«ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ Утверждено Департаментом кадров и учебных заведений МПС России в качестве учебника для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта Москва 2003 1 УДК ...»

Е.П. Гундорова

ТЕХНИЧЕСКИЕ

СРЕДСТВА

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Утверждено

Департаментом кадров и учебных заведений МПС России

в качестве учебника для студентов техникумов

и колледжей железнодорожного транспорта

Москва

2003

1

УДК 629.4+0.75+621.331+0.75+656.2.073.28(0.75) ББК 39.22 Г 948 Гундорова Е.П. Технические средства железных дорог:

Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. — Г 948 М.: Маршрут, 2003. – 496 с.

ISBN 5-89035-078-1 Дано описание основных устройств вагонов, электровозов, тепловозов; приведены основные сведения о системах обслуживания и ремонта подвижного состава; сооружениях и устройствах вагонного и локомотивного хозяйства, а также о системе электроснабжения железных дорог. Изложены вопросы комплексной механизации переработки различных грузов, их типовые схемы. Рассмотрены простейшие приспособления, устройства, машины и механизмы, используемые для переработки различных грузов.

Предназначен для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта, будет полезен также специалистам в области организации перевозочного процесса.

УДК 629.4+0.75+621.331+0.75+656.2.073.28(0.75) ББК 39. Рецензенты: зам. руководителя Департамента грузовой и коммерческой работы МПС России А.А. Годовиков; канд. техн. наук, доцент кафедры «Управление эксплуатационной работой» РГОТУПСа А.М. Орлов; зам. начальника технического отдела Брянского филиала ФГУП «Московская железная дорога» А.И. Бадеев; преподаватель Санкт-Петербургского техникума железнодорожного транспорта Е.П. Кудрявцева.

© Е.П. Гундорова, © Издательство «Маршрут», ISBN 5-89035-078-1 © УМК МПС России,

ОТ АВТОРА

Учебник написан в соответствии с требованиями программы дисциплины «Технические средства железных дорог» по специальности Организация перевозок и управление движением на железнодорожном транспорте для техникумов и колледжей МПС России.

Для выполнения перевозочного процесса железные дороги имеют технические средства, состоящие из подвижного состава, железнодорожных сооружений и устройств, к которым относятся:

— железнодорожный путь с необходимым путевым развитием на раздельных пунктах для приема, скрещения, обгона, расформирования, формирования и отправления поездов и выполнения других операций;

— сооружения для посадки, высадки и обслуживания пассажиров;

— устройства для хранения, погрузки и выгрузки грузов;

— устройства автоматики, телемеханики и связи для обеспечения безопасности движения поездов и ускорения производственных процессов;

— сооружения для экипировки и ремонта локомотивов и вагонов;

— устройства электроснабжения, включая тяговые подстанции и контактную сеть на электрифицированных линиях;

— устройства водоснабжения;

— устройства материально-технического снабжения.

В книге рассмотрены:

— общие требования к подвижному составу железных дорог России;

— назначение и типы грузовых и пассажирских вагонов;

— основные элементы вагонов, их назначение и устройство;

— назначение и классификация тормозов подвижного состава;

— классификация локомотивов, их назначение и устройство;

— система электроснабжения железных дорог и требования, предъявляемые к устройствам электроснабжения;

— назначение и техническое оснащение транспортно-складских комплексов;

— типы складов и их назначение;

— комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ при переработке различных грузов;

— классификация, назначение и устройство различных погрузочно-разгрузочных машин и механизмов, области их применения.

Представлены технические характеристики универсальных и специализированных вагонов, вагонов промышленного транспорта, локомотивов, машин и механизмов, используемых при выполнении погрузочно-разгрузочных работ.

Приведенные формулы рекомендуется использовать при выполнении практических работ по данной дисциплине, а также при выполнении расчетов по дипломному проектированию.

Вопросы, отражающие структуру управления на железнодорожном транспорте, рекомендуется преподавателям давать самостоятельно с учетом проводимой реорганизации (на момент изложения данного материала).

Автор выражает благодарность за объективную оценку рукописи учебника рецензентам — заместителю руководителя Департамента грузовой и коммерческой работы МПС России А.А. Годовикову, кандидату технических наук, доценту кафедры «Управление эксплуатационной работой» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения А.М. Орлову, заместителю начальника технического отдела Брянского филиала ФГУП «Московская железная дорога» А.И. Бадееву, преподавателю Санкт-Петербургского техникума железнодорожного транспорта Е.П. Кудрявцевой.

ВВЕДЕНИЕ

Наша страна располагает мощной транспортной системой, в состав которой входит несколько взаимодействующих видов современного транспорта. Основу транспортной системы составляет железнодорожный транспорт, обладающий огромным перевозочным потенциалом. Железные дороги способны осуществлять регулярные перевозки грузов и пассажиров на различные расстояния, независимо от времени года и суток, при любых погодных и климатических условиях при безусловном обеспечении безопасности движения, сохранности перевозимых грузов и безопасности пассажиров.

История развития Российских железных дорог начинается с момента открытия в 1837 г. первой однопутной железной дороги общего пользования протяженностью 27 км между Петербургом и Царским Селом. Дорога не имела существенного экономического значения, однако показала целесообразность и возможность применения в России нового вида транспорта (для того времени) — железнодорожного. Крупнейшим достижением русского инженерного искусства была постройка в 1851 г. Петербурго-Московской железной дороги — первой по длине двухпутной магистрали в мире протяженностью 650 км.

Отмена в 1861 г. крепостного права и последующие экономические реформы обусловили необходимость создания в России эффективной транспортной системы, которая бы способствовала развитию промышленности и сельского хозяйства, освоению новых районов и укреплению связей между ними. В этот период времени началось формирование железнодорожной сети. Были построены железные дороги: Московская, Транссибирская, Закаспийская, Мурманская; в Европейской части страны была создана разветвленная сеть железных дорог в единой технологической системе. К началу ХХ века по протяженности железных дорог Россия занимала второе место в мире.

Важнейшим этапом в развитии сети железных дорог России стало строительство Великой Транссибирской магистрали (в период с 1891 по 1916 гг.), протянувшейся от Урала до Тихого океана.

На всех этапах развития железнодорожного транспорта изменялось его техническое оснащение. Основным тяговым подвижным составом на сети дорог России до 1920-х гг. ХХ века были паровозы. В 1924 г. было освоено производство первого в мире отечественного тепловоза с электрической передачей Щэл-1, а в 1932 г. был выпущен первый советский электровоз постоянного тока ВЛ19, построенный на Московском заводе «Динамо».

В 1926 г. были электрифицированы первые пригородные участки железных дорог в Москве и Баку, а к 1940 г. электрифицировано было уже 1870 км железнодорожных линий.

В России первые серийные грузовые вагоны начали выпускать в 1846 г. Они были четырехосными на двух двухосных тележках, но рамы и кузова вагонов были деревянными, что значительно снижало их грузоподъемность, поэтому было решено перейти на бестележечные двухосные вагоны. С 1928 г. промышленность начинает выпуск четырехосных грузовых вагонов. Только в 1965 г. двухосные вагоны были исключены из обращения на железных дорогах нашей страны.

В 1930—1940 гг. создаются и внедряются автосцепка СА-3 и пневматические тормоза отечественных конструкций. В 1940 г. половина вагонного парка была оборудована автосцепкой, а новые вагоны выпускались только с такой автосцепкой. Одновременно развернулось строительство четырехосных пассажирских вагонов.

В годы Великой Отечественной войны и послевоенный период железнодорожный транспорт прошел большой и сложный путь военных потрясений, разрухи и восстановления.

Послевоенная реконструкция железнодорожного транспорта осуществлялась на основе широкого внедрения электрической и тепловозной тяги, обновления парка подвижного состава, усиления железнодорожного пути, механизации работы сортировочных станций, внедрения новейших средств автоматики, телемеханики и связи.

Локомотивный парк регулярно обновляется за счет внедрения электровозов ВЛ23, ВЛ60, ВЛ80 (различных модификаций), ВЛ65, тепловозов ТЭ2, ТЭ3, 2ТЭ10Л, ТЭП60 и др. Вагоностроительные заводы выпускают новые четырехосные, восьмиосные грузовые вагоны, увеличивается парк специализированных вагонов и контейнеров. К 1957 г. весь вагонный парк оборудуется автосцепкой, а к 1959 г. — автотормозами. Значительная доля грузовых вагонов производится с металлическим кузовом.

В настоящее время протяженность Российских железных дорог составляет 86 тыс. км. Основными задачами железнодорожного транспорта являются: обеспечение перевозочного процесса и сокращение транспортных затрат, а также ускорение доставки груза от производителя к потребителю при условии обеспечения сохранности перевозимых грузов, сокращение времени поездки пассажиров при улучшении комфортности поездки и культуры обслуживания.

