КОНСТРУКЦИЯ ТЕЛЕЖЕК ГРУЗОВЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ (УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ)
Альбом содержит сведения о конструкции тележек грузовых и пассажирских
вагонов. Конструкция наиболее сложных по исполнению узлов показана на
отдельных листах.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Назначение и классификация тележек
Буксовый узел с цилиндрическими подшипниками
Раздел 2. ТЕЛЕЖКИ ДЛЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
Тележки с двумя продольными балансирами и тройного подвешивания
Тележки: Рыковского, Фетте, безбалансирная завода Егорова
Тележки ЦМВ, КВЗ-5
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа I
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа I (конструкция узлов)
Центральное подвешивание тележки КВЗ-ЦНИИ типа 1
Гидравлический гаситель
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа II
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа II (конструкция узлов)
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа М (общий вид)
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа М (конструкция узлов)
Тележки модели 68-4071, 68-4072
Тележка модели 68-4076 (общий вид)
Тележки 68-4076
Буксовый узел с коническими подшипниками
Рама и буксовое подвешивание тележки модели 68-4076
Центральное подвешивание и надрессорный брус тележки 68-4076
Тормоза дисковый и магнитно-рельсовый тележки 68-4076
ИЛЛЮСТРИРОВАННОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
КОНСТРУКЦИЯ ТЕЛЕЖЕК ГРУЗОВЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
ВВЕДЕНИЕ
Богата и интересна история развития тележек грузовых и пассажирских
вагонов в России. Десятилетиями многие конструктивные решения
использовались вагоностроителями не только в России, но и за рубежом.
Тележки являются сложными и ответственными узлами, от которых в решающей
степени зависят безопасность движения вагонов, их скорость, плавность
хода. Правильно выбранные параметры тележек создают благоприятные
условия для перевозок пассажиров и грузов, работы энергосилового
оборудования.
Цель настоящего альбома — дать сведения об истории развития, о
конструкции и параметрах различных типов тележек.
В альбоме приведены наиболее интересные модели грузовых и пассажирских
тележек как первой постройки эксплуатационного парка, так и вагонов
нового поколения. Современные тележки грузовых вагонов позволяют
эксплуатировать поезда со скоростью до 140 км/ч, обеспечивая передачу
осевых нагрузок до 25 т и погонных нагрузок — до 10,5 т. Изменилась
конструкция наиболее повреждаемых узлов — горизонтальных скользунов,
рессорного комплекта, узла соединения боковой рамы с буксами.
Появились принципиально новые решения в конструкции пассажирских
тележек, которые позволили увеличить скорость движения до 200 км/ч, с
обеспечением необходимой плавности хода.
Подробно рассмотрено устройство тележки 68-4076, которая в настоящее
время успешно эксплуатируется под скоростными вагонами. На отдельных
листах рассмотрена конструкция наиболее сложных и ответственных узлов —
буксового и гидравлического гасителя колебаний.
Показана конструкция перспективного буксового узла с коническими
подшипниками на прессовой посадке.
НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ТЕЛЕЖЕК
Тележки предназначены для перемещения вагонов по рельсовому
пути с необходимой плавностью хода, а также передачи всех нагрузок от
рамы и кузова на путь и обратно. По назначению тележки подразделяются на грузовые и
пассажирские. По осности - на двух-, трех-, четырех и многооосные.
Схемы рессорного подвешивания вагонов
а - буксовое; б - центральное; в - двойное: буксовое и центральное
люлечное;
г - двойное: буксовое и центральное безлюлечное
Схемы связи рамы тележек с буксами
а - с челюстной связью; б - с упругой челюстной связью; в - с упругой
балансировочно-челюстной связью;
г - с упругой шпинтонно-бесчелюстной связью; д - с упругой
поводково-бесчелюстной связью;
е - с упругой рычажно-бесчелюстной связью
Схемы опирания кузова на тележки
а - через подпятник; б - подпятник и упругие скользуны; в - скользуны;
г - центральное рессорное подвешивание
Пассажирские и грузовые вагоны эксплуатационного парка оборудованы
узлами с двумя цилиндрическими подшипниками 250х130х80 мм с горячей
посадкой внутренних колец на шейку оси.
Буксы грузовых и пассажирских вагонов отличаются конструкцией
корпуса буксы и способом соединения с рамкой тележки. В буксах
используют смазку типа ЛЗ-ЦНИИ или "Буксол" в количестве 800 - 900 г на
одну буксу.
