Тележки первой половины двадцатого века

В 1902 г. для четырехосных крытых вагонов и платформ была построена двухосная тележка (рис. 3.1) на спиральных рессорах. Нижний балансир этой тележки, изогнутый подобно балансиру пульмановской тележки, был связан поперечной балкой с таким же балансиром другой сто­роны. По концам к нему жестко прикреплялись буксы нормального типа, имевшие для этого соответственные приливы. Шкворневый брус склепывался из двух коробчатых балок. Нижний брус и буксы свя­зывались верхним поясом из полосового железа. Между балансиром и шкворневым брусом были помещены четыре спиральные пружины с каждой стороны.

Рисунок 3.1 Тележка постройки 1902 г.

Вследствие тяжести, трудной и дорогостоящей поковки нижнего балансира тележка эта не получила распространения. Более широкое распространение получила диагональная тележка, построенная в 1902 г. (рис. 3.2). Две боковины из полосового железа, жестко связанные с коробчатыми буксами, имели связь обеих сторон при помощи поперечных полос, сделанных из листового железа, укрепленного уголками жесткости и косынками. Шкворневой брус с пятой и ползунами опирался на четыре спиральные пружины с каждой стороны. Такие же тележки строились и на поперечных плоских рессорах экипажного типа. Тормозные колодки помещались между колесами, имевшими одностороннее торможение. Тара нетормозной тележки составляла 3,4 т, а тормозной 3,7 т.

Рисунок 3.2 Диагональная тележка

Другая грузовая тележка системы Фокс-Арбеля (смотри рис. 3.3), использовалась под большегрузными вагонами. Тележка имела штампованные листовые боковины с отогнутыми бортами для увеличения жесткости, связанные коробчатыми балочками, на которых укреплялись тормозные подвески, штампованная шкворневая пята и ползуны. Помещенные не по оси давления спиральные рессоры вызывали искривление и трещины в рамах тележки, делая работу ее не вполне удовлетворительной.

Рисунок 3.3 Тележка системы Фокс-Арбеля

Под четырехосными вагонами-цистернами подъемной силой 25 и 30 т и применялись тележки, имеющие штампованные листовые боковины с отогнутыми бортами и двойное подвешивание, осуществляемое при помощи балансира со спиральными пружинами. Торможение колес было одностороннее внутреннее. Неточное давление боковин этой тележки на оси также вызывало трещины и искривления в них.

Несмотря на простоту конструкции, такие тележки не могли выдерживать большие осевые нагрузки, имели недостаточную надёжность и были слишком сложны в обслуживании и ремонте, поэтому следующим этапом развития стала разработка тележек с литыми боковыми рамами.

Новые большегрузные вагоны советской постройки потребовали и новых тележек для них. Преимущества диагональной тележки американской системы для товарных вагонов позволили избрать ее как основной тип для вагонов советских железных дорог. Такая тележка, известная под названием тележки Даймонд (рис.3.4), как стандартная предназначалась для большинства товарных крытых четырехосных вагонов грузоподъемностью 50 и 60 т, платформ, хопперов, гондол, а также четырехосных вагонов-ледников.

Рисунок 3.4 Тележка Даймонд

Тележки эти построены двух типов: а) железные сборные с коробчатыми буксами, зажатыми в поясах тележки, с расстоянием между осями 1800 и 1905 мм и б) со стальными литыми боковинами с расстоянием между осями 1750 мм. Неудовлетворительная служба первых тележек, выразившаяся в обрыве поясов, полной осадке рессор, появлении трещин в поперечных балках и расстройстве скреплений заставила переконструировать тележку в сторону ее усиления и включения фасонных стальных отливок. В подобной тележке, показанной на рис. 3.5, поставлена комбинированная рессора, сущность которой состоит в том, что вместе со спиральными витыми пружинами под шкворневой балкой работает небольшая поперечная рессора из плоской стали.

Рисунок 3.5 Тележка Даймонд с комбинированной рессорой

Учитывая сложность изготовления и ремонта поясных тележек, а также увеличение нагрузок воспринимаемых ходовыми частями надежность поясных тележек становится недостаточной. В связи с чем их стали заменять тележками с литыми несущими элементами.

С 1937 года Уралвагонзавод начал выпуск тележек с литыми боковыми рамами и надрессорными балками. Они имели одну ступень подвешивания – центральную, состоящую из четырёх пружин и одной эллиптической рессоры. Диаметр колёс был уменьшен с 1050 до 950 мм. Также за счёт уменьшения диаметра колёс стало возможным уменьшить базу тележки до 1800мм.