Для совершенствования работы железнодорожного транспорта разработана Комплексная программа реорганизации отрасли на период до 2010 г. Важной составной частью данной программы являются подпрограммы «Локомотивы» и «Грузовые вагоны», которые предусматривают системный подход к обеспечению нарастающих объемов перевозок тяговыми и вагонными ресурсами.

Эксплуатируемые сегодня на сети дорог локомотивы и грузовые вагоны построены по техническим требованиям 1960-х гг. и по существу являются подвижным составом старого поколения, для которого характерны высокие затраты на обслуживание и ремонт, а также недостаточный уровень надежности.

При освоении современных технологий по выпуску локомотивов (тепловозов и электровозов) нового поколения предусмотрено увеличение мощности тяговых двигателей, срока службы, пробега до списания, а также использование микропроцессорных систем управления с энергооптимальным автоведением и диагностикой, а для вагонов нового поколения — повышение грузоподъемности, конструктивной скорости, срока службы. Для локомотивов и вагонов нового поколения предусмотрено увеличение межремонтного пробега.

Основой для разработок подвижного состава нового поколения является принцип модульной компоновки с рациональной унификацией узлов и систем, снижающей стоимость этой техники и ее разработки. Локомотивы и грузовые вагоны нового поколения следует создавать на основе унифицированных базовых проектов.

Базовыми электровозами нового поколения должны стать опытные электровозы ЭП10 и ЭП200, созданные в последние годы отечественной промышленностью. Производство шестиосного электровоза ЭП10 двойного питания осваивается совместно с фирмой «Адтранц» (Швейцария). Проверенные на этом локомотиве решения по двум системам тока (3 кВ постоянного и 25 кВ переменного) станут основой для электровозов переменного и постоянного тока.

Электровоз ЭП200 создан на Коломенском локомотивостроительном заводе на базе экипажной части тепловоза ТЭП80, испытанной на скорости более 270 км/ч и показавшей вдвое меньшее динамическое воздействие на путь по сравнению с электровозом ЧС200. На этой основе будут позднее созданы мощные скоростные электровозы с максимальной скоростью до 250 км/ч.

Ведется работа по созданию и освоению выпуска конструкций для грузовых вагонов нового поколения. Разрабатываются конструкционные материалы для кузовов вагонов нового поколения в соответствии с родом перевозимого груза и специализацией вагонов. Исследуются направления повышения хладостойкости и трещиностойкости стального литья для тележек грузовых вагонов.

Произведена выплавка опытных образцов стали и оценено влияние содержания углерода и легирующих элементов в ней. Выпущена уже опытная партия вагонных осей из непрерывно литой вакуумированной стали.

На Уралвагонзаводе изготовлено два опытных полувагона нового поколения: с глухим кузовом и универсальный. На Брянском машиностроительном заводе построена скоростная платформа (на 140 км/ч) для перевозки двух 40-футовых контейнеров на направлении Находка—Москва—Брест. На Великолукском локомотиворемонтном заводе работают над созданием хопперов для инертных строительных материалов и окатышей с новыми разгрузочными устройствами.

Для выполнения требований по сохранности перевозок грузов, механизации погрузочно-разгрузочных работ используются специализированные вагоны и современные средства механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ.

Раздел I. ВАГОНЫ И ВАГОННОЕ

ХОЗЯЙСТВО

Глава 1. Подвижной состав железных дорог 1.1. Общие требования к подвижному составу Подвижной состав, в том числе специальный самоходный, должен своевременно проходить планово-предупредительные виды ремонта, техническое обслуживание и содержаться в эксплуатации в исправном состоянии, обеспечивающем его бесперебойную работу, безопасность движения.

Предупреждение появления неисправностей и обеспечение установленных сроков службы подвижного состава должно быть главным в работе лиц, ответственных за его техническое обслуживание и ремонт. Пассажирские вагоны на тележках ЦМВ могут следовать в поездах со скоростью не более 120 км/ч (ПТЭ, глава 9).

Дополнительные требования к подвижному составу, который обращается в пассажирских поездах со скоростью более 140 км/ч, устанавливаются соответствующей инструкцией МПС России.

Типы и основные характеристики вновь строящегося подвижного состава утверждаются в порядке, установленном МПС России.

Техническое задание на вновь строящийся подвижной состав утверждается поставщиком по согласованию с МПС России, а чертежи узлов и деталей и технические условия — поставщиком по согласованию с соответствующими департаментами Министерства путей сообщения России.

Каждый вагон независимо от типа и вида должен обладать необходимой прочностью при минимальной массе, быть простым и дешевым в изготовлении, а также удобным и экономичным в эксплуатации.

Подвижной и специальный подвижной состав подлежат в соответствии с законодательством Российской Федерации обязательной сертификации в рамках Системы сертификации на федеральном железнодорожном транспорте (ССФЖТ).

Все элементы вагонов по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными МПС России. Вновь строящиеся вагоны должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими конструкционными скоростями перспективных локомотивов, предназначенных для обслуживания соответствующих категорий поездов.

Вагоны, не имеющие переходных площадок, должны иметь специальные подножки и поручни.

Вносить изменения в конструкции основных узлов принятого в эксплуатацию подвижного состава, в том числе специального самоходного, допускается только с разрешения соответствующих департаментов МПС России.

Подвижной состав должен удовлетворять требованиям габарита, установленного государственным стандартом.

Вновь построенный, а также прошедший капитальный ремонт подвижной состав, том числе специальный самоходный, до сдачи его в эксплуатацию на железную дорогу должен быть испытан и принят от завода-поставщика в порядке, установленном МПС России.

Каждая единица подвижного состава, в том числе специального самоходного, должна иметь следующие отличительные четкие знаки и надписи: технический знак Российских железных дорог, инициалы железной дороги (кроме вагонов), номер (для пассажирских вагонов содержит код дороги приписки), табличку завода-изготовителя с указанием даты и места постройки, дату и место производства установленных видов ремонта, вес тары (кроме локомотивов и специального самоходного подвижного состава). Кроме того, должны быть нанесены следующие надписи: на локомотивах, моторвагонном подвижном составе и специальном самоходном подвижном составе — конструкционная скорость, серия, наименование депо или другого предприятия приписки, таблички и надписи об освидетельствовании резервуаров, контрольных приборов и котла; на пассажирских вагонах, моторвагонном подвижном составе и специальном самоходном подвижном составе, на котором предусматривается доставка работников к месту производства работ и обратно, — число мест; на грузовых вагонах — грузоподъемность. На тендерах паровозов должны быть обозначены серия, номер и инициалы железной дороги приписки.

Другие знаки и надписи на подвижном составе и специальном подвижном составе наносятся в порядке, установленном МПС России.

На каждый локомотив, вагон, единицу моторвагонного и специального подвижного состава должен вестись технический паспорт (формуляр), содержащий важнейшие технические и эксплуатационные характеристики.

Технические требования к специальному подвижному составу и съемным подвижным единицам, а также порядок их технического обслуживания, ремонта и эксплуатации устанавливаются МПС России.

1.2. Габариты на железнодорожном транспорте Подвижной состав, в том числе и вагоны, строятся по определенному габариту. Соблюдение габаритов на железнодорожном транспорте является одним из важнейших условий обеспечения безопасности движения поездов. Локомотивы и вагоны должны свободно проходить по железнодорожному пути мимо различного рода путевых сооружений, станционных платформ, зданий и других устройств, а также не задевать подвижной состав, расположенный на смежных путях, и различные искусственные сооружения. Это требование обеспечивается соблюдением установленных государственным стандартом габаритов приближения строений и подвижного состава. На железнодорожном транспорте введен ГОСТ 9238-83 на габариты приближения строений и подвижного состава для линий со скоростями движения не более 160 км/ч (для линий и участков со скоростями движения поездов свыше 160 км/ч габаритные нормы устанавливаются специальными указаниями МПС). Этот ГОСТ распространяется на железные дороги общей сети колеи 1520 мм (для новых линий) и колеи 1524 мм (для существующих линий впредь до перевода их на колею 1520 мм), а также на подъездные пути железных дорог и промышленных предприятий.

Габаритом приближения строений (рис. 1.1) называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого помимо подвижного состава не должны заходить никакие части сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устройства, которые предназначены для непосредственного взаимодействия их с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления и др.).

