ФГБ ОУ ВПО «московский государственный университет путей сообщения»

ФГБ ОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

Тележки грузовых вагонов.

Этапы развития конструкции.

Методические указания

к лабораторной работе по дисциплинам «Вагоны. Общий курс» и «Подвижной состав железных дорог»

Москва – 2013

ФГБ ОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

Тележки грузовых вагонов.

Этапы развития конструкции.

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний для студентов специальности «Вагоны»

Москва – 2013

УДК 629.46

Т 31

Филиппов В.Н., Козлов И.В., Курыкина Т.Г., Подлесников Я.Д. Тележки грузовых вагонов. Этапы развития конструкции: Методические указания. – М.: МИИТ, 2013 – 64 с.

Рассмотрено устройство тележек пассажирских вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 мм стран СНГ, а также этапы развития конструкции.

© ФГБ ОУ ВПО «Московский

государственный университет

путей сообщения», 2013

Содержание

Введение___________________________________5

1. Классификация тележек_____________________6

2. Первые тележки железных дорог России________9

3. Тележки первой половины двадцатого века_____13

4. Тележка модели ЦНИИ-Х3 (18-100) и другие типовые тележки__________________________23

5. Нетиповые тележки________________________39

6. Иностранные тележки, внедряемые на сети железных дорог Российской Федерации_______54

7. Задание для студентов_____________________62

ВВЕДЕНИЕ.

Значительное место в изучении курса «Подвижной состав железных дорог» занимает изучение устройства грузовых и пассажирских вагонов. При этом необходимо помнить, что вагоном является единица подвижного состава, предназначенная для перевозки грузов или пассажиров, и независимо от назначения вагонов, любой вагон состоит из кузова, ходовых частей, ударно-тяговых приборов и тормозного оборудования. Целью данного методического пособия является оказание помощи студентам в изучении общего устройства тележек грузовых вагонов и ознакомление с этапами их развития связанными с повышением нагрузок и скоростей движения, а также выявление общих тенденций в проектировании и преемственности отдельных удачных конструктивных решений, ознакомление с перспективами развития тележек при повышении скоростей движения.

В процессе развития конструкции грузовых вагонов они были как тележечные, т.е. кузов опирался на тележки, так и безтележечные, и при этом кузов опирался на отдельные колёсные пары. Однако и первые грузовые вагоны, построенные в России, и практически весь парк современных грузовых вагонов имели и имеют двухосные тележки.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕЛЕЖЕК.

Тележки служат для направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок от кузова на путь, а также восприятия тормозных сил и обеспечения движения вагона с минимальным сопротивлением и необходимой плавностью хода.

Тележки грузовых вагонов классифицируются по следующим признакам: назначению, числу осей, устройству рессорного подвешивания, способу передачи нагрузки от кузова на ходовые части, а также от надрессорной балки на раму тележки, устройству буксовой связи и конструкции рамы.

По числу осей тележки бывают двух-, трёх-, и четырёхосные. Наибольшее распространение для грузовых вагонов получили двухосные тележки.

В зависимости от устройства рессорного подвешивания тележки могут быть с одно- и двухступенчатым подвешиванием. Тележки грузовых вагонов строятся в настоящее время с одноступенчатым подвешиванием (буксовым или центральным), что обусловлено ограничением прогиба рессорного комплекта при загрузке вагона. Исключением являются тележки рефрижераторных вагонов, имеющие двухступенчатое рессорное подвешивание (тележка КВЗ-И2).

По способу передачи нагрузки от кузова тележки различаются: с опиранием кузова на подпятник тележки с зазорами в скользунах, с опиранием кузова на подпятник тележки и частично на упругие скользуны, с опиранием кузова непосредственно на скользуны тележек и со схемой опирания кузова на упругие элементы тележки.

По способу передачи нагрузки от надрессорной балки на раму тележки могут изготовляться с непосредственной передачей нагрузки, когда надрессорная балка жёстко опирается на две боковые рамы или через упругие элементы; безлюлечной конструкции с центральным подвешиванием, когда надрессорная балка опирается на две боковые балки рамы через комплекты рессор; с люлькой, когда надрессорная балка опирается через комплекты рессор на люльку, шарнирно связанную с рамой.