Поясные тележки благодаря простой конструкции получили широкое
распространение в странах Европы и Америки под всеми четырехосными
грузовыми вагонами. В России тележки начали строиться в 1898 г.
Мытищинским вагоностроительным заводом. Рессорный комплект вначале
состоял из 4-6 двухрядных цилиндрических пружин, а позднее, для
улучшения гашения колебаний, - из четырех двойных пружин и одной
эллиптической рессоры.
Для изотермических вагонов Брянский машиностроительный завод с 1925
г. выпускал поясные тележки с люлькой, которая смягчала боковые толчки и
улучшала плавность хода. В этой конструкции были применены четырехрядные
рессоры Галахова.
Параметр
Тележка поясная с люлькой
Тележка поясная
с комбинированным рессорным комплектом
Тип оси
III
III
Тип колеса
цельнокатаное
или бандажное
цельнокатаное
или бандажное
База, м
2,1
1,8
Масса, т
5,3
4,53
Статический прогиб рессорного
комплекта, мм
18
18
Наибольшая допускаемая нагрузка
на подпятник, т
22
38
Тележка поясная с люлькой
Узлы и
детали:
1 - колесная пара с буксами;
2 - верхний пояс;
3 - средний пояс;
4 - нижний пояс;
5 - колонка;
6 - колончатый болт;
7 - надрессорный брус;
8 - рессорный комплект;
9 - люлька;
10 - распределительная балка; 11 - буксовые болты
Тележка поясная с комбинированным рессорным комплектом
Узлы и
детали:
1 - колесная пара с буксами;
2 - верхний пояс;
3 - средний пояс;
4 - нижний пояс;
5 - колонка;
6 - колончатый болт;
7 - надрессорный брус;
8 - рессорный комплект;
9 - люлька;
10 - распределительная балка;
11 - буксовые болты
Тележки М-44, МТ-50
Тележки с литыми стальными боковыми рамами и надрессорными балками
выпускал с 1937г. Уралвагонзавод (УВЗ). Они более прочны и надежны, чем
поясные.
Отличительная особенность тележки М-44 (модель 1944 г.) - боковые
рамы для облегчения массы отлиты заодно с буксами. Такая конструкция
оказалась нетехнологичной и затрудняла замену колесных пар в
эксплуатации.
В 1950 г. была выпущена тележка МТ-50 с раздельной отливкой букс и
боковых рам.
Рессорное подвешивание тележек М-44 и МТ-50 состоит из 2 комплектов
по 4 двойных пружины и одной листовой эллиптической рессоры.
Тележка 18-100 используется под всеми грузовыми четырехосными
вагонами магистральных дорог, кроме рефрижераторных.
Состав рессорного комплекта зависит от грузоподъемности вагона. Пять
пружин ставят в тележки вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть - до 60
т и семь - более 60 т.
Зазоры между скользунами для основных типов вагонов варьируют в
пределах 6-16 мм.
Разность баз боковых рам одной тележки допускается не более 2 мм.
Для регулировки зазоров между скользунами под колпак скользуна ставят
равные стальные регулировочные прокладки толщиной 1,5 - 5 мм в
количестве не более 4 под каждый колпак.
Фрикционные планки должны обязательно иметь непараллельность в
вертикальной плоскости, при этом расстояние Б между фрикционными
планками внизу должно быть на 4 - 10 мм больше, чем вверху.
Непараллельность фрикционных планок по горизонтали - не более 3 мм.
Тележка 18-101
Четырехосная тележка 18-101 состоит из двух тележек 18-100, связанных
соединительной балкой. Соединительные балки изготавливают литьем из
мартеновской стали или штампо-сварными из стали 09Г2Д, что снижает их
массу и повышает надежность.
Используется для подкатки под восьмиосные цистерны и полувагоны
грузоподъемностью 125-130 т.
Техническая характеристика
База тележки, мм
3200
Статический прогиб под весом
брутто, мм
46 - 50
Конструкционная скорость
движения, км/ч
120
Гибкость рессорного комплекта,
мм/т
1,13 - 1,23
Масса, т
12,0
Узлы и детали:
1 - тележка 18-100; 2 - соединительная балка; 3 - центральный подпятник;
4 - центральный скользун; 5 - прилив крайнего скользуна; 6 - крайний
пятник;
7 - верхний пояс; 8 - нижний пояс; 9 - тормозная передача.