Установлен единый габарит приближения строений С, который учитывает использование электрической тяги, применение Рис. 1.1. Габарит приближения строений С: устанавливаемая на платформе специальная габаУГР — уровень верха головки рельса; x — которой соответствует очертанию габарита С. Свободный проход рамы около сооружений и устройств свидетельствует о соблюдении габарита С. Габаритные расстояния по высоте принимаются от уровня верха головки рельса, горизонтальные расстояния — от оси пути.

Очертание I—II—III установлено для перегонов, а также для путей на станциях (в пределах искусственных сооружений), на которых не предусматривается стоянка подвижного состава. Очертание Iа—IIа— IIIa—IVа предусмотрено для остальных путей станций. Высота габарита указана дробью: числитель — для контактной подвески с несущим тросом, знаменатель — для контактной подвески без несущего троса. Ширина габарита приближения строений С составляет 4900 мм.

Размер 1100 мм означает расстояние от головки рельса до пола высокой пассажирской платформы, а размер 1920 мм — расстояние от оси пути до края платформы. Для низкой платформы эти размеры составляют соответственно 200 и 1745 мм. В габарите на перегонах на расстоянии от оси пути 1745 мм предусмотрен уступ высотой 1070 мм от головки рельса для перил на мостах, эстакадах и других искусственных сооружениях.

Расстояние от оси пути до линии приближения строений (вновь строящихся зданий, заборов, опор контактной сети и линий связи) установлено 3100 мм. Не допускается укладывать фундаменты, трубопроводы, кабели и другие, не относящиеся к пути, сооружения в пределах 1000 мм от уровня головки рельсов по вертикали и на протяженности 2900 мм от оси пути по горизонтали.

Государственным стандартом установлен также габарит Сп, отличающийся от габарита С отдельными размерами (например, по высоте, составляющей для габарита Сп 5500 мм). Требованиям этого габарита должны удовлетворять сооружения и устройства депо, мастерских, грузовых дворов, складов, портов, промышленных предприятий, а также между территориями этих предприятий, т.е. в местах, где скорости движения сравнительно невысоки.

Габаритом подвижного состава (рис. 1.2) железных дорог называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться груженый и порожний подвижной состав, установленный на прямом горизонтальном пути.

Габариты подвижного состава подразделяют на строительные и эксплуатационные.

Габарит, за который не должен выходить новый (вновь построенный) подвижной состав в проектном положении, расположенный на прямом горизонтальном пути, когда его продольная ось совпадает с осью пути, называют строительным габаритом подвижного состава.

Габарит, за который не должен выходить стоящий на прямом горизонтальном пути вагон в эксплуатации, т.е. вагон, уже имеющий допустимые износы и другие отклонения, называется эксплуатационным габаритом подвижного состава.

Габарит подвижного состаРис. 1.2. Совмещенные габариты ва неразрывно связан с разме- приближения строений и подвижного чем шире колея, тем шире и выше может быть подвижной состав, обращающийся по этой колее.

ГОСТ установлены габариты подвижного состава I-T и Т для железных дорог СНГ, Монголии и габариты I-BM, О-ВМ, 02-ВМ и ОЗ-ВМ — для подвижного состава, допускаемого к обращению как по железным дорогам СНГ колеи 1520 (1524) мм, так и по железным дорогам зарубежных стран колеи 1435 мм.

Подвижной состав габарита I-T допускается к обращению по всем путям общей сети железных дорог СНГ, подъездным путям и путям промышленных предприятий, а габарит Т — по путям общей сети железных дорог СНГ, подъездным путям и путям промышленных предприятий, сооружения и устройства на которых отвечают требованиям габаритов С и Сп. Основные данные о габаритах подвижного состава приведены в таблице.

Основным габаритом подвижного состава является габарит Т.

Между габаритами подвижного состава Т и приближения строений С (см. рис. 1.2), а также между габаритами смежных подвижных составов оставляется некоторое пространство, предназначенное для смещений подвижного состава, которые вызываются допускаемыми отклонениями в состоянии отдельных элементов пути, а также боковыми колебаниями и наклонами подвижного состава на рессорах (подвижной состав при поперечном смещении или наклоне не должен задевать за какие-либо части сооружений и устройств).

Расстояния между осями смежных путей определяются условиями обеспечения безопасности движения поездов, личной безопасРис. 1.3. Расстояния между осями путей на прямых участках перегона ности людей, находящихся на междупутьях (рис. 1.3). При этом учитываются соответствующие размеры габаритов подвижного состава и приближения строений. Согласно ПТЭ (глава 2) расстояния между осями путей (междупутья) на прямых участках должны быть не менее указанных ниже, мм:

на перегонах двухпутных линий

на трехпутных и четырехпутных линиях между осями второго и третьего путей

на станциях между осями смежных путей

на путях второстепенных и грузовых дворов............... Расстояние между осями второго и третьего путей 5000 мм позволяет оставить на междупутье инвентарь и инструмент для ремонта пути при следовании поездов по второму и третьему путям.

Расстояние между осями путей, предназначенных для непосредственной перегрузки грузов из вагонов в вагон, может быть допущено 3600 мм.

В кривых участках размеры междупутья, а также расстояния между осями пути и габаритом приближения строений зависят от радиуса кривой, скорости движения, месторасположения кривой (перегон или станция) и других факторов и устанавливаются по нормам, приведенным в указаниях МПС России по применению габаритов приближения строений.

1.3. Надежность подвижного состава Безопасность движения поездов в большой мере зависит от надежности агрегатов, узлов и деталей подвижного состава. Надежность подвижного состава — это свойство его выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или установленного пробега. Надежность подвижного состава обеспечивается не только правильным проектированием и расчетом, точным изготовлением и сборкой, но и в значительной степени рациональной эксплуатацией, техническим обслуживанием и своевременным и высококачественным ремонтом.

Важным понятием в теории надежности является понятие отказ.

Отказ — это нарушение работоспособности объекта вследствие поломки, деформации, износа деталей; нарушение в работе механизмов или узлов, ослабление креплений, прекращение подачи смазки, связанных с некачественным несвоевременным ремонтом. Отказы многообразны, они встречаются в процессе эксплуатации подвижного состава. Отказы как всякие случайные события могут быть независимые и зависимые. Независимый отказ — это такой, появление которого не связано с возникновением других отказов. Отказ, появление которого связано с другими отказами, называется зависимым.

Отказ, до устранения которого использование подвижного состава по назначению невозможно, называется полным. Если, несмотря на отказ, остается возможность частичного использования подвижного состава по назначению, то такой отказ называется частичным.

Следует различать также внезапные и постепенные отказы. Внезапный отказ может наступить неожиданно и характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта. Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров. В конструкциях подвижного состава такие отказы обычно возникают в результате изнашивания, старения, коррозии или усталостных разрушений.

Надежность подвижного состава обусловливается его безотказностью, сохраняемостью, ремонтопригодностью, а также долговечностью его частей.

Безотказность — это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки, характеризующейся продолжительностью или объемом работы объекта в ч, т, м3, км или других единицах.

Состояние объекта, при котором он способен выполнять определенные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией, называется работоспособным состоянием.

Долговечность — это свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Чем долговечнее элементы подвижного состава, тем при прочих равных условиях выше его надежность. Предельное состояние вагона или локомотива, определяемое невозможностью его дальнейшей эксплуатации, может быть результатом износа их базовых элементов (например: рама, кузов) до такой степени, когда ремонт согласно действующим правилам ремонта и техническим условиям невозможен или нецелесообразен. Показателем долговечности вагона является срок работы его между заводскими ремонтами.

Сохраняемость — это свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования в заданных условиях. Срок, в течение и после которого сохраняются значения заданных показателей в установленных пределах, называется сроком сохранности.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности его конструкции к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность подвижного состава оценивают продолжительностью восстановления его работоспособности, а также затратами труда и средств на предупреждение, обнаружение и устранение неисправностей и отказов.

Глава 2. Общие сведения о вагонах 2.1. Назначение и классификация вагонов Вагоном называется единица подвижного состава железных дорог, предназначенная для перевозки пассажиров или грузов.

По назначению вагоны разделяют на грузовые и пассажирские.

К грузовым вагонам относятся крытые вагоны, полувагоны, платформы, цистерны, изотермические и вагоны специального назначения, служащие для перевозки определенных видов грузов (цементовозы, транспортеры, специализированные цистерны, вагоны для технических нужд, перевозки скота, живой рыбы и др.).

Парк пассажирских вагонов состоит из вагонов дальнего следования, межобластного и пригородного сообщения.

По условиям эксплуатации различают вагоны магистральные, промышленного и городского транспорта.

В зависимости от ширины колеи вагоны бывают нормальной (1520 мм) и узкой колеи (750, 900 и 1060 мм).

По габариту подвижного состава различают вагоны, предназначенные для обращения по всей железнодорожной сети страны; вагоны, обращение которых допустимо только на реконструированных участках дорог РФ, и вагоны для международных сообщений.