По способу связи рамы с колёсными парами тележки бывают (рис.1.1): с непосредственной связью (рис. 1.1.а), когда рама свободно опирается на буксы; с упругочелюстной балансирной связью (рис. 1.1.б), когда рама опирается на буксы через пружины и балансиры; с шпинтонно-пружинной бесчелюстной связью (рис. 1.1.в), когда рама опирается через пружины на кронштейны корпуса буксы — в тележках пассажирских вагонов; с поводково-бесчелюстной связью (рис. 1.1.г), когда рама опирается на кронштейны корпуса буксы через пружины и дополнительно связана с ней продольными поводками. В тележках грузовых вагонов может применяется схема с рычажно-бесчелюстной связью (рис. 1.1.д), когда рама опирается на один из кронштейнов корпуса буксы через пружину, а с другой стороны она связана с рычагом корпуса буксы.

Рисунок 1.1. Способы связи рамы с колёсными парами.

Также важным фактором является конструкция связи колёсной пары с рамой тележки. Этот узел оказывает существенное влияние на величину горизонтальных поперечных сил и виляние колёсных пар.

Для того, чтобы тележки обеспечивали требуемые ходовые качества вагону, они должны иметь рациональную конструктивную схему и оптимальное значение параметров рессорного подвешивания.

В настоящее время подавляющее число грузовых вагонов имеют двухосные тележки, состоящие из следующих основных частей:

- надрессорной балки с подпятником и скользунами;

- двух боковых рам;

- рессорного комплекта;

- колёсных пар с буксовыми узлами:

- тормозного оборудования.

2. ПЕРВЫЕ ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИИ.

Первые тележки, используемые под товарными вагонами были сконструированы американским инженером Уайненсом (рис. 2.1) Она состояла из двух колёсных пар, на наружные шейки которых были надеты две коробчатые буксы простейшего типа с медными подшипниками. Буксы обеих осей при помощи болтов снизу связывались продольным брусом из полосового железа. Расстояние между осями составляло 1228 мм. В углубления верхней части букс вкладывались концы выгнутой вверх продольной листовой рессоры из плоской стали толщиной 12,5 мм и шириной 102 мм. К средней части рессоры двумя хомутами прикреплялся поперечный деревянный брус, армированный железом. В брусе имелось отверстие для шкворня и ползуны по краям. На этот брус опирался кузов вагона, имевший для этого особый надтележечный брус.

Рисунок 2.1. Тележка первых вагонов конструкции Уайненса.

Колёса у тележки были сплошные, отлитые из чугуна. Буксы смазывались говяжьим салом и сурепным маслом. Тара тележки составляла 3,8 т. при диаметре колёс 915 мм. Тележки эти были очень жёсткими, так как имели только упорные рессоры без подвески на них кузова. В таком виде тележки работали до 1863 г., когда конструкция их была улучшена. Вместо нижнего продольного бруса был установлен верхний брус, прочно связанный с буксами, имеющий загнутые кверху концы, к которым на серьгах подвешивалась продольная выгнутая кверху рессора с загнутыми ушками у верхнего листа. Опорный шкворневой брус тележки остался без изменений.

Такое усовершенствование оказало огромное влияние на работу тележки. Подвески смягчили передачу жёстких ударов кузову и позволили ему покачиваться на них при передаче ударов колёс о стыки рельсов. Тележка с подвешенным кузовом при движении стала более спокойной.

В 70-х годах начальником Александровского завода инженером Рехневским была спроектирована тележка новой системы (рис. 2.2). К жёсткому соединявшему буксы брусу была на серьгах подвешена продольная рессора. На эту рессору, обращённую выгнутой стороной кверху, опиралась другая плоская рессора, выгнутая в противоположную сторону, на которой лежал шкворневой брус с ползунами. К ней же на серьгах подвешивался кузов вагона.

Рисунок 2.2. Тележка системы Рехневского.