Тележка 18-102 (УВЗ-9М)
Служит для подкатки под грузовые вагоны грузоподъемностью 93-95 т, а
также под специальный подвижной состав.
По сравнению с другими типами трехосных тележек имеет преимущество:
ее рессорное подвешивание обладает большим запасом устойчивости от схода
колесной пары с рельсов при движении в порожнем состоянии со скоростью
выше 90 км/ч.
Пружины взаимозаменяемы с пружинами 18-100.
Общий недостаток трехосных тележек - высокая трудоемкость, сложность
технического обслуживания, особенно средней колесной пары.
База, мм
3500
Масса, т
8,6
Допускаемая скорость, км/ч
120
Расстояние от уровня головки
рельса до опорной поверхности подпятника, м
Предназначена для рефрижераторных секций БМЗ (РС-4). Строится по
габариту 02-ВМ
(02-Т). Для выравнивания высот автосцепок тележки по высоте
изготавливают I, II, III, IV групп.
Тележки I и II, группы, имеющие большую жесткость рессорного
подвешивания, подкатывают под грузовые вагоны, а III и IV группы - под
вагоны с машинным отделением. Номер группы и высоту тележки наносят на
боковой балке рамы в установленном месте. Разность диаметров колес по
кругу катания колесных пар одной тележки не должна быть более 6 мм.
Центральное подвешивание состоит из надрессорной балки - 8 сварных
конструкций, двух эллиптических рессор Галахова, подрессорной балки - 4,
двух люлечных балок - 14, четырех люлечных подвесок - 15 и двух
предохранительных скоб - 16.
ГУП "ПО Уралвагонзавод" разработал тележку 18-194 для осевых нагрузок
245 кН. Центральное подвешивание выполнено из витых цилиндрических
двухрядных пружин повышенной гибкости с билинейной характеристикой за
счет разной высоты внутренней и наружной пружин, что позволяет улучшить
ходовые качества тележки в груженом и особенно, порожнем состоянии.
Буксовый узел включает в себя двухрядный конический роликовый
подшипник кассетного типа. Передача нагрузки от рамы тележки на буксовый
узел происходит через стальной адаптер. Как вариант предусматривается
конструкция, где передача нагрузки от рамы на буксовый узел происходит
через адаптер и упругий элемент, который может выполняться из
морозостойкой резины, эластомеров и других материалов, обеспечивающих
требуемую жесткость и сохранение при эксплуатации механических свойств.
Данные резиновой элемент полуцилиндрической формы размещается на
буксовом узле.
Для предотвращения износа подпятникового узла в нем установлены
износостойкая пластина из стали 30ХГСА толщиной 6,5 мм и приварное
кольцо внутри бурта подпятника. Между клином и фрикционной планкой на
раме размещена плавающая сменная пластина.
Двухрядный конический роликовый подшипник имеет общее наружное кольцо
и встроенные уплотнения. Заправляется консистентной литиевой смазкой на
заводе-изготовителе. Межремонтный пробег составляет 8 лет.
Клин
Клиновый гаситель колебаний имеет более широкую наклонную поверхность
трения, чем у типового клина, что позволяет уменьшить износ клиньев и
обеспечивает условия для поддержания стабильных значений параметров
тележек в эксплуатации.
Между трущимися поверхностями клина и наклонной поверхностью
надрессорной балки предусмотрена установка износостойких пластин.
Скользун
Роль дополнительных опор кузова на тележку выполняют скользуны
упруго-роликового типа. Применение таких скользунов постоянного контакта
на 20-25% снижает взаимные угловые перемещения кузова и тележки,
уменьшает колебания перевалки кузова, позволяет достигнуть снижения
горизонтальных ускорений кузова на 10-15%, снижает износ подпятника.
Раздел 2.
ТЕЛЕЖКИ ДЛЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
Тележки с двумя продольными балансирами и тройного подвешивания
Тележка с двумя продольными балансирами сконструирована в 1872 г. на
Александровском заводе в Санкт-Петербурге. В центральном подвешивании
имеет люльки с эллиптическими рессорами, в буксовом - пружины и
балансиры.
Недостатком тройного подвешивания является сложность изготовления и
большой вес необрессованных балансиров.
В тележках тройного подвешивания буксовая ступень образована
подвесными рессорами и пружинами, а центральная - эллиптической
рессорой. Рама склепана из стальных листов. Применялась с 1928 г. для
жестких купейных вагонов, перевозящих курортников.