По конструкции кузова, материалу и технологии изготовления вагоны подразделяются на цельнометаллические и вагоны с металлическим каркасом кузова и деревянной обшивкой, а также сварные и клепаные; по числу осей — на четырех-, шести-, восьми- и многоосные.

Большинство грузовых вагонов четырехосные. Имеется незначительное количество шестиосных полувагонов, а также восьмиосных полувагонов и цистерн.

В качестве пассажирских в основном используются четырехосные цельнометаллические вагоны, обладающие большой прочностью и достаточно высокой комфортабельностью. Цельнометаллические вагоны, кроме багажных, имеют генераторы для выработки электроэнергии при движении поезда, принудительно-вытяжную вентиляцию, а некоторые из них — установки для кондиционирования воздуха, водяное, комбинированное или электрическое отопление.

Каждый вагон состоит из ходовых частей, рамы, кузова, ударно-тяговых приборов и тормозов (рис. 2.1).

К ходовым частям относятся тележки с колесными парами, буксами, подшипниками, рессорами или пружинами. Ходовые части должны обеспечивать движение вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью и наименьшим сопротивлением движению.

Рис. 2.1. Восьмиосный полувагон грузоподъемностью 125 т:

1 — кузов; 2 — автосцепное устройство; 3 — двухосная тележка; 4 — тормозное Тележки обеспечивают более свободное движение длинных вагонов по кривым участкам пути небольшого радиуса, необходимую плавность хода при уменьшении сопротивления движению. Рессоры и пружины служат для смягчения толчков, воспринимаемых вагоном от неровностей пути и поверхностей катания колес. Совокупность всех рессор, пружин и других упругих элементов, связывающих колесные пары с рамой тележки или кузовом, называется рессорным подвешиванием.

Рама вагона является основанием кузова и состоит из жестко соединенных между собой продольных и поперечных балок. На раме крепятся кузов, ударно-тяговые приборы, части автоматического и ручного тормозов, а в пассажирских вагонах — и электрооборудование, узлы системы кондиционирования воздуха. Рамы отличаются одна от другой в зависимости от конструкции и назначения вагона, но все они должны быть достаточно прочными, способными воспринимать нагрузки от кузова, тяговые, ударные, тормозные усилия, давление ветра и другие нагрузки (вертикальные и горизонтальные), возникающие при движении вагона. В цельнометаллических вагонах рама является одним из основных элементов кузова, представляющего собой единую несущую конструкцию.

Кузовом вагона называется часть вагона, расположенная над рамой и служащая для размещения грузов или пассажиров. У крытых грузовых и пассажирских вагонов кузов состоит из боковых и торцевых стен, пола и крыши, у полувагонов — из боковых, торцевых стен или дверей и пола, а у платформ — из бортов и пола. У цистерн кузовом является цилиндрический резервуар, называемый котлом.

Кузов вагона крепится на раме или составляет с ней одно целое.

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов и локомотива, удержания их на определенном расстоянии друг от друга, а также для передачи силы тяги от локомотива к вагонам и смягчения ударов, возникающих при сцеплении или набегании вагонов в поезде. Ударно-тяговые приборы состоят из автосцепного устройства.

Тормоз — это устройство на подвижном составе, с помощью которого создается сопротивление движению поезда или отдельного вагона, необходимое для остановки поезда или регулирования его скорости.

Тормоза бывают ручные и автоматические. Вагоны грузового и пассажирского парков оборудованы автоматическими тормозами, кроме этого, все пассажирские и часть грузовых вагонов — дополнительно ручными.

2.3. Технико-экономические характеристики вагонов Для грузовых вагонов основными характеристиками являются:

осность, грузоподъемность, линейные размеры, масса тары или просто тара, коэффициент тары, нагрузка от колесной пары на рельсы, нагрузка на 1 м пути (погонная нагрузка), удельный объем, удельная площадь.

Осность определяется общим числом колесных пар (осей) данного вагона.

Грузоподъемностью грузового вагона называется наибольшая масса перевозимого груза, на которую рассчитана его конструкция.

Линейные размеры определяют базу вагона и его тележки, длину по осям сцепления автосцепок, длину и ширину кузова и высоту его от головки рельса. Базой вагона называется расстояние между центрами пятников вагона, базой тележки — расстояние между центрами осей колесных пар двухосной тележки, а у трех- и четырехосной — расстояние между центрами крайних осей. Базу вагона определяют исходя из условий вписывания в кривые и устойчивости вагона на рельсовом пути. Она зависит от длины и ширины вагона, а также от наименьших радиусов кривых участков пути.

Тара вагона — это масса всех его частей (в порожнем состоянии), включая тележки и колесные пары. Тара определяется взвешиванием на специальных вагонных весах и указывается на боковых балках вагона.

Коэффициент тары показывает массу тары вагона, приходящуюся на 1 т его грузоподъемности. Он является сравнительным показателем экономичности вагонов различных типов и разной грузоподъемности. Для современных четырехосных вагонов коэффициент тары равен 0,33—0,38. Чем меньше этот показатель при одинаковой прочности конструкции, тем экономически выгоднее данный вагон в эксплуатации.

Допускаемая нагрузка от колесной пары на рельсы зависит главным образом от типа рельсов, числа шпал, уложенных на 1 км пути, рода балласта и скорости движения поездов. С 1980 г. установлена наибольшая нагрузка от колесной пары на рельсы — 228 кН (23,25 тс). Данная нагрузка служит исходным параметром при проектировании новых вагонов.

Погонная нагрузка определяется отношением массы брутто вагона к длине его по осям сцепления и измеряется в тоннах на 1 м (т/м). Пополнение вагонного парка большегрузными вагонами с увеличенными погонными нагрузками — один из эффективных путей повышения провозной способности дорог. Такие вагоны позволяют формировать поезда увеличенной массы при существующих длинах станционных путей. Допустимая погонная нагрузка регламентируется несущей способностью мостов и других искусственных сооружений. В современных условиях предусматривается повышение погонных нагрузок путем внедрения восьмиосных вагонов.

Объем вагона определяется внутренними геометрическими размерами кузова и характеризует вместимость вагона. Он рассчитывается по объемному весу наиболее массовых грузов, перевозимых в вагонах данного типа.

Для сравнительной оценки экономичности вагонов различных типов и размеров обычно пользуются удельным объемом, определяемым как частное от деления полного объема вагона в кубических метрах на грузоподъемность в тоннах. Для крытых и изотермических вагонов удельный объем составляет 1,8—2,5 м3/т, для полувагонов и цистерн — 1—1,4 м3/т.

Удельная площадь для платформ определяется делением площади пола в квадратных метрах на грузоподъемность в тоннах.

Для пассажирских вагонов основными показателями экономичности являются число мест и отношение тары к числу перевозимых пассажиров. Это отношение зависит от конструкции вагона и предоставляемых пассажиру удобств. Для вагонов пригородных поездов экономичность определяют тарой, приходящейся на 1 м площади пола, так как в этих вагонах принимаются во внимание места не только для сидения пассажиров, но и для стояния.

Пассажирский парк (рис. 2.2) составляют вагоны, предназначенные для перевозки пассажиров (пассажирские), а также почтовые, багажные, вагоны-рестораны и служебно-технические (служебные, вагонылаборатории, санитарные, вагоны-клубы и другие пассажирские вагоны специального Рис. 2.2. Цельнометаллический пассажирс- нужд. Все вагоны пассажирского парка приписаны к дорогам МПС. Вагоны пассажирского парка либо постоянно обращаются в пределах дороги (местное и пригородное сообщения), либо после каждого рейса вновь возвращаются на дорогу, к которой они приписаны (дальнее сообщение). Кроме того, пассажирские вагоны приписывают к определенному депо, которое осуществляет их ремонт и техническое обслуживание. Трафарет о приписке вагона к тому или другому депо наносится на торцевую стену вагона.

Пассажирские вагоны имеют кузова с окнами, дверьми, тамбурами, помещением для пассажиров; туалетными отделениями. Пассажирские поезда, сформированные из вагонов пассажирского парка, в соответствии с назначением и дальностью перевозок подразделяют на дальние, следующие на расстояния свыше 700 км, местные — до 700 км и пригородные — до 150 км. Внутреннее устройство и оборудование вагонов этих видов поездов различные.

Вагоны, предназначенные для перевозки пассажиров на большие расстояния, имеют жесткие и мягкие полки для лежания, багажные полки, системы водоснабжения, отопления, вентиляции и освещения, а также другие устройства, обеспечивающие необходимые удобства для пассажиров. По внутренней планировке вагоны делятся на купированные и некупированные (открытые). Купированные вагоны подразделяются на жесткие, мягкие, мягко-жесткие. В последних — одна половина вагона имеет жесткие диваны, а другая — мягкие.

