. Средний пояс толщиной 2 мм состоит из штампованных элементов, образующих обрамленные отгибкой оконные вырезы и гофрированные про­стенки между ними. Их стыки расположены посередине оконного проема, т. е. в зоне наименьших напряжений. Для нижних и верхних поясов использованы поставляемые металлургической промышленностью холодногнутые гофрированные профили из листовой стали толщиной соответственно 2,5 и 2 мм. Пояса кон­тактной точечной сваркой соединены внахлест и благодаря гра­ничным гофрам образуют выполняющие функции элементов жест­кости полые замкнутые профили над проемами окон и под ними. Такой тип соединения одновременно служит технологическим ком­пенсатором погрешностей линейных размеров собираемых эле­ментов по высоте. Обшивка боковой стены подкреплена попереч­ными элементами жесткости — стойками зетобразного профиля (56x45x40x3 мм), расположенными в простенках вблизи вер­тикальных кромок оконных вырезов, а также стойками у дверных проемов, которые имеют омегообразное сечение (200Х70Х50Х ХЗ мм). Свободный край надоконного пояса обшивки стены окан­тован верхней обвязкой из гнутого зетобразного профиля (50X70X20X3 мм), к которому приварены концы стоек. Все элементы жесткости приварены к листам обшивки контактной то­чечной сваркой.

Торцовая стена (рис. 107) того конца вагона, где размещено служебное отделение, собрана из листов толщиной 1,5 мм, под­крепленных промежуточными зетобразными элементами жестко­сти, и снабжена угловыми и двумя противоударными стойками из двутавра. Стойки, расположенные по обе стороны дверного проема, служат для защиты концевой части кузова от возникаю­щих в аварийных случаях больших продольных нагрузок. На этой торцовой стене предусмотрено два ящика —один для хозяйствен­ного инвентаря, другой для угля. Противоположная торцовая стена кузова таких ящиков не имеет. Стены, отделяющие тамбур от внутреннего помещения вагона, также выполнены из металли­ческих листов и подкреплены стойками в дверных проемах.

Крыша (рис. 108) представляет собой сварной каркас из дуг гнутого зетобразного профиля (45x65x40x2,5 мм), связанных по краям с боковыми обвязками углового сечения (56x56x3 мм). Боковые обвязки, в свою очередь, соединены с концевыми обвяз­ками, выполненными из швеллера. Каркас крыши обшит в сред­ней части листами толщиной 1,5 мм с продольными гофрами, а на скатах — гладкими листами толщиной 2 мм. Торцы каркаса за­крыты фрамугами, жесткость которых обеспечивают гофрирован­ные листы. Крыша имеет отверстия с горловинами, снабженными фланцами для крепления дефлекторов, а также люки, предназна­ченные для облегчения работ, связанных с монтажом и демонта­жем баков для воды, калорифера и котла водяного отопления.

Рис.!08. Поперечное сечение крыши кузова

Готовые конструктивно-технологические блоки кузова свари­вают в местах сопряжения их обвязочных элементов. Коррозион­ную стойкость кузова увеличивают, применяя для обшивочных листов низколегированные стали с присадкой меди. С этой же целью поверхности листов перед приваркой других элементов покрывают токопроводящим грунтом. Все внутренние поверхности кузова после очистки, обезжиривания и сушки покрывают грун­том ФЛ-ОЗК (ГОСТ 9109—76), а настил пола и подоконные пояса боковых стен, которые более интенсивно подвергаются корро­зии, — грунтом ВЛ-02 или ВЛ-08, а затем мастиками № 213 или № 579.

Для входа в вагон установлены подножки, перекрываемые от­кидными фартуками. На концевых балках рамы у торцовых две­рей имеются переходные площадки. Для безопасного перехода пассажиров из вагона в вагон, исключения зазоров между авто­сцепками сцепленных вагонов и создания упругой связи между ними вагоны снабжены упругими переходными площадками, укре­пленными на торцах кузова. Роль буферов выполняют пружин­ные амортизаторы, стержни которых шарнирно связаны с плоскими фигурными тарелями. Резиновое суфле с цилиндрическими бал­лонами прикреплено к металлической раме на торцовой стене, обрамляющей верхнюю и боковые стороны проема двери. В сво­бодном состоянии суфле выступает за пределы оси сцепления автосцепок на 65 мм, что обеспечивает надлежащее уплотнение баллонов у сцепленных вагонов.

