Контрольная работа: Рессорное подвешивание. Устройства грузовых и пассажирских тележек

3.1 Тележки грузовых вагонов

Современные грузовые вагоны магистрального и промышленного транспорта имеют двух-, трех-, и четырехосные тележки, а большегрузные транспортеры оснащены многоосными тележками, состоящими из набора перечисленных выше конструкций.

Двухосные тележки. В связи с недостатками поясных тележек, включая сложность изготовления и ремонта, а также низкую надежность в эксплуатации, их заменили тележками с литыми боковыми рамами типа МТ-50 (рис. 3.34, а), а затем более совершенными типа ЦНИИ-ХЗ-О(ЦНИИ- прежнее название ВНИИЖТа, разработавшего конструкцию,Х- первая буква фамилии автора-Ханина, 3-третий вариант, 0-облегченная по результатам исследований МИИТа) (рис. 3.34, б), имеющими рессорные комплекты из пружин и клиновых фрикционных гасителей колебаний (модель 18-100) и являющиеся типовыми, и др.

Тележка модели 18-100 (рис. 3.34, б), рассчитанная на конструкционную скорость движения 120 км/ч, состоит из двух колесных пар 6 с четырьмя буксовыми узлами 5, двух литых рам 1, надрессорной балки 2, двух комплектов центрального подвешивания с фрикционными гасителями колебаний 4 и тормозной рычажной передачи 7.

Боковая рама (рис. 3.35, а) отлита из низколегированной стали марок 20 ФЛ или 20ГЛФ. Она имеет объединенные пояса и колонки, образующие в средней части проем для размещения комплекта центрального рессорного подвешивания, а по концам - буксовые проемы. Надрессорная балка (рис.3.35,б) литая из стали марок 20ФЛ или 20ГФЛ, имеющая полую конструкцию замкнутого поперечного сечения и форму, близкую к брусу равного сопротивления изгибу. Она отлита вместе с подпятником ,служащим опорой кузова вагона, и опорами для скользунов.

Тележки модели 18-115 (рис. 3.36), используемая в специализированных грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч, имеет улушенные динамические качества. Особенностями конструкции буксового узла тележки модели 18-115 является то, что на опорной цилиндрической части корпуса установлена перфорированная резиновая прокладка переменной толщины.

Рессорное подвешивание тележки модели 18-115 центральное, состоит из двух комплектов, устанавливаемых в средних проемах литых боковых рам. Каждый из них включает в себя семь тройных (двойных) пружин, расположенных по схемам, принятым в тележке 18 - 100. в качестве гасителя колебаний использован усеченный фрикционный клин, наклонная площадка которого развернута под углом 60 градусов к продольной оси тележки, что обеспечивает лучшую связь боковых рам в плане, чем клин тележки 18 - 100. наклонные поверхности фрикционных клиньев взаимодействуют с наклонными поверхностями надрессорной балки, а вертикальные - с фрикционными планками, укрепленными на колонках боковой рамы.

Для грузовых вагонов с нагрузкой от колесной пары на рельсы 25 т разработаны усиленные двухосные тележки моделей 18- 131, 18 -120 и 18 -755. в них конструкции применены нетиповые колесные пары с усиленными осями, шейки которых имеют диаметр 140 мм.

В тележке моделей 18 -120 кузов вагона посредством пятника опирается на подпятник надрессорной балки, а в тележке 18 - 755, кроме того, через упруго - фрикционные скользуны с моментом трения в горизонтальной плоскости 8 - 12 кН/м. литые боковые рамы и надрессорные балки тележек усилены. По своим прочностным и ходовым качествам тележки отвечают требованиям, обеспечивающим эксплуатацию со скоростями движения до 120 км/ч.

Тележка КВЗ-И2 (рис. 3.37, а) предназначена для рефрижераторных вагонов, эксплуатирующихся в поездах со скоростями до 120 км/ч . ее рама 1 опирается на буксовые узлы 2 колесных пар 5, проходя две ступени рессорного подвешивания (центральное 3 и буксовое 6) тормозное оборудование 4 с двухсторонним нажатием колодок.

Рама (рис. 3.37, б), в отличие от рассмотренных выше литых конструкций, сварена из двух продольных 1, двух средних 2 и двух концевых 3 поперечных, а также четырех вспомогательных продольных балок 4.