На тележке инженера Рехневского впервые было осуществлено двойное подвешивание вагона на рессорах, чем ослаблялись толчки и достигался более плавный ход вагона. Она была поставлена под многими пассажирскими вагонами Петербурго-Московской ж. д. Распространения тележка Рехневского не получила, так как четырёхосные вагоны в это время уже не строились.

Попытки введения с 1902 г. товарных вагонов большей подъемной силы, чем нормальный тип двухосного вагона грузоподъемностью 12,5-15 т, вызвали постройку нескольких новых тележек. Поясные тележки получили широкое распространение благодаря простой конструкции.

Основными особенностями таких тележек является наличие:

- надрессорной балки с подпятником и скользунами;

- двух боковых рам с проёмами для рессорных комплектов, собираемых из стальных пластин – поясов;

- одной ступени подвешивания – центральной, в которой устанавливались четыре двухрядные пружины, к которым после 1936 года добавляли эллиптическую рессору.

3. 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, укреп ленного 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 из 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.

5. НЕТИПОВЫЕ ТЕЛЕЖКИ.

Проявившаяся в 1960-х годах тенденция по изменению инерционных параметров рельсовой колеи за счёт внедрения железобетонных шпал и рельсов тяжёлого типа способствовала началу работ по созданию тележек грузовых вагонов с надбуксовым и двухступенчатым рессорным подвешиванием.

Были спроектированы тележки УВЗ-1, УВЗ-2, УВЗ-4, УВЗ-6 и ряд других с двухступенчатым подвешиванием (надбуксовым и центральным). За счёт применения двух ступеней подвешивания значительно снизилась масса неподрессоренных частей, что положительно повлияло на динамические качества тележки.

Тележка УВЗ-1 (рис. 5.1) имеет две ступени подвешивания: центральную с листовой эллиптической рессорой и надбуксовую с однорядными цилиндрическими рессорами, внутри которых размещаются фрикционные гасители колебаний (рис. 5.2). Рама тележки нежесткого типа изготавливалась литьем. На надрессорной балке имелись приливы бесконтактных скользунов. Тормозная рычажная передача тележки обеспечивала двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо.

Рисунок 5.1. Тележка УВЗ-1

Рисунок 5.2. Фрикционный гаситель колебаний буксовой ступени подвешивания тележки УВЗ-1.

Тележка модели УВЗ-2 (рис. 5.3) также имеет две ступени подвешивания. В центральной ступени размещаются восемь двухрядных цилиндрических рессор (по 4 в каждой боковине). В надбуксовой ступени вертикальная нагрузка от боковой рамы тележки передается на приливы корпусов букс через однорядные цилиндрические рессоры с фрикционными гасителями колебаний.

Рисунок 5.3. Тележка модели УВЗ-2.

Рама тележки УВЗ-2 нежесткого типа изготавливалась литьем. На надрессорной балке имеются приливы бесконтактных скользунов.

Тележка модели УВЗ-3 (рис. 5.4) имела только одну ступень подвешивания, двустороннее нажатие тормозных колодок и систему гашения колебаний как на типовой пассажирской тележке КВЗ-ЦНИИ (фрикционные клинья с фрикционными втулками и резиновые упругие элементы).

Рисунок 5.4. Тележка УВЗ-3.

Тележка модели УВЗ-4 (рис. 5.5) имела двухступенчатое рессорное подвешивание, двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо и представляла собой доработанную тележку УВЗ-2. Фрикционные гасители колебаний также располагаются в надбуксовой системе подвешивания.

Рисунок 5.5. Тележка УВЗ-4.

Тележка модели УВЗ-6 (рис. 5.6) отличается от предыдущих разработок односторонним нажатием тормозных колодок, отсутствием гасителей колебаний в надбуксовой ступени и применением в центральной ступени резиновых упругих элементов. Перемещения корпуса буксы в горизонтальной плоскости ограничены челюстью. Скользуны используются типовые бесконтактные.

Рисунок 5.6. Тележка УВЗ-6.