Вагоны пригородного и местного сообщений, находящиеся в пути сравнительно короткое время, рассчитаны на максимальную вместимость. В них устанавливаются жесткие, мягко-жесткие диваны или мягкие кресла (внутренних перегородок нет).

Внутреннее устройство почтовых, багажных, специальных вагонов и вагонов-ресторанов определяется их назначением. Вагонырестораны предназначены для обеспечения питанием пассажиров в пути следования, почтовые — для перевозки писем, посылок и другого почтового груза, а багажные — для багажа.

Важное значение для организации эксплуатационной работы имеет структура вагонного парка, которая должна отражать структуру перевозимых грузов. Специализация вагонов является экономически выгодной, главным образом за счет сокращения простоев при погрузке, выгрузке и механизации этих операций, высокой сохранности перевозимых грузов, лучшем использовании их грузоподъемности и вместимости.

Грузовой парк составляют крытые вагоны, полувагоны, платформы, цистерны, изотермические и вагоны специального назначения (передвижные мастерские, контрольные платформы для поверки вагонных весов, снегоочистители, а также другие вагоны, приспособленные для технических и бытовых нужд железных дорог). Каждый из перечисленных видов вагонов предназначен для перевозки определенных грузов. Конструкция грузового вагона должна обеспечивать сохранность груза, удобство погрузки и выгрузки и наибольшую вместимость.

Крытые вагоны (рис. 2.3) предназначены для перевозки требующих защиты от атмосферных воздействий тарно-упаковочных, высокоценных грузов: различных пищевых продуктов, промышленных товаров, приборов, станков, зерна и др. В крытых вагонах специального назначения перевозят скот, птицу.

люками и задвижными дверьми, обеспечивающими погрузку и выгрузку грузов, вентиляцию и очистку кузовов.

также длинномерных грузов — леса, металлопроката. Они являются основным типом вагонов грузового парка, так как имеют наиболее высокие показатели использования. Полувагон имеет открытый кузов, удобный для погрузки и выгрузки. В полу таких вагонов имеются люки для разгрузки сыпучих материалов и поэтому они называются саморазгружающимися. В эксплуатации находятся четырехосные полувагоны, а также небольшое количество шести- и восьмиосных полувагонов (см. рис. 2.1).

Платформы служат для перевозки лесных, сыпучих, штучных и тарных грузов, металлопроката, различных машин и других грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. Также они предназначены для перевозки длинномерных, громоздких и тяжеловесных грузов. Преимущество платформ состоит в том, что их можно быстро и легко загружать и разгружать, применяя простейшие средства механизации. Строят платформы четырехосными.

Цистерны представляют собой грузовые вагоны, кузовом которых является металлический резервуар (котел), прочно укрепленный на раме и служащий для перевозки наливных грузов. Большое разнообразие жидких и газообразных грузов привело к специализации цистерн по роду перевозимых грузов (нефти, бензина, кислот, спирта, молока, сжиженных газов, вина и т.д.). Цистерны строят четырехосными, в эксплуатации находятся и также восьмиосные цистерны.

Транспортеры — это специальные многоосные (от 6 до 40 осей) платформы, предназначенные для перевозки громоздких и тяжелых грузов массой до 400 т: крупных отливок, ферм мостовых кранов, трансформаторов, генераторов, турбин и т.п. Средняя часть рамы транспортеров располагается как можно ниже для облегчения погрузки, выгрузки и размещения громоздких грузов большой массы.

Изотермические вагоны служат для перевозки скоропортящихся или боящихся замерзания грузов (мясо, рыба, молоко, минеральные воды, фрукты и т.п.). Кузова таких вагонов теплоизолированы, оборудованы приборами охлаждения, отопления и вентиляции. Изотермические вагоны бывают с машинным охлаждением и электрическим отоплением (рефрижераторные) и льдосоляные (вагоны-ледники).

Рефрижераторные вагоны строятся как автономными (с самостоятельной холодильной установкой), так и в виде отдельных поездов (секций) вагонов с центральной холодильной установкой.

К саморазгружающимся вагонам относятся металлические вагоны — думпкары и хопперы. Думпкары предназначены для перевозки руды и строительных материалов на короткие расстояния. При разгрузке их кузов наклоняется в одну из сторон пневматическим механизмом. В крытых хопперах перевозят цемент, а в открытых — щебень, песок и др. (рис. 2.4).

Инвентарный парк грузовых вагонов, находящийся в распоряжении дорог, делится на рабочий и нерабочий.

Рабочий парк состоит из исправных вагонов, находящихся в поездах, на станциях под погрузкой и выгрузкой и др., т.е. участвующих непосредственно в перевозочном процессе. К нерабочему парку относятся вагоны, отставленные в резерв МПС России, неисправные, находящиеся в капитальном, деповском и текущем ремонтах, используемые в специальных формированиях (мостопоездах, различных мастерских, промывочно-пропарочных поездах и др.) и проходящие испытания. Все вагоны грузового парка приписаны к дорогам в количестве, устанавливаемом МПС России. Трафарет о приписке вагона к тому или другому депо (дороге, государству) наносится на торцевую стену вагона. Вагоны обращаются по всей сети дорог независимо от места их приписки (государства или дороги). О месте приписки вагона узнают по его номеру.

2.6. Система нумерации подвижного состава С 1963 г. на железных дорогах действовала семизначная нумерация грузовых вагонов, по которой можно установить род вагона, осность, объем кузова и другие характеристики. В связи с появлением новых типов вагонов (хопперов, зерновозов и т.д.) и исключением из парка двухосных вагонов в 1984 г. в систему нумерации вагонов были внесены изменения. Новая система восьмизначной нумерации вагонов была введена в 1985 г. Она обладает достаточной емкостью на длительный период, имеет защитный код и соответствует условиям использования при решении эксплуатационных и многих других задач с помощью ЭВМ. Значительно полнее, чем ранее, в номере вагона отражены такие важные его характеристики, как длина, масса тары, грузоподъемность. Всего выделено более 180 типов грузовых вагонов, в том числе более 60 типов транспортеров.

В каждом роде подвижного состава типы вагонов сгруппированы по объединяющим их признакам. Как правило, внутри группы вагоны «расставлены» по длине, т.е. для типов вагонов, имеющих большую длину, установлены большая по значимости нумерация.

Внутри групп предусмотрена резервная емкость, которая будет использована в будущем для перспективных вагонов или при увеличении числа вагонов данного типа. Так, первая цифра означает род вагона: 2 — крытые грузовые вагоны; 4 — платформы; 6 — полувагоны; 7 — цистерны; 8 — изотермические; 3 и 9 — прочие вагоны (специальные и другие); 5 — вагоны-собственность других министерств; 0 — пассажирские вагоны; 1 — локомотивы, путевые машины, краны и другие механизмы на железнодорожном ходу.

Вторая цифра для всех видов вагонов, кроме прочих, номер которых начинается с 3, кодирует осность: цифры 0—8 означают четырехосные, 9 — восьмиосные вагоны.

Все шестиосные вагоны и транспортеры отнесены к прочим вагонам (у шестиосных вагонов вторая цифра номера — 6, у транспортеров — 9). Кроме осности, вторая цифра определяет для крытых вагонов объем кузова, для платформ — длину рамы, для 4-осных полувагонов – наличие люков в полу и торцевых дверей, для цистерн — специализацию, для рефрижераторных — типы. Третий знак номера содержит дополнительную характеристику: для восьмиосных полувагонов — наличие люков в полу и торцевых дверей, для прочих вагонов и цистерн — род перевозимого груза, для рефрижераторных вагонов и ледников — особенности конструкции.

Четвертый, пятый и шестой знаки в номере вагона характеристики не содержат. Цифра 9 в седьмом знаке номера является признаком наличия у вагона сквозной переходной площадки.

Восьмая цифра в инвентарном номере вагона является контрольной. Она позволяет определить правильность нанесения номера на вагон и правильность написания его в перевозочных документах; с ее помощью проверяют правильность передачи.

Порядок определения контрольного знака в номере вагона.

Первые семь цифр номера грузового вагона умножаются на весовой ряд 2 1 2 1 2 1 2, при этом каждая нечетная цифра номера вагона, считая справа, умножается на 2, а четная — на 1. Затем выполняется поразрядное сложение полученных произведений и определяется цифра, дополняющая полученную сумму до ближайшего числа, кратного 10.

Пример. Номер вагона 6284772. Определим контрольную цифру.