Тележки: Рыковского, Фетте, безбалансирная завода Егорова
Оригинальная тележка тройного подвешивания системы Рыковского
построена в 1906 г., для изотермических и двухэтажных вагонов. Имеет
малые базу и массу.
Тележка типа Фетте созда в 1912 г. на Русско-Балтийском заводе.
Широко применялась в России и за рубежом. Имеет облегченные балансиры,
двойное рессорное подвешивание и одноплоскостное расположение рам,
пружин и шеек осей, что значительно снизило их износы и изломы.
Тележка Ленинградского завода имени И.Е.Егорова разработана в 1931 г.
и отличается отсутствием балансиров и сварной рамы.
Параметр
Тележка Фетте
Тележка завода Егорова
База, мм
2400
2400
Масса, т
6,1
5,9
Гибкость
рессорного подвешивания, м/Н
Тип колесной пары
II-150
II-150
Состав рессорного
подвешивания:
буксового
центрального
две
двухрядные пружины
эллиптическая
рессора Галахова
Бесчелюстны тележки строились с 1940 г. Калининским
вагоностроительным заводом. Лишены недостатка - интенсивного износа
букс и направляющих. Имеют большую плавность хода. В 1950 г. в качестве
типовой тележки типа ЦМВ была принята для пассажирских вагонов длиной
23.6 м
Тележка КВЗ-5 строилась с 1957 г. Впервые в центральной ступени
рессорного подвешивания применены гидравлические гасители, в буксовой
ступени - фрикционы. Значительно снижена масса тележки, повышена
скорость движения.
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа I серийно выпускалась с 1962 г. для всех
пассажирских вагонов массой брутто до 60 т.
Отличительная особенность тележки - кузов опирается на горизонтальные
скользуны для ускорения затухания колебания влияния. С целью
предупредить перекосы надрессорной балки от действия момента сил трения
в скользунах введено поводковое устройство, соединяющее надрессорную
балку и раму тележки. Изменены характеристика и конструкция центрального
и буксового рессорного подвешивания.
Технические характеристик
База, мм
2400
Масса, т
7,1
Гибкость рессорного
подвешивания, м/МН
0,877
Прогиб рессорного комплекта под
статической нагрузкой, мм
В связи с большим прогибом рессорного подвешивания особое значение
имеет правильный подбор пружин для тележек. Пружины подбираются в
зависимости от тары и брутто вагона и его развески по концам в строгом
соответствии с технической документацией. Зазор между рамой тележки и
корпусом должен быть не менее 64 мм.
Кузов вагона в тележке КВЗ-ЦНИИ типа I опирается на горизонтальные
скольузны.
Зазор между пятником и подпятником должен быть в пределах 16+2-1 мм.
Регулировка производится прокладками, установлеваемые под съемные
скользуны тележек. При установке предохранителей стержней следует
обеспечить зазор в пределах 1 - 2 мм между опорными шайбами и поддоном.
Зазор между надрессорной балкой и предохранительной скобой должен
быть в пределах 140+5-10 мм.
Зазор "Н" между вертикальными скользунами должен быть не менее 5
мм. Зазор "К" - не менее 35 мм. Суммарный зазор "К" должен быть в
пределах 85 ± 5 мм.
Зазор "Н" регулируется гайками поводков; зазор "К" - подбором по
толщине накладок, привариваемых на продольных балках рамы.
Все регулировочные работы производить под тарой вагона.
Гидравлические гасители колебаний установлены на тележках КВЗ-ЦНИИ,
ТВЗ-ЦНИИ-М, скоростных вагонах. Ход поршня составляет 190 мм. Гаситель
заполнен маслом марки ВМГЗ или АМГ-10 в количестве 0,9 -1 л.
Сопротивление гасителя колебаний возникает при перетекании масла
через маленькие дроссельные щели в клапанах.
Предохранительный шариковый клапан отрегулирован на срабатывание при
давлении 45 ± 0,5 кг/см2.
Диаграмма работы гидравлического гасителя колебаний при различных
частотах
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа II служит для подкатки под вагоны с весом
брутто свыше 60, но не более 72 т. Используется под вагонами
ресторанами, вагонами с кафе-буфетами, багажными, почтовыми. Опора
кузова осуществляется на горизонтальные скользуны. Основные элементы
рамы рессорного подвешивания усилены по сравнению с тележкой КВЗ-ЦНИИ
типа I.