Металлический кузов без хребтовой балки по своей принци­
пиальной несущей схеме аналогичен рассмотренному выше кузову.
Главное их различие состоит в ином конструктивном решении
рамы, при котором (рис. 109) хребтовая балка на участке между
шкворневыми балками отсутствует. В связи с этим приходящиеся
на боковые обвязки нагрузки значительно увеличиваются, что
вынуждает выполнять обвязки из более мощного профиля. Весьма
развита консольная часть рамы, так как она призвана восприни­
мать продольные силы и передавать их на боковые стены кузова.
Конструктивно лобовая, концевая и шкворневая балки, а также
раскосы объединены в единый узел, так как сверху и снизу они
перекрыты листами толщиной 10 мм. Листы имеют вырезы, форма

23U60

которых повторяет промежутки, образованные перечисленными элементами. Поперечные балки рамы корытообразного профиля расположены между шкворневыми балками и приварены концами к боковым обвязкам. К указанным балкам приварен настил пола, выполненный из стального листа толщиной 2,5 мм со сплошными продольными трапециевидными гофрами.

Рамы такого типа выгодно отличаются по своим технико-эко­номическим показателям и хорошо зарекомендовали себя в экс­плуатации на железных дорогах. Поэтому такое конструктивное решение рамы целесообразно использовать во вновь создаваемых пассажирских вагонах.

В настоящее время, когда почти исчерпаны излишние запасы прочности, нельзя ожидать снижения массы несущих конструкций пассажирских вагонов без применения для их изготовления новых материалов, в частности таких, как алюминиевые сплавы и нер­жавеющие стали. Это позволит также повысить коррозионную стойкость и надежность кузовов пассажирских вагонов.

Несущие конструкции, изготовленные из алюминиевых спла­вов, отличаются низким модулем упругости и обладают большей, по сравнению со стальным кузовом, энергоемкостью. Высокая коррозионная стойкость сплавов к атмосферным воздействиям и реагентам, корродирующим углеродистую сталь, позволяет отказаться от наружной окраски кузовов. Алюминиевые сплавы хорошо поддаются штамповке и прессованию. Это обстоятельство открывает широкие возможности создания деталей сложной кон­фигурации, объединения их в блоки и панели, что, в свою очередь, позволяет рационально использовать материал, получить констру к-260
ции высокой технологичности при значительно меньшем объеме сборочно-сварочных работ и лучшем товарном виде.

Отечественная вагоностроительная промышленность накопила определенный опыт создания пассажирских вагонов, в несущих конструкциях которых широко применены алюминиевые сплавы. Первая модель (1971 г.) — с салоном (длина 23,6 м) открытого типа и местами для сидения; вторая модель (1963 г.) — с салоном (длина 26 м) купейного типа и спальными местами; третья модель (1969 г.) — с салоном (длина 23,6 м) некупейного типа и спаль­ными местами; четвертая мод. РТ-200 (1972 г.) — с салоном (длина 26,38 м) открытого типа и местами для сидения. Кузова этих ва­гонов, построенных КВЗ, имеют конструкцию типа замкнутой оболочки с вырезами, в которой использована гофрированная обшивка, подкрепленная поперечными элементами жесткости.

В опытном вагоне первой модели кузов полностью выполнен из алюминиево-магниевого сплава АМгб и сварен дуговой элек­трической сваркой в среде аргона. Конструкция этого вагона была принята подобной серийным стальным конструкциям, но рама не имела хребтовой балки. Применение алюминиевых спла­вов позволило снизить массу кузова на 6,3 т (примерно на 40%) по сравнению с массой кузова из стали. Вторая модель вагона имела кузов комбинированной конструкции. Стены и крыши были изготовлены из алюминиевого сплава АМгб, рама — из низколе­гированной стали 09Г2, а настил пола из стали 15. Листы обшивки во всех конструктивно-технологических блоках (кроме консоль­ных частей рамы) были изготовлены гофрированными, продоль­ные элементы жесткости — из гнутых профилей, а стойки и дуги крыши — прессованными. Рама не имела хребтовой балки в сред­ней части. Боковые стены и обвязки рамы были соединены заклеп­ками с использованием полос из алюминиевого сплава АМгб, приваренных к листам обшивки и стойкам стен. Края листов были также приклепаны к нижним полкам обвязок. Контактные поверх­ности стальных обвязочных зетобразных профилей были оцинко­ваны и затем покрыты грунтом, который также нанесен и на ниж­ние поверхности алюминиевых полос.