Для этого умножим цифры номера вагона на весовой ряд:

Поразрядная сумма 1+2+2+1+6+4+1+4+7+4 = 32. Дополняющее до 40 число 8 и будет контрольной восьмой цифрой. Весь номер с контрольной цифрой будет 62847728.

На пассажирские вагоны также наносится номер из восьми знаков:

первый знак характеризует принадлежность вагона пассажирскому парку (для пассажирских вагонов — 0); второй и третий знаки определяют шифр дороги приписки; четвертый знак — группу типов пассажирских вагонов (0 — мягкий и мягко-жесткий; 1 — купейный; 2 — жесткий открытый; 3 — с креслами и местами для сидения; 4 — почтовый и банковский; 5 — багажный и почтово-багажный; 6 — ресторан;

7 — служебно-технический; 8 — специальный вагон других министерств и ведомств; 9 — резерв; пятый, шестой и седьмой знаки составляют порядковый номер вагона; восьмой знак — знак кодовой защиты.

3.1. Назначение и устройство колесных пар вагонов Колесная пара является наиболее ответственным узлом вагона, от исправности которого в первую очередь зависит безопасность движения. Колесные пары несут на себе массу всего вагона и груза, направляют его по рельсовому пути и воспринимают жесткие и разнообразные по направлению удары от неровностей пути. Поэтому за состоянием колесных пар установлено особо тщательное наблюдение на ремонтных предприятиях вагонного хозяйства (заводы, депо) и в эксплуатации.

Колесная пара (рис. 3.1) состоит из оси с напрессованными на нее двумя колесами. Каждая ось колесной пары имеет: шейки для установки подшипников скольжения или шейки для роликовых подшипников; предподступичные части, являющиеся ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служащие для установки уплотнительных деталей букс; подступичные части, на которые прочно насаживают колеса; среднюю часть. Колеса бывают двух диаметров: 950 и 1050 мм. Последние предназначены только для замены неисправных в колесных парах, применяемых в некоторых вагонах старой постройки. Наружная поверхность колеса, соприкасающаяся с рельсом, называется поверхностью катания. Профиль поверхности катания имеет определенную форму и размеры. Гребень обода направляет колесную пару и предохраняет вагон от схода с рельсов. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колесных пар определены Государственным стандартом (ГОСТ 4835-80), а содержание и ремонт — Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) и Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар. Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на оси (табл. 3.1).

В зависимости от типа при- 1 — ось колесной пары; 2 — колесо; 3, 4, 5 — меняемых букс и подшипни- шейки оси колесной пары; 6 — предподступичков, способа их крепления ная часть оси колесной пары; 7 — подступичоси бывают следующих ти- ная часть оси колесной пары; 8 — пов: РУ-950, РУ1-950, РУ1Ш-950, РУ-1050 — для роликовых подшипников (РУ — роликовая унифицированная, Ш — крепление подшипников приставной шайбой) и III-950 — для подшипников скольжения.

III-950 III 950 Скольжения На старотипных грузовых вагонах В настоящее время в эксплуатации находится еще небольшое число колесных пар с осями типа III-950 с подшипниками скольжения, которые заменяют роликовыми. На торцах их шеек 5 (см. рис. 3.1) имеются буртики, ограничивающие продольные перемещения подшипников скольжения, располагающихся в верхних частях.

Колесные пары с осями, предназначенными для эксплуатации с роликовыми подшипниками, различают между собой конструкцией торцевого крепления внутренних колец роликовых подшипников на шейке: 3 — с нарезной частью для навинчивания корончатой гайки;

4 — при помощи приставной шайбы, для чего на торцах делают отверстия с нарезкой для болтов крепления. Такое крепление выполнено в двух вариантах: тремя или четырьмя болтами. Колесные пары с формой шейки 3 обозначают РУ1, а с формой 4 — РУ1Ш. В эксплуатации еще находится небольшое число колесных пар с осями типа РУ с диаметром шеек 135 мм. В настоящее время они изымаются.

Основным типом колесных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колесами с диаметром по кругу катания 950 мм. В старотипных пассажирских вагонах осталось малое число колесных пар с диаметром 1050 мм.

Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки — для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения (табл. 3.2). Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчетной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона. В 1948 г. ГОСТ 4007 установил четыре типа осей, различающихся размерами в зависимости от допускаемой статической нагрузки на ось.

Примечания. 1. Тип оси IV — для думпкаров и транспортеров. 2. В знаменателе — для пассажирских вагонов.

Кроме колесных пар, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ 4835-80, поставляют также конструкции, выполненные по специальным чертежам и техническим условиям, для вагонов промышленного транспорта, вагонов электропоездов и дизель-поездов, а также с раздвижными на оси колесами для эксплуатации на дорогах с различной шириной колеи и др. В вагонах, оснащенных дисковыми тормозами, на оси 1 (рис. 3.2) кроме двух колес 2 прочно укреплены диски 3. Колесные пары вагонов промышленного транспорта, предназначенные для эксплуатации с повышенными нагрузками, имеют увеличенные диаметры, в частности, диаметр шеек составляет 180 мм.

Колесные пары узкоколейных вагонов отличаются большой разнотипностью. Например, колесных пар колеи 750 мм — 42 типа, из которых 30 имеют буртики на концах шеек и 12 без буртиков; 14 размеров по диаметру колес — от 450 до 650 мм. Колеса данных колесных пар были бандажными с чугунными или стальными (дисковыми или спицевыми) колесными центрами, а также безбандажными — чугунными и стальными цельнокатаными.

В 1955 г. Главное управление вагонного хозяйства МПС провело унификацию колесных пар вагонов колеи 750 мм, благодаря которой резко уменьшилась их разно- Рис. 3.2. Колесная пара с дисковым 3.2. Требования к содержанию колесных пар вагонов Для безопасного движения вагона по рельсовому пути на ось прочно закрепляются колеса 2 (рис. 3.3) с соблюдением строго определенных размеров (табл. 3.3). Расстояние между внутренними гранями колес L у ненагруженной колесной пары должно быть 1440 мм. У локомотивов и вагонов, а также специального самоходного подвижного состава, обращающихся в Рис. 3.3. Основные размеры колесной каждая колесная пара должна удовлетворять требованиям, установленным соответствующей Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар подвижного состава, утверждаемой МПС России, и иметь на оси четко поставленные знаки о времени и месте формирования и полного освидетельствования колесной пары, а также клейма о приемке ее при формировании.

Знаки и клейма ставят в местах, предусмотренных правилами маркировки. По клеймам можно установить, каким заводом и когда были изготовлены ось, цельнокатаное колесо; когда и кем производилось формирование и полное освидетельствование колесной пары, а по клейму государства-собственника и коду — принадлежность тому или иному государству.

С целью обеспечения безопасности движения поездов ПТЭ установлены нормы допусков, износов и повреждений элементов колесных пар, при которых не допускается эксплуатация вагонов.

Во избежание неравномерной передачи нагрузки на колеса и рельсы разность размеров от торца оси до внутренней грани обода l допускается для колесной пары не более 3 мм. Колеса, укрепленные на одной оси, не должны иметь разность диаметров D более 1 мм, что предотвращает односторонний износ гребней и не допускает повышения сопротивления движению.

перпендикулярных плоскостях другой стороны 3.3. Техническое обслуживание колесных пар вагонов Для проверки состояния эксплуатируемых колесных пар, своевременного изъятия из-под вагонов колесных пар с дефектами, угрожающими безопасности движения, а также для проверки качества подкатываемых и отремонтированных колесных пар существует система их осмотра и освидетельствования — обыкновенного и полного. При подкатке колесных пар должна проводиться их регистрация в соответствующих журналах или паспортах.

Осмотр колесных пар под вагонами производится на станциях формирования и оборота поездов в момент их прибытия с ходу (выявление ползунов, крупных выщербин, раковин и т.п.); после прибытия и перед отправлением; на пунктах технического обслуживания станции, где предусмотрена стоянка для технического осмотра вагонов; после крушений, аварий, столкновений неповрежденных вагонов; при текущем отцепочном ремонте.

Полное освидетельствование колесных пар производится при формировании и ремонте со сменой элементов; при нечетких клейме и знаках последнего полного освидетельствования; через одну обточку колесных пар при предельном прокате и других неисправностях поверхности катания; во время полной ревизии букс;

при ремонте вагонов на заводах; после крушений и аварий у поврежденных вагонов и в ряде других случаев. Колесную пару тщательно осматривают, демонтируют буксовые узлы, обмывают и очищают от старой краски, ось проверяют дефектоскопированием. По окончании освидетельствования колесные пары принимает представитель ОТК или колесный мастер, затем на них наносят установленные клейма и знаки, окрашивают и сушат. Клейма и знаки ставят на торцах оси в пределах контрольной окружности.