Буксовая ступень рессорного подвешивания (рис. 3.37, в) включает в себя два шпинтона 5, на которых размещаются однорядные пружины 2, опирающиеся через резиновые шайбы 6 на кронштейны 1 корпуса буксы. Каждый шпинтон 5 крепится к продольной балке рамы 3 болтами 4. снизу на нарезную часть шпинтона навертывается гайка 7 так, чтобы между шайбой и кронштейном 1 буксы оставался зазор а.

Трехосные тележки. Разработаны для шестиосных вагонов и применяются в основном на путях промышленного транспорта. Среди них лучшей является тележка типа УВЗ - 9м (модель 18 - 102) конструкции Уральского вагоностроительного завода, третий модернизированный вариант. Последующие типы - УВЗ - 11 И УВЗ - 11 спроектированы с повышенной до 25 и 30 т осевой нагрузкой, которые затем объединены моделью 18 -0 102.пртведенные выше типы трехосных тележек разрабатывались на основе длительного опыта эксплуатации тележек, начиная с 1955 г. в тележке типа КУВЗ, разработанной совместно Крюковским и Уральским вагоностроительными заводами, часть недостатков устранили. Все эти тележки оснащены центральным рессорным подвешиванием. Трехосную тележку типа УВЗ - 10м с буксовым подвешиванием разработал Уралвагонзавод, на каждом буксе которой размещалось по две двухрядных пружины с фрикционными гасителями колебаний.

Тележка типа УВЗ - 9м (рис. 3.38) признана лучшей из трехосных конструкций.

Каждый из четырех комплектов рессорного подвешивания состоит из четырех двухрядных цилиндрических пружин одного пружинно-фрикционного гасителя колебаний. Пружины взаимозаменяемые с пружинами тележки модели 18 - 100. все литые детали, включая боковые рамы, надрессорные и шкворневые балки, балансиры, изготовлены из углеродистой стали марки 20Л1 пределом прочности 420 МПа.

Четырехосные тележки. Применяются в большегрузных восьмиосных полувагонах и цистернах, а также транспортерах. Они состоят из двух типовых двухосных тележек, объединенных соединительной балкой. Причем в полувагонах соединительные балки литой, а в цистернах - штампосварной конструкции.

Тележка модели 18 - 101 (рис. 3.39) имеет две двухосные тележки 1 модели 18 - 100, связанные между собой соединительной балкой 2. наиболее рациональной конструкцией, по сравнению с литой, является штампосварной вариант соединительной балки (рис. 3.40).

Основная техническая характеристика тележек грузовых вагонов приведена в таблице 3.1.1

Таблица 3.1.1 Техническая характеристика тележек грузовых вагонов

3.2    Тележки пассажирских вагонов

Тележка типа КВЗ-ЦНИИ (рис. 3.41) обладает лучшими ходовыми качествами по сравнению с КВЗ-5, большинство узлов и деталей которой использовано в новой конструкции.

Отличительной особенностью тележки типа КВЗ-ЦНИИ является опирание кузова на скользуны 1 (рис. 3.41, а), а не на подпятник, как это принято в ранее проектируемых конструкциях вагонов. Кроме того, в тележке КВЗ-ЦНИИ увеличен статический прогиб рессорного подвешивания до 190 мм вместо 120 -150мм в предшествующей конструкции. В результате удалось повысить конструкционную скорость движения до 160 км/ч при обеспечении необходимой плавности хода вагона. Этот способ отпирания кузова на тележки позволил снизить массу надрессорной балки 2, а с целью не допущения перекоса ее при действии момента сил трения между скользунами предусмотрены поводковые устройства 3, связывающие надрессорную балку 2 с боковыми продольными балками 4 рамы тележки.

Рама (рис.3.41, б) тележки КВЗ-ЦНИИ сварная Н-образной формы, состоит из двух боковых продольных 1, двух средних поперечных 2, четырех укороченных концевых поперечных 4 и четырех вспомогательных продольных балок 3, предназначенных для крепления тормозной рычажной передачи. В средней части продольные балки замкнутого сечения из двух швеллеров №20 сверху и снизу усилены листами стали толщиной 14мм. По концам этих балок приварены планки 5 с кольцами 13, служащие для центрирования и крепления шпинтов, а посередине - кронштейны 9 для крепления гасителей колебаний и вертикальные скользуны 8 для ограничения поперечного перемещения надрессорной балки. Отверстия 10, предназначены для установки подвесок люльки и отверстия 11, служащие для крепления предохранительных болтов центрального подвешивания, усилены накладками, ребрами и обечайками. В средних поперечных балках 2 также имеются усиленные шайбами и ребрами жесткости отверстия 12 для крепления предохранительных скоб надрессорной балки.