Тип тележки
двухосная, люлечная
База, мм
2400
Скорость движения, км/ч
160
Масса тележки, т
7,2 - 7,4
Средний статический прогиб под
весом брутто, мм
154
Гибкость рессорного
подвешивания, мм/т
4,65 - 4,95
Регулировка размера 16+2-1 мм производится под
тарой вагона прокладками под скользуны общей толщиной до 6 мм.
Зазор "М" между надрессорной балкой и рамой под тарой должен быть не
менее 20 мм.
Зазор "Н" между вертикальными скользунами устанавливается не менее 5
мм. Суммарный зазор - не более 25 мм.
Односторонний зазор между скользунами надрессорного бруса 4
продольных балок рамы - не менее 35 мм. Суммарный зазор - 85 ± 5
мм.
Регулировку производить подбором прокладок по толщине.
Узлы и
детали:
1 - рама со шпинтонами;
2 - подвешивание буксовое;
3 - подвешивание центральное;
4 - надрессорная балка;
5 - колесная пара с буксами;
6 - шкворень;
7 - гаситель колебаний;
8 - устройство контроля букс;
9 - тормозная рычажная передача;
10 - кронштейн орежима;
11 - поводок
Тележка КВЗ-ЦНИИ типа II (конструкция узлов)
Рама тележки КВЗ-ЦНИИ типа II изготовлена из прокатных профилей и
штампованных листов, выполненных из стали Ст.3. Разность размеров между
центрами шпинтонов по ширине и длине тележки - не более 2 мм. Разность
размеров по диагоналям "а" и "б" - не более 4 мм. Затяжку гаек шпинтонов
производят до полного прогиба тарельчатых пружин. Зазор "в" между
корпусом буксы и нижним листом продольной балки должен быть не менее 56
мм под тарой. Разрешается зазор "в" регулировать подбором группы
буксовых пружин.
Пружины буксового и центрального подвешивания делят по высоте на 3
группы и устанавливают в зависимости от распределения массы вагона по
его длине и ширине.
Зазор между поддоном и предохранительной скобой отрегулировать до
размера 50+10 мм. Затяжку поводков производить до
исчезновения вогнутости резины или появления выпуклости не более 3 мм по
отношению к металлической армировке.
Тележки модели 68-4071, 68-4072 предназначены для подкатки под
пассажирские вагоны магистральных железных дорог, массой брутто до 62 т.
Обеспечивают повышенную плавность хода при скоростях движения вагона до
160 км/ч.
Служит для подкатки по пассажирские вагоны для движения со скоростью
до 200 км/ч. Значительный статический прогиб и использование вязкого
трения в буксовом и центральном подвешивании обеспечивает высокие
ходовые качества тележек.
Вагоны нового поколения оборудованы буксовыми узлами с кассетными
коническими подшипниками.
Тележки моделей 68-4075, 68-4076 имеют кассетный двухрядный подшипник
с размерами 230х130х50 мм с прессовой посадкой внутренних колец на ось.
На крепительной крышке одной из букс установлен осевой датчик
скольжения, который регулирует работу дискового тормоза с целью
предотвращения юза колесных пар.
Рама и буксовое подвешивание тележки модели 68-4076
Рама тележки имеет сварную коробчатую конструкцию из листового
проката.
Каждый комплект буксового подвешивания включает двухрядные винтовые
цилиндрические пружины и гидравлический гаситель, установленный
вертикально. Гаситель установлен в кронштейнах рамы и корпуса буксы в
резиновых амортизаторах.
Тормоза дисковый и магнитно-рельсовый тележки 68-4076
Рабочее торможение осуществляется дисковым тормозом путем прижатия
тормозных накладок клещевого механизма к тормозному диску под действием
сжатого воздуха из тормозных цилиндров.
Тормоз магнитно-рельсовый (МРТ) служит для работы совместно с
дисковым в режиме экстренного торможения. Приведение башмаков 2 в
рабочее состояние выполняют подачей сжатого воздуха под давлением
2,5-3,5 кг/см2 в пневмоцилиндры 4. Усилие прижатия башмаков к
рельсу - 100 кН.
Венец тормозного диска выполнен из стали 20х13.
Тормозной диск
Узлы и
детали:
1 - Тормозной блок с клещевым механизмом дискового
тормоза;
2 - башмак с электромагнитами;
3 - поперечины;
4 - пневмоцилиндры;
5 - ступица стальная;
6 - венец;
7 - втулка упругая;
8 - кольцо приставное;
9 - тарельчатая пружина;
10 - тормозной диск