На условно принятый правый торец оси наносят условный номер завода-изготовителя оси; номер оси; условный номер пункта, перенесшего знаки маркировки заготовки оси при ее обработке; дату изготовления оси; клеймо инспектора ОТК или колесного мастера; знак формирования; дату формирования; условный номер завода или депо, производившего формирование; клеймо приемщика МПС (знак «ключ и молоток» ставится при предварительной приемке, а знак «серп и молот» — при окончательной). На противоположном, левом, торце оси ставят условный номер завода или депо, производившего полное освидетельствование и дату полного освидетельствования. С наружной стороны ободов колес также имеются клейма с номером завода-изготовителя, номером колеса, датой изготовления и номером плавки (рис. 3.4, а), а также код и клеймо государства-собственника (3.4, б, в). В процессе полного освидетельствования колесных пар кроме тщательной проРис. 3.4. Знаки и клейма на наружной грани обода стального цельнокатаного а — основные знаки и клейма: 1 — месяц и год изготовления; 2 — номер плавки;

3 — приемочное клеймо МПС; 4 — номер завода-изготовителя; 5 — номер колеса; б — место установки клейма (кода) государства-собственника; в — коды принадлежности государств и места их расположения на деталях вагонов верки всех элементов и соответствующих измерений проверяют магнитным дефектоскопом шейки, предподступичные части (для чего снимают внутренние и лабиринтные кольца) и среднюю часть оси. Можно проверить подступичные части и шейки, не снимая внутренних колец, с помощью ультразвукового дефектоскопа.

После полного освидетельствования на торцах шеек осей колесных пар, признанных годными, выбивают установленные МПС клейма и знаки.

Обыкновенное освидетельствование колесных пар выполняется при каждой подкатке их под вагон, если перед этим они не подвергались полному освидетельствованию. До очистки колесной пары производится предварительный осмотр. По характерным наслоениям грязи можно выявить трещины в элементах колесной пары, по скоплениям ржавчины или масла и растрескиванию краски с внутренней стороны ступицы колеса — сдвиг и ослабление ее на оси. После обмывки и очистки доступные части оси проверяют магнитным дефектоскопом. Затем производят внешний осмотр колесной пары и проверку соответствия всех размеров и износов установленным нормам. Колесные пары с роликовыми подшипниками подвергаются также промежуточной ревизии букс.

3.4. Неисправности колесных пар подвижного состава Нормальная работа вагонов и безопасность движения поезда во многом зависят от исправности колесных пар. Чаще всего изнашиваются и повреждаются поверхности катания и гребни колесных пар. Для проверки состояния колесных пар осмотрщики вагонов в пунктах формирования и оборота поездов пользуются специальным контрольно-измерительным инструментом: абсолютным шаблоном для измерения проката и толщины гребня колес; шаблоном для измерения вертикального подреза гребня; толщиномером для измерения обода колеса; штангенциркулем для измерения расстояния между внутренними гранями ободов колес.

Не допускается выпускать в эксплуатацию и к следованию в поездах подвижной состав и специальный подвижной состав с трещиной в любой части оси колесной пары или трещиной в ободе, диске и ступице колеса, при наличии остроконечного наката на гребне колесной пары, а также при износах и повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути подвижного состава. Основными неисправностями колесных пар являются прокат, ползуны, трещины, подрезы, выщербины и раковины на поверхности катания колес и др. Наиболее опасны трещины в осях и колесах.

Прокатом колес называют естественный износ поверхности их катания вследствие трения о рельсы. При достаточно большом прокате гребень колеса может касаться болтов рельсовых креплений, что представляет прямую угрозу безопасности движения. Поэтому к эксплуатации не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют прокат более, а толщину обода менее размеров, установленных ПТЭ.

Ползунами называют стертые места (выбоины) на поверхности катания обода колеса, образующиеся при неправильном торможении, когда колеса, сильно зажатые тормозными колодками, перестают вращаться и ползут по рельсам (идут юзом). Ползуны — крайне опасный дефект, вызывающий сильные удары колес о рельсы при движении вагонов, разрушающий путь и ходовые части вагонов. О появлении ползуна можно судить по характерному ритмичному стуку колес о рельсы. Глубину ползуна определяют абсолютным шаблоном по разности промеров в середине выбоины (наиболее глубокой ее части) и в месте нормального проката колеса. Колесные пары, имеющие ползун на поверхности катания у локомотивов, моторвагонного и специального пoдвижного состава, а также у тендеров паровозов и вагонов с роликовыми буксовыми подшипникам более 1 мм, а у тендеров более 2 мм, к эксплуатации не допускаются. При обнаружении в пути следования у вагона, кроме моторного вагона моторвагонного подвижного состава или тендера с роликовыми буксовыми пoдшипниками, ползуна (выбоины) глубиной более 1 мм, но не более 2 мм разрешается довести такой вагон (тендер) без отцепки от поезда (пассажирский со скоростью не свыше 100 км/ч, грузовой — не свыше 70 км/ч) до ближайшего пункта технического обслуживания (ПТО), имеющего средства для замены колесных пар.

Для выявления вертикального износа (подреза) гребня применяют специальный шаблон. Колесная пара не допускается к работе под вагоном, если вертикальная грань шаблона соприкасается с подрезанной поверхностью гребня на высоте 18 мм независимо от фактической толщины гребня.

Выщербиной называют небольшое местное углубление на поверхности катания обода колеса, появляющееся вследствие наличия ползуна. Выщербины могут также появиться из-за скрытых пороков металла. К эксплуатации не допускаются колесные пары, имеющие на поверхности катания колес выщербину глубиной более 10 мм или длиной более 50 мм у грузовых вагонов и длиной более 25 мм у пассажирских.

В связи с повышением скоростей движения поездов и применением композиционных колодок участились повреждения поверхности катания колес в виде кольцевых выработок и так называемых наваров, т.е. смещений металла, образующих возвышение на поверхности катания. Глубина кольцевых выработок на поверхности катания у основания гребня глубиной более 1 мм и на уклоне 1:7 более 2 мм или ширина их более 15 мм не допускаются. Недопустима высота навара более 0,5 мм для колесных пар пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых. Запрещается выпускать в эксплуатацию колесные пары, имеющие задиры шеек или предподступичных частей осей колесных пар, со сдвигом ступицы колеса, ее ослабление на подступичной части оси, колесные пары с шириной обода колеса менее 126 мм, а также отколом наружной грани обода колеса глубиной более 10 мм.

При включении грузовых вагонов в пассажирские поезда нормы содержания колесных пар должны удовлетворять нормам, установленным для пассажирских поездов.

Глава 4. Буксы и рессорное подвешивание вагонов 4.1. Назначение и типы букс вагонов Буксы относятся к ходовым частям вагона и предназначаются для: соединения колесных пар с рамой тележки или вагона; передачи нагрузки от кузова вагона через подшипник на шейку оси колесной пары; ограничения поперечного и продольного перемещений колесных пар относительно кузова вагона или тележки при движении вагона; размещения подшипника, смазки и смазочных приспособлений и защиты их от загрязнения и обводнения.

В соответствии с перечисленным букса должна: обладать достаточной прочностью для передачи нагрузки; обеспечивать непрерывную подачу необходимого количества смазки к трущимся элементам буксы; быть достаточно герметичной, чтобы не было утечки смазки и загрязнения внутренней полости песком, пылью, водой и другими посторонними элементами; обеспечивать удобство и легкость монтажа и демонтажа подшипников, а также осмотр деталей буксового узла.

В зависимости от типа вагона их подразделяют на буксы грузовых и пассажирских вагонов, предназначенных для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов. По типу подшипников они делятся на буксы с подшипниками качения и подшипниками скольжения. По способу посадки внутреннего кольца роликового подшипника на шейку оси различают буксы на горячей и на втулочной посадках. По типу торцевого крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси — с креплением гайкой или шайбой.

По числу роликовых подшипников на шейке выделяют буксы с одним или двумя роликовыми, а для скоростных и высокоскоростных вагонов — с дополнительным упорным шариковым подшипником. Существуют буксы с корпусом и бескорпусные.

В настоящее время в России практически все вагоны грузового парка и все пассажирские вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения. С 1998 г. эксплуатация вагонов с подшипниками скольжения на сети дорог России запрещена. Основными требованиями при их проектировании являются: безотказность и долговечность работы в экстремальных условиях эксплуатации в течение установленного срока службы; минимально возможная собственная масса при высокой надежности работы; простота монтажа и демонтажа буксовых узлов при ремонте; надежная герметизация буксового узла от попадания пыли и влаги; обеспечение взаимозаменяемости и унификации деталей. Буксы следует проектировать так, чтобы равнодействующая нагрузка проходила через середину шейки оси.