Для подвешивания деталей тормозной рычажной передачи к поперечным средним 2 и 4 приварены кронштейны 6, в отверстия которых вварены втулки. Для ограничения продольных смещений надрессорной балки предусмотрены вертикальные скользуны 7, приваренные к средним поперечным балкам 2.

Надрессорная балка (рис. 3.41, в) тележки КВЗ-ЦНИИ сварная коробчатого сечения. Концевые ее части уширены для обеспечения хорошей опоры на трехрядные пружины центрального подвешивания и снабжены отверствиями 8, служащими для пропуска предохранительных болтов. Посередине балки укреплен подпятник 5, к которым сбоку прикреплены вертикальные скользуны 3, взаимодействующие со скользунами средних поперечных балок рамы тележки. По концам надрессорной балки расположены кронштейны 1 для гидравлических гасителей колебаний. Вертикальная нагрузка от кузова вагона передается через горизонтальные скользуны 4 надрессорной балки, а между пятником и подпятником, соединенными замковым шкворнем, должен быть вертикальный зазор 9 мм. В этом случае пятник и подпятник совместно с замковым шкворнем, состоящим из двух полушкворней, являются осью вращения тележки относительно кузова и служат для передачи тяговых и тормозных от тележки к кузову, а также восприятия сил, возникающих от момента трения при прохождении кривых участков пути.

Рессорное подвешивание (рис. 3.42) тележки КВЗ-ЦНИИ двухступенчатое (аналогичное подвешиванию тележки КВЗ-5)

Буксовая ступень (см. рис.. 3.42,а) включает в себя два одинаковых параллельно работающих комплекта, каждый из которых состоит из шпинтона 2, наружной 3 и внутренней 4 пружин и фрикционного гасителя колебаний. С целью уменьшения шумовых высокочастотных колебаний между наружной пружиной 3 и поддоном корпуса буксы 15, приваренном к кожуху 6, предусмотрены резиновые прокладки 7 и 9, защищаемые от истирания металлическими кольцами 5 и 8. в состав гасителя колебаний входят: сменная фрикционная шпинтонная втулка 13, вокруг которой расположены шесть фрикционных конусных секторов (клиньев) 14, расположенных между верхним и нижним опорными коническими кольцами 10. на верхнее кольцо воздействует внутренняя пружина 4, нижнее кольцо 10 через резиновую прокладку передает нагрузку на поддон корпуса буксы 15 происходит взаимное перемещение и возникновения сил трения между клиньями 14 и шпинтонной втулкой 13, фиксация которой осуществляется корончатой гайкой 11 и тарельчатой пружиной 12.

Центральная ступень подвешивания ( рис. 3.42,б) оборудована люлькой, состоящей из двух параллельных комплектов, на которых расположена надрессорная балка 15. каждый комплект включает две трехрядные пружины 13, опирающихся через прокладку 10 на поддон 12, подвешенный шарнирно к продольным балкам рамы посредством серег 4 и подвесок (тяг) 3. благодаря шарнирной опоре через валик 2 наличию радиальной поверхности верхней проушины подвесок 3 люлька может качаться поперек и вдоль вагона, создавая плавное отклонение кузова.

На случай обрыва подвесок 3 или серег 4 предусмотрены предохранительные болты 9 с Т-образными головками, опиращимися вверху через резиновую прокладку 6 на продольные балки рамы., а на нижние концы навернуты гайки 11. от падения надрессорной балки предусмотрена предохранительная скоба 14. от ее перекоса и смягчения продольных ударов, возникающих при прохождении кривых участков пути, каждый конец балки связан с рамой тележки упругим продольным поводком 1.

Центральное подвешивание снабжено гидравлическими гасителями колебаний 7, размещенными с каждой стороны тележки шарнирно укрепленными с каждой стороны тележки и шарнирно укрепленными верхними концами ЦК кронштейнам 5 боковых рам, а нижними - к кронштейнам 8 надрессорной балки. Расположенные под углом 35-45 градусов к горизонтали они способны гасить вертикальные и горизонтальные колебания надрессорной балки и кузова вагона.