Позже эта тележка была доработана, и на ее базе создана тележка модели УВЗ-6КМ (рис. 5.7). В этой тележке рессорное подвешивание выполнено двухступенчатым: в центральной ступени размещаются резиновые упругие элементы, а в надбуксовой — двухрядные цилиндрические рессоры с фрикционным клиновым гасителем колебаний. Перемещение корпуса буксы в горизонтальной плоскости ограничено с одной стороны (наружной) челюстью, а с другой (внутренней) — фрикционным клином. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием колодок на колесо. В этой тележке применены упруго-фрикционные скользуны постоянного контакта аналогичные скользунам тележки модели 18-115.

Рисунок 5.7. Тележка УВЗ-6КМ.

В научно-техническом центре «Скоростной подвижной состав» МИИТа совместно с конструкторами ОАО «Мордовская вагоностроительная компания» (г. Рузаевка) разработана тележка нового поколения ДП-1 (рис. 5.8) с жесткой Н-образной рамой, осевой нагрузкой 23,5 тс/ось и рассчитанная на скорость движения до 120 км/ч.

Рисунок 5.8. Тележка модели ДП-1.

Конструкция тележки ДП-1 заимствована у получивших широкое распространение в Европе тележек серии Y-25. Рама выполнена штампосварной. Рессорное подвешивание одноступенчатое надбуксовое с фрикционным клиновым гасителем колебаний. Корпус буксы перемещается в вертикальной плоскости по направляющим челюстям и имеет ограниченный ход. Тормозная система крепится к раме тележки и обеспечивает двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо. На тележке ДП-1 применяются тормозные цилиндры со встроенными регуляторами тормозной рычажной передачи.

На поперечной балке тележки и боковых рамах установлены упругие скользуны постоянного контакта. Подпятник выполнен как и на Y-25 сферическим.

Тележка модели 18-4129 (рис. 5.9) предназначена для эксплуатации с осевой нагрузкой 25 тс/ось и со скоростями до 140 км/ч. Рама тележки выполнена литой незамкнутой конструкции. Для уменьшения забегания боковых рам в конструкции тележки применены крестовые связи между надрессорной балкой и боковыми рамами. Рессорное подвешивание в тележке модели 18-4129 центральное одноступенчатое с фрикционными клиновыми гасителями колебаний. Нагрузка от боковой рамы передается на кассетную буксу через адаптер с упругими элементами (рис. 5.10).

Рисунок 5.9. Тележка модели 18-4129.

Рисунок 5.10. Адаптер тележки модели 18-4129.

На рисунке 5.10 цифрами указано: 1 – боковая рама тележки; 2 – резинометаллический упругий элемент; 3 – адаптер; 4 – наружное кольцо конического подшипника; 5 – торцевое крепление буксы шайбой.

Адаптер с упругими элементами находится внутри кожуха, который является концевой частью боковой рамы. Снизу кожуха имеется предохранитель от выпадения адаптера. В верхней части адаптера имеется направляющий стержень.

На надрессорной балке тележки модели 18-4129 устанавливаются упруго-катковые скользуны фирмы «Стаки». Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

В 2001 – 2002 гг. специалистами ОАО «ВНИИтрансмаш» и ОАО «Ижорские заводы» была разработана и испытана тележка модели Р 25.120 (рис. 5.11) с осевой нагрузкой 25 тс/ось, рассчитанная на скорость движения до 120 км/ч.

Рисунок 5.11. Тележка модели Р 25.120.

Тележка модели Р 25.120 имеет штампосварную раму замкнутой конструкции с жестко закрепленной шкворневой балкой. Рессорное подвешивание одноступенчатое (надбуксовое), состоит из двухрядных цилиндрических пружин, опирающихся на приливы корпусов букс, и гидравлических гасителей колебаний. Тормозная система размещается на раме тележки и обеспечивает двустороннее нажатие тормозных колодок на колесо. В тележке модели Р 25.120 применены тормозные цилиндры со встроенными регуляторами тормозной рычажной передачи.

Для вагонов нового поколения специалистами ОАО «ВНИКТИ» разработана тележка модели 26.В.503 (рис. 5.12) с осевой нагрузкой 25 тс/ось и рассчитанная на скорости движения до 120 км/ч.

Рисунок 5.12. Тележка модели 26.В.503.