Тележка УВЗ (модель 1937 г.) показанная на рисунке 3.6 имела боковины, отлитые отдельно от корпусов букс, а буксы в свою очередь вставляются в специальные гнёзда, что облегчает выкатку колёсных пар. Поперечные связи в этой тележке такого же типа, как и в поясных. Литые надрессорные балки выполнены по форме бруса равного сопротивления изгибу и имеют коробчатое замкнутое сечение. Также эта тележка имеет нижний подрессорный брус, который применялся для уменьшения забегания боковых рам относительно друг друга

Рисунок 3.6 Тележка УВЗ

С целью снижения веса тележки была разработана тележка М-44 (модель 1944 г.) которая имела боковую раму, отлитую заодно с буксами для уменьшения массы (рис. 3.7). В ней была упразднена нижняя поперечная связь (подрессорная балка) и соединение надрессорной балки с боковинами производится цилиндрическими вогнутыми поверхностями колонок, в которые входят выпуклые цилиндрические приливы надрессорной балки. Перемещения боковин ограничиваются радиально расположенными упорными буртами надрессорной балки. Упразднение подрессорной балки, а также отливка корпусов букс заодно с боковыми рамами уменьшают вес необрессоренных частей тележки на 275 кг.

Рисунок 3.7 Тележка модели М-44

Однако такая конструкция оказалась нетехнологичной и сильно затрудняла замену колёсных пар в эксплуатации.

С учётом этого недостатка в 1950 г. была выпущена тележка МТ-50 (рис.3.8), в которой буксы и боковая рама отливались отдельно, что намного упростило замену колёсных пар. Эта тележка имеет боковую раму подобную боковине тележки УВЗ, однако соединение надрессорной балки с боковой рамой устроено так же как на тележке МТ-44

Рисунок 3.8 Тележка МТ-50

Бессвязевые тележки свободны от недостатков, свойственных тележкам с поперечными связями (появление трещин в связях), но устранение этих связей создаёт условия для перекоса колёсных пар (15-20 мм на сторону), что ускоряет износ поверхности катания, гребней колёс, подшипников и осевых шеек.

Основной недостаток тележек с листовыми рессорами – малый статический прогиб, всего 18 мм. Это накладывало серьёзные ограничения на скорость движения, поэтому возникла необходимость разработки новой тележки с увеличенным статическим прогибом.

4. Тележка модели ЦНИИ – Х3 (18-100) и другие типовые тележки

В 1955 году было начато серийное производство тележки 18-100 (рис. 4.1, 4.2), которая была разработана с учётом существовавших на то время характеристик верхнего строения пути и норм содержания рельсовой колеи. Первоначально тележка комплектовалась буксами скольжения. Во время перехода на буксы качения буксовый проём тележки подвергся изменению.

Рисунок 4.1 Тележка ЦНИИ-Х3 (модель 18-100) с буксами скольжения

Рисунок 4.2 Тележка модели ЦНИИ-Х3 (18-100) с буксами качения

Тележка модели 18-100 состоит из литой надрессорной балки, двух литых боковым рам, колёсных пар с подшипниками качения и других элементов.

Тележка имеет одну ступень подвешивания – центральную, состоящую из 7 двухрядных пружин (число которых можно сократить до 5 для снижения жесткости) и фрикционного клинового гасителя колебаний (по два клина на каждую боковую раму). Кузов вагона опирается на подпятник надрессорной балки, а между скользунами рамы вагона и тележки имеется зазор. На типовые тележки устанавливаются клинья, изготовленные из стали, однако, эксплуатировались и тележки с чугунными клиньями, обладающими меньшим коэффициентом трения (0,15 против 0,25).

Вертикальные нагрузки в тележке передаются от пятника вагона на подпятник надрессорной балки, далее через цилиндрические двухрядные пружины на боковые рамы и через опорные поверхности на корпуса букс. Колёсные пары удерживаются в буксовом проёме челюстями.

На основе тележек модели 18-100 изготавливались четырёхосные тележки модели 18-101, состоящие из 2-х тележек 18-100 и штампосварной соединительной балки (рис. 4.3).

Рисунок. 4.3 Четырёхосная тележка модели 18-101

Соединительная балка такой тележки изготавливалась либо литой конструкции, либо штампосварной (рис. 4.4) из прокатной стали 09Г2Д.