4.2. Буксы с подшипниками скольжения Буксы с подшипниками скольжения в настоящие время используются в вагонах на предприятиях промышленного транспорта, а на сети дорог не используются.

Букса с подшипником скольжения тележки грузового вагона (рис. 4.1) состоит из литого корпуса 1, подшипника 2, вкладыша 3, польстера 5, крышки 6, уплотняющей шайбы 4.

Подшипники изготовляют из двух различных металлов: стали и антифрикционного сплава (баббита). Вкладыш, являясь промежуточной деталью между Рис. 4.1. Типовая букса с подшипникакорпусом буксы и подшипни- ми скольжения для тележек грузовых ком, облегчает выемку подшипника и уменьшает износ потолка корпуса буксы. В вагонных буксах с подшипниками скольжения для подачи масла к шейкам оси применяют польстеры. Польстер состоит из металлического каркаса и прикрепленной к нему щетки (подушки) с шерстяными фитилями.

Для заправки букс грузовых вагонов применяют следующие сорта осевых масел: летнее Л, зимнее 3, северное С. Масла имеют определенные характеристики, отражающие их физические свойства (плотность, вязкость, липкость, температуру вспышки, воспламенения, застывания; содержание щелочей, воды и механических примесей).

Недостатки букс с подшипниками скольжения, приводящие к массовым задержкам поездов из-за перегрева букс, повышению затрат технического обслуживания и ремонта вагонов, нарушению безопасности движения поездов, послужили причинами перевода пассажирских и грузовых вагонов на буксы с подшипниками качения. С 1960 г. все пассажирские, а с 1983 г. все грузовые вагоны выпускают только на роликовых подшипниках.

Подшипники качения обладают большими преимуществами по сравнению с подшипниками скольжения. Использование их в буксах пассажирских и грузовых вагонов позволило не только резко сократить расход цветных металлов, идущих на изготовление подшипников скольжения, но и значительно повысить эффективность работы подвижного состава. Вагоны, оборудованные подшипниками качения, легче передвигаются вследствие уменьшения силы трения при вращении оси. При той же мощности локомотива и при прочих равных условиях это дает возможность увеличить полезный вес поезда и скорость движения, а следовательно, повысить пропускную способность дорог, так как уменьшается расход смазки, снижаются эксплуатационные расходы. Кроме того, в 7—10 раз уменьшается сопротивление движению состава при трогании с места, что важно для работы с тяжеловесными грузовыми поездами.

Применение подшипников качения в подвижном составе также повышает эксплуатационную надежность вагонов в связи с отсутствием отцепок по грению букс, увеличивает срок службы вагонных осей, ликвидирует надобность в подбивочных материалах. Уход за роликовыми подшипниками в эксплуатации сводится только к ревизии букс и замене в них смазки. Все это позволяет сократить штат обслуживающего персонала, улучшить их условия труда. При правильном монтаже и эксплуатации срок службы подшипников качения весьма значителен.

Типовая букса с глухой подшипниковой посадкой внутреннего кольца цилиндрических роликовых подшипников на шейку оси применяется в современных грузовых и пассажирских вагонах. В буксах современных вагонов применяют радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами двух типов: однорядные с цилиндрическими роликами и однобортовым внутренним кольцом (рис. 4.2, а);

однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом.

В буксах вагонов прежних лет постройки использовали двухрядные сферические роликовые Рис. 4.2. Типы роликовых подшипников:

подшипники на втулочной по- а — цилиндрический на горячей посадке;

садке (рис. 4.2, б).

Цилиндрические подшипни- внутреннее кольцо; 4 — сепаратор ки просты в изготовлении, стоимость их ниже стоимости других типов, но по сравнению со сферическими они требуют большей точности сборки и тщательной подборки по радиальным зазорам.

В буксах грузовых и пассажирских вагонов применяют подшипники на глухой подшипниковой посадке, а небольшое число в старотипных грузовых вагонах — на втулочной (таблица).

Современная типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для любого типа грузового вагона может иметь два вида торцевого крепления внутренних колец от продольного сдвига — торцевой корончатой гайкой или тарельчатой шайбой.

Букса с торцевым креплением гайкой (рис. 4.3) имеет корпус 1 с приливами 15, в котором размещены передний 2 и задний 3 подшипники с короткими цилиндрическими роликами. Со стороны колеса корпус закрыт лабиринтным уплотнением 4 (съемный лабиринт) и 5 (лабиринтное кольцо), а впереди — крепительной 8, укрепленной болтами 16 к корпусу и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9. Крепительная крышка из стали или алюминиевого сплава прочно удерживает наружные кольца роликовых подшипников в буксе, не позволяя им проворачиваться и перемещаться вдоль оси при вращении колесной пары. Внутренние кольца подшипников закреплены на шейке оси с торца корончатой гайкой 11, стопорной планкой 13 и болтами 12. Между корпусом буксы и крепительной крышкой установлено уплотнительное кольцо 7, обеспечивающее герметизацию буксового узла. Внутренняя полость буксы заполнена консистентной смазкой, обеспечивающей надежную работу подшипников в сложных условиях их нагружения.

Типы букс, применяемых в грузовых и пассажирских вагонах Вариант Вариант Рис. 4.3. Букса грузового вагона с двумя цилиндрическими роликовыми Корпус буксы грузовых вагонов может изготавливаться из стали или алюминиевого сплава. Масса стального корпуса составляет 45 кг. В 1980 г. испытан корпус буксы из алюминиевого сплава, который почти в 3 раза легче стального, что позволяет снизить действие высокочастотных колебаний. В результате повышается долговечность подшипников, улучшается взаимодействие вагона и верхнего строения пути, снижается уровень шума. По своей конструкции алюминиевый корпус имеет большое сходство со стальным.

В эксплуатации имеются буксы с подшипниками на горячей посадке, в которых между внутренними и наружными кольцами можно устанавливать дистанционные кольца.

Особенность конструкции буксы пассажирского вагона заключается в том, что в нижней части корпуса отлиты заодно с корпусом кронштейны с отверстиями для пропуска шпинтонов, укрепленных на раме тележки. Кронштейны предназначены для размещения пружин буксового подвешивания. Передняя часть корпуса позволяет устанавливать редукторно-карданный привод подвагонного генератора. В потолке корпуса буксы имеется несквозное отверстие с резьбой М16 1,5 мм, служащее для крепления термодатчика контроля за состоянием буксы при движении вагона. Задняя часть корпуса буксы выполнена как одно целое с лабиринтной частью.

поездов отличаются от обычных наличием упорного шарикового подшипника, воспринимающего повышенные осевые (рис. 4.4) с двумя цилиндрическими подшипниками 2 и 3 и радиальным шариковым 4, воспринимающим осевые нагрузки. В целях взаимозаменяемости применен корпус серийного структивной переработке подвергнута осевая гайка 6, детали ее стопорения и основная крышка 5. Благодаря большому зазору между гайкой и внутренним кольцом шариковый подшипник не должен воспринимать радиальные нагрузки. Наружное кольцо шарикового подшипника насажено по скользящей посадке в корпус буксы 1 и в основную крышку, которая прижимает подшипник к наружному кольцу цилиндрического подшипника.

К эксплуатации не допускаются вагоны, у которых буксы имеют следующие основные неисправности: перекос, при котором букса соприкасается с осью; излом заплечиков для вкладыша или ребер, удерживающих подшипник в нормальном положении; откол задней стенки паза буксы, если оставшаяся часть стенки не удерживает пылевую шайбу; откол или трещину в нижней части буксы; трещину в боковой стенке буксы длиной более 100 мм у четырехосных вагонов; трещину в боковой стенке меньших размеров, если через нее вытекает осевое масло; трещину в потолке буксы; излом прилива для валика буксовой крышки.

Запрещается постановка в поезд и следование в нем вагонов, у которых буксовый узел имеет хотя бы одну из следующих неисправностей:

— ослабление болта крепления смотровой или крепительной крышки буксы;

— повышенный нагрев верхней части корпуса буксы.

Температура верхней части букс по всему составу должна быть примерно одинаковой. Сравнение температуры букс должно производиться с одной стороны вагона или состава. Осмотрщик при движении пассажирских и грузовых вагонов, а также на стоянках по внешним признакам выявляет неисправные буксовые узлы, температура которых может и не отличаться от температуры исправных (температура определяется приборами бесконтактного обнаружения перегретых букс).

Порядок технического обслуживания буксы:

— проверка состояния колесной пары;

— осмотр корпуса буксы, лабиринтного кольца, проверка нагрева буксы и