Рема тележки модели 26.В.503 классической компоновки, изготавливается литьём. Опирание боковых рам на колесные пары осуществляется через адаптеры с упругими элементами и кассетные буксы. Рессорное подвешивание одноступенчатое (центральное) с фрикционными клиновыми гасителями колебаний. Фрикционные клинья выполнены с уширенной рабочей поверхностью, на которую крепятся полиуретановые накладки. Тележка комплектуется упругими скользунами постоянного контакта. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

Конструкторами ПГУПС и ОАО «НВЦ Вагоны» разработана тележка модели 18-9750 (рис. 5.13) с осевой нагрузкой 25 тс/ось. Рама тележки имеет классическую компоновку и изготавливается штампосварной. В центральном рессорном подвешивании используются фрикционные клинья с полимерными накладками на наклонных поверхностях. Вертикальная нагрузка с боковых рам передается на колесные пары через адаптеры с полиуретано-металлическими амортизаторами и кассетные буксы. Снизу челюстного проема имеется блокиратор, препятствующий выпадению адаптера. Тележка модели 18-9750 комплектуется бесконтактными скользунами. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

Рисунок 5.13. Тележка модели 18-9750.

Кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа совместно с ФГУП «ЦКБ ТМ» и ОАО «Алтайвагон» разработана уникальная тележка модели 18-9945 (рис. 5.14). Динамические качества этой тележки значительно выше, чем у типовой тележки модели 18-100. Связано это с использованием принципа раздельного гашения колебаний в вертикальной и поперечной плоскостях, а также с повышенным статическим прогибом рессорного подвешивания (30 мм в порожнем состоянии и 85 мм в груженом).

Рисунок 5.14. Тележка модели 18-9945.

Рама тележки модели 18-9945 выполнена штампосварной. Между боковыми рамами имеется специальная связь, выполненная в виде перекрещивающихся стержней с упругой заделкой, что уменьшает забегание боковых рам друг относительно друга при проходе вертикальных неровностей рельсового пути. Демпфирование вертикальных колебаний осуществляется вертикально расположенными госителями с упругой беззазорной заделкой, горизонтальных — фрикционными демпферами постоянного трения. В рессорном комплекте тележки могут устанавливаться гидравлические гасители колебаний или эластомерные амортизаторы. В конструкции тележки введены связи между надрессорной балкой и боковыми рамами тележки в виде упругих продольных поводков. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

6. ИНОСТРАННЫЕ ТЕЛЕЖКИ, ВНЕДРЯЕМЫЕ НА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

В последние годы на сети железных дорог РФ стали внедряться тележки иностранного производства. Для замены отечественной типовой тележки модели 18-100 рекомендуется американская тележка Barber S-2-R с осевой нагрузкой 23,5 тс/ось, получившая обозначение 18-9810 (рис. 6.1).

Рисунок 6.1. Тележка модели 18-9810 (Barber S-2-R).

Рама тележки имеет классическую компоновку и изготавливается литьем. Боковые рамы в концевых частях имеют коробчатое сечение. Рессорный комплект каждой боковой рамы состоит из девяти двухрядных цилиндрических пружин различной жесткости и двух пар фрикционных клиньев. Боковая рама тележки опирается на наружное кольцо кассетной буксы через стальной адаптер. Между адаптером и опорной поверхностью боковой рамы устанавливается износостойкая прокладка, которая крепится к технологическим отверстиям.

Тележка модели 18-9810 комплектуется упругими скользунами постоянного контакта. Тормозная рычажная передача тележки идентична отечественной типовой модели 18-100.

Для вагонов с увеличенной грузоподъемностью внедряется тележка американской фирмы «Motion Control» с осевой нагрузкой 25 тс/ось, получившая обозначение 18-9836 (рис. 6.2).

Рисунок 6.2. Тележка Motion Control (модель 18-9836).

Тележка модели 18-9836 имеет стандартную компоновку. Сечения несущих элементов выполнены с увеличенными площадями. Рессорный комплект каждой боковой рамы состоит из девяти двухрядных цилиндрических пружин разной жесткости и двух стальных фрикционных клиньев с увеличенной площадью рабочей поверхности (рис. 6.3).