Рисунок. 4.4 Штампосварная соединительная балка тележки 18-101

Соединительная балка штампосварной конструкции состоит из штампованных элементов: верхнего листа 1 толщиной 16 мм, нижнего листа 2 толщиной 20 мм, четырех опор крайних скользунов 5, двух крайних пятников 4 и одного центрального подпятника 8. Подпятник приваривается к верхнему листу балки, а крайние пятники - к нижнему.

Крайними пятниками 4 балка опирается на подпятники двухосных тележек. Центральный подпятник 8 тележки со шкворневым отверстием является опорой пятника рамы вагона. Балка усилена продольными ребрами жесткости 3 и поперечными 7. По бокам средней части балки приварены центральные скользуны 6, которые являются дополнительными опорами кузова при вписывании вагона в кривые участки пути при проходе стрелочных переводов.

Специалистами МИИТа разрабатывалась четырехосная тележка с опиранием на скользуны двухосных типовых тележек (рис. 4.5) с улучшенными динамическими качествами.

Рисунок 4.5 Четырехосная тележка с опиранием на скользуны двухосных тележек

В конструкции тележки применена облегченная соединительная балка, непосредственно к которой крепятся тормозные цилиндры с рычажной передачей (рис. 4.6).

Рисунок 4.6 Соединительная балка четырехосной тележки с опиранием на скользуны

Балансирная система опирания кузова на тележку способствует устойчивому движению вагона при высоких скоростях. В конструкции тормозной системы тележки применен индивидуальный привод на каждую двухосную тележку.

Кроме двухосных и четырехосных тележек была создана трехосная тележка УВЗ-9М (модель 18-102), которая служит для подкатки под грузовые вагоны грузоподъемностью 93 – 95 т, а также под специальный подвижной состав. По сравнению с другими типами трехосных тележек тележка УВЗ-9М (рис. 4.7; 4.8) имеет определенное преимущество. Ее рессорное подвешивание позволяет добиться большего запаса устойчивости от схода колесной пары с рельсов при движении в порожнем состоянии со скоростью выше 90 км/ч. Пружины взаимозаменяемы с пружинами тележки 18-100. Общий недостаток трехосных тележек — высокая трудоемкость, сложность технического обслуживания, особенно средней колесной пары. Такая тележка предназначена для шестиосных вагонов отечественных железных дорог и имеет четыре боковые рамы 2 и 6, три колесные пары с буксами 1 и 5, два балансира 4, шкворневую балку 9 с подпятником 8, две надрессорные балки 7, четыре комплекта рессорного подвешивания 3 и тормозную рычажную передачу.

Рисунок 4.7 Тележка модели УВЗ-9М (18-102)

Рисунок 4.8 Тележка модели УВЗ-9М (18-102)

Тележка УВЗ-9М имеет одну ступень подвешивания — центральную. В каждой боковой раме (отдельной) установлено 4 двухрядные цилиндрические рессоры и одна однорядная (передняя) с фрикционным гасителем колебаний внутри (рис. 4.9).

1 – прокладка; 2 – нажимной конус; 3 – раздвижные фрикционные клинья; 4 – опорное кольцо; 5 – пружина; 6 – стакан.

Рисунок 4.9 Фрикционный гаситель колебаний тележки УВЗ-9М

Разрабатывались и другие варианты трёхосных тележек как с центральным, так и с надбуксовым подвешиванием, но распространения они не получили.

Для рефрижераторного подвижного состава была разработана тележка модели КВЗ-И2 (рис. 4.10), представляющая собой пассажирскую тележку ЦМВ с уменьшенной базой. Благодаря более мягким рессорам (по сравнению с рессорами типовых грузовых тележек) значительно увеличен статический прогиб тележки, что способствует уменьшению воздействия динамических сил на внутреннее оборудование рефрижераторного подвижного состава.

Рисунок 4.10 Тележка КВЗ-И2

Рессорное подвешивание в тележке КВЗ-И2 двухступенчатое: в центральном подвешивании имеются две замкнутые пятирядные листовые рессоры системы Галахова, а в надбуксовом — однорядные цилиндрические рессоры. Гашение колебаний в надбуксовом подвешивании отсутствует.