Опора кузова на тележку (рис. 3.43, а) состоит из скользунов кузова 1 и тележки 2, взаимодействующих между собой. Скользун 2 через резиновую прокладку 4 опирается на дно коробки 3, укрепленной болтами к опре 6 надрессорной балки, где она центрируется с помощью штыря 5. такая опора повышает плавность хода вагона зс счет уменьшения боковой качки и гашения извилистого движения тележки. При этом момент трения межлу скользунами должен находиться в пределах 20-28Н/м, обеспечивающий поворот тележки относительно кузова при прохождении вагона в кривых участках пути. Это достигается применением рвзнородных материалов. Для скользуна кузова 1 применена сталь марки 40Х, а для тележки 2 скользун выполнен из серого чугуна СЧ 23-40. с целью не допущения задиров рабочей поверхности скользунов шливуют и смазывают.

Подобная конструкция опоры потребовала применения дополнителього устройства-направляющего упругого повадка (рис.3.43, б), предназначенного для упругого ограничениягоризонтального перемещения надрессорной балки и возвращения ее в центральное положение. Он состоит из трубчатой тяги 6 с левой и правой цапфами на концах, резиновых пакетов 2, заключенных между тарелей 3 и шайбой 4. зазоры между вертикальными продольными скользунами надрессорной и поперечными балками регулируют при помощи гаек 1 и 5 в пределах запаса резьбы на левой цапфе тяги 6.

Тележки КВЗ-ЦНИИ выпускаются двух типов:1 тип предназначен для вагонов с массой брутто до 60т; 2 тип-до 72т. тележка 2 типа аналогична по конструкции и отличается от 1 типа более мощной рамой, имеющей концевые поперечные балки. Она оборудована усиленными люлечными подвесками, удвоенным числом гидравлических гасителей колебаний, пружинами, имеющими больший диаметр прутков и др. масса усиленной тележки увеличена на 0,4 т, она имеет меньший статический пробег по сравнению с тележкой 1 типа.

Для вагонов массой брутто до 108т Калининский завод в 1959г. построил трехосную тележку (рис. 3.44) с двухступенчатым рессорным подвешиванием, статический прогиб которого равен 168 мм. Отдельные комплекты центрального и буксового подвешивания аналогичны соответствующим конструкциям тележек КВЗ-ЦНИИ.

Центральное люлечное подвешивание трехосной тележки состоит из четырех комплектов, на пружины которых своими концами опираются две надрессорные балки, объединенные шкворневой балкой Н-образной формы. Нагрузка от кузова передается на подпятник, расположенный в центре шкворневой балки. Между скользунами кузова и надрессорными балками должны быть нормированные зазоры. В центральном подвешивании применены гидравлические гасители колебаний. Крайние комплекты буксового подвешивания аналогичны по устройству с тележками КВЗ-5, а средние выполнены без фрикционных гасителей колебаний и не имеют внутренних пружин. Внутренняя колесная пара загружена на 80% по сравнению с крайними, под пружины буксовых комплектов которых во время сборки подкладывают 10-миллиметровые прокладки. Кроме того, с целью улучшения плавности хода колесные пары трехосных тележек имеют уклон поверхности катания 1/40 вместо 1/20. Рычажная передача-с двухсторонним нажатием тормозных колодок.

Необходимость повышения скорости движения потребовали разработки усовершенствованных конструкций. В результате решений этой задачи Калининским (ныне Тверским) заводом совместно с ВНИИЖТ, ВНИИВ, ЛИИЖТ и др. была создана модернизированная тележка КВЗ-ЦНИИ-М, допускающая повышение скорости движения до 180 км/ч. Она отличается от рассмотренных выше тележек типа КВЗ-ЦНИИ увеличенным статистическим прогибом рессорного пдвешивания, более наденой однозвенной конструкцией люлечных подвесок вместо двухзвенных и др. С 1986 г. Калининский (Тверской) завод строит вагоны с модернизированным тележками. Для вагонов скоростных поездов (до 200 км)ч) Калининским вагоностроительным заводом разработана новая тележка типа ТСК-1 (тележка скоростная калининская, 1-й вариант).