Рисунок 6.3. Фрикционный клин тележки модели 18-9836.

Боковая рама тележки опирается на наружное кольцо кассетной буксы через стальной адаптер с полимерной вставкой. В концевых частях боковых рам предусмотрены технологические отверстия для крепления износостойких прокладок.

Тележка модели 18-9836 комплектуется упругими скользунами постоянного контакта. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

В Европе получили широкое распространение тележки типа Y25 (рис. 6.4).

Рисунок 6.4. Тележка типа Y-25.

Рама тележки выполнена штампосварной, замкнутой конструкции. Рессорное подвешивание одноступенчатое надбуксовое с фрикционным клиновым гасителем колебаний. Рама тележки опирается через двухрядные цилиндрические пружины на приливы корпусов букс. Корпус буксы удерживается челюстью и имеет ограниченный ход в вертикальной плоскости.

Тормозная рычажная передача выполнена с двусторонним нажатием тормозных колодок на колесо. В каждом тормозном башмаке крепится по две короткие вентилируемые тормозные колодки. Тележка комплектуется подпружиненными скользунами постоянного контакта. Подпятник тележки выполнен сферическим.

На базе тележки Y-25 созданы тележки Y-31 и Y-37 с улучшенными динамическими качествами.

Рама тележки типа Y37/VR (рис. 6.5) выполнена штампосварной незамкнутой конструкции. Для снижения уровня вертикальных колебаний, возникающих при высоких скоростях движения, шкворневая балка тележки крепится к раме через люлечное подвешивание.

Рисунок 6.5. Тележка типа Y37/VR.

Рессорное подвешивание в тележке Y37/VR одноступенчатое надбуксовое, аналогичное применяемому в тележке Y-25. Тормозная система с дисковыми тормозами крепится к раме тележки. На каждой оси колесной пары крепится по два вентилируемых диска.

На тележке Y37/VR устанавливаются упругие скользуны постоянного контакта, подпятник выполнен сферическим.

Тележка типа Y31/Li (рис. 6.6) выполнена с изогнутой поперечной балкой, за счёт чего достигается снижение уровня подпятника. Опоры скользунов в этой тележке вынесены за боковые рамы. Рессорное подвешивание одноступенчатое надбуксовое, аналогичное тележке Y-25. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

Рисунок 6.6. Тележка типа Y31/Li.

Тележка типа Y31/Li применяется для подкатки под автотрейлеры, что даёт возможность перемещать их по железной дороге без применения платформ-автовозов.

7. Задание для студентов.

Занести в тетрадь лабораторных работ основные классификационные признаки тележек грузовых вагонов с выделением схем передачи вертикальных и горизонтальных нагрузок от кузова на рельсы, типов несущих элементов тележек, вариантов упругих элементов, вариантов тормозных систем. Изучить на макетах тележек и на чертежах и плакатах основные модели тележек и определить типовые схемы, реализовывавшиеся ранее и используемые в современных вариантах тележек грузовых вагонов.

Список использованных источников.

1. Шадур Л.А. Развитие отечественного вагонного парка. — М.: Транспорт, 1988. — 279 с., нл., табл. — список лит. с. 273.

2. Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский, В.Н. Котуранов, П.Г. Проскурнев, Г.А. Казанский, А.Л. Спиваковский, В.Ф. Девятков; Под ред. Л.А.Шадура. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1980. — 439 с.

3. Мокршицкий Е.И. История вагонного парка железных дорог СССР. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1946. — 203 с.

4. Рекламные каталоги фирм изготовителей.

Учебно-методическое издание

Филиппов Виктор Николаевич

Козлов Игорь Викторович

Курыкина Татьяна Георгиевна

Подлесников Ярослав Дмитриевич

Тележки грузовых вагонов. Этапы развития конструкции. Методические указания к лабораторной работе по дисциплинам «Вагоны. Общий курс» и «Подвижной состав железных дорог»

Подписано в печать Изд. № Формат 60x84/16.

Усл.-печ.л- Заказ № Тираж 100 экз.

УПЦ ГИ МИИТа, 127994, Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9

Дата добавления: 2015-09-28