Использование рамы из стали было продиктовано стремлением уменьшить потребление алюминиевых сплавов и снизить этим срок окупаемости вагона. Однако конструкция кузова из разно­родных материалов обладает следующими недостатками: исклю­чает возможность получения высокой энергоемкости, как при цель-ноалюминиевом кузове; возникают дополнительные температурные напряжения вследствие различных коэффициентов линейного расширения использованных материалов. Исследования такого вагона на прочность показали, что сталеалюминиевый кузов не обеспечивает равномерности передачи сжимающих сил на'среднюю часть рамы. В технологическом отношении клепано-сварные кон­струкции с учетом необходимости защиты от коррозии мест кон­тактов стали и алюминия не выявляют преимуществ этой модели.

Рис. 110. Сечение цельноалюииниевого кузова (третья модель)

Третья модель вагона, построенная на базе типового внутрен­него оборудования (вагон некупейного типа), имеет кузов без хребтовой балки (рис. 110), изготовленный полностью из алюми­ниевых сплавов. Номенклатура алюминиевых сплавов расши­рена, лучше использованы преимущества матричного прессования профилей, для изготовления которых применен сплав 1915Т, отличающийся повышенными прочностными и технологическими свойствами. Обшивочные листы, выполненные из алюминиево-магниевого сплава АМгб, также имеют продольные гофры. Однако для этих листов избрана единая трапециевидная форма, что позво­лило увеличить их жесткость. Стойки боковых и торцовых стен, дуги крыши, поперечные балки пола, элементы центральной балки

Рис. 111. Сечение цельноалюииниевого кузова (четвертая модель)

в консольных частях рамы и продольные обвязки выполнены из прессованных профилей. Масса кузова в этом конструктивном исполнении оказалась на 40% меньше, чем масса стального кузова вагона ЦМВО-66 серийного производства. У кузова этой модели ширина на уровне верхних обвязок на 135 мм меньше. Трапецие­видное сечение дает возможность улучшить аэродинамические качества вагона и несколько снизить его центр тяжести.

Четвертая модель вагона РТ-200 с цельноалюминиевым кузо­вом предназначена для скоростных поездов. По этому образцу построена опытная партия вагонов. Увеличенная длина и база

вагона вызвали необходимость обеспечить требуемую изгибную жесткость кузова. С этой целью средняя часть вагона снабжена несущим кожухом-обтекателем длиной 8,3 м и высотой 0,73 м, значительно увеличивающим поперечное сечение кузова (рис. 111). За пределами кожуха-обтекателя установлены подъ­емные фальшборта. Для доступа к подвагонному оборудованию есть люки в обтекателе. Остальная несущая часть кузова решена идентично конструкции третьей модели.

По-иному расположены раскосы в консольной части рамы, которые с целью создания лучших условий для передачи продоль­ных усилий на боковые стены кузова направлены под углом от швеллеров концевых балок к средней зоне каждой шкворневой балки. Боковые обвязки рамы имеют П-образную форму с отбор­тованными нижними горизонтальными полками и совместно с об­шивочными листами боковых стен образуют полые прямоугольные профили.

В последние годы идут большие работы по выбору и исполь­зованию для несущей конструкции кузова экономнолегированной нержавеющей стали и других сталей, обладающих повышенными коррозионными и прочностными свойствами. Применение таких сталей позволит резко снизить потребление материала и улучшить технико-эксплуатационные показатели вагона. По данным Кали­нинского филиала ВНИИВ вес сварного кузова некупейного ва­гона со спальными местами, изготовленного из сталей 10Х14Г14Н4Т (обшивка пола, стен и крыши) и 10ХНДП (элементы жесткости) на 3 тс меньше, чем вес кузова вагона ЦМВО-66 серийного про­изводства. Представляет интерес работа по использованию в от­дельных узлах кузова стеклопластиков и других пластмасс (на­пример, трехслойной конструкции пола вагона, металлических элементов консольной части рамы в сочетании со стеклопластиком на основе полиэфирной смолы и др.).

Дата добавления: 2015-08-18