Вертикальная нагрузка передаётся с кузова вагона через узел пятник – подпятник на надрессорню балку тележки, далее через листовые рессоры на люльку, закреплённую на раме тележки. С рамы нагрузка через однорядные цилиндрические рессоры надбуксового подвешивания передаётся на приливы корпусов букс. Колёсные пары связаны с рамой тележки при помощи шпинтонов.

Тормозная рычажная передача тележки выполнена с двухсторонним нажатием тормозных колодок на поверхность катания колеса.

Тележка модели 18-115 (рис. 4.11) с улучшенными динамическими характеристиками используется в специализированных грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч.

Рисунок 4.11 Тележка модели 18-115

Опирание в тележке модели 18-115 осуществляется на подпятник и скользуны постоянного контакта. Упруго-фрикционный скользун (рис. 4.12) состоит из Г-образной плиты, опирающейся на ребро верхнего пояса надрессорной балки. Фрикционный клин, взаимодействующий с наклонной площадкой плиты, опирается на пружину, которая в нижней части фиксируется приваренной к плите бонкой. Верхние опорные поверхности фрикционных планок в свободном состоянии выступают над плоскостью подпятника на 6 – 12 мм, что регулируется прокладкой. Крепление фрикционной планки и регулировочных прокладок к клину осуществляется болтами с потайными головками.

Рисунок 4.12 Упругофрикционный скользун тележки модели 18-115

Боковая рама тележки модели 18-115 опирается на корпус буксы через адаптер и резиновую прокладку переменной толщины. Центрирование и фиксация адаптера в буксовом проеме осуществляется благодаря специальным выступам, входящим в соответствующие выемки челюстей.

Рессорное подвешивание тележки модели 18-115 располагается по типу тележки ЦНИИ-Х3 (18-100). В качестве гасителя колебаний использован усеченный фрикционный клин, наклонная площадка которого развернута под углом 60^о к продольной оси тележки, что обеспечивает лучшую связь боковых рам, чем у тележки модели 18-100.

Специалистами ОАО «НПК Уралвагонзавод» была разработана тележка модели 18-578 (рис. 4.13) с осевой нагрузкой 23,5 тс, рассчитанная на повышение межремонтных пробегов грузовых вагонов до 500 тыс. км и увеличение гарантийного срока эксплуатации до 4 лет.

Рисунок 4.13 Тележка модели 18-578

В новой тележке изменена конфигурация боковой рамы в концевой части (коробчатое сечение вместо двутаврового), а также в зонах проема центрального подвешивания и кронштейнах крепления тормозного оборудования. Для повышения износостойкости трущихся рабочих поверхностей между клином и боковой рамой установлена составная фрикционная планка из стали, а в буксовом узле — съемные накладки с креплением через технологическое отверстие. В подпятнике размещена съемная чаша из стали, для которой используется смазка из композиционного твердосмазочного материала.

Центральное рессорное подвешивание тележки, состоящее из комплекта пружин и фрикционных клиновых гасителей колебаний, существенно не отличается от подвешивания тележки модели 18-100. Комплект пружин имеет силовую характеристику, обеспечивающую увеличенный статический прогиб, который под действием веса порожнего вагона составляет 13 мм, а груженого – 68 мм. Фрикционные клинья изготавливаются из высокопрочного чугуна. Для защиты от износа наклонной поверхности надрессорной балки на клине установлена сменная износостойкая полимерная накладка.

Тележка модели 18-578 комплектуется упруго-катковыми скользунами фирмы «Стаки» постоянного контакта.

В начале 2000-х гг. ОАО «НПК Уралвагонзавод» разработал тележку с нагрузкой 25 тс/ось модели 18-194-1 (рис. 4.14), предназначенную для подкатки под вагоны повышенной грузоподъемности. Конструкция тележки заимствована у тележки модели 18-578. Увеличение осевой нагрузки достигается за счет увеличения площади сечений несущих элементов тележки и применении колесных пар, рассчитанных на большую нагрузку.

Рисунок 4.14 Тележка модели 18-194-1

Вертикальная нагрузка с боковых рам тележки передаётся на наружные кольца кассетных подшипников через стальные адаптеры с полимерными вибропоглотителями. Для предотвращения выпадения адаптеров при подпрыгивании тележки на сортировочных горках предусмотрены блокираторы, крепящиеся к буксовому проёму при помощи болтов.

На тележки модели 18-194-1 устанавливаются упруго-катковые скользуны фирмы «Стаки» или упругие скользуны постоянного контакта.

Дата добавления: 2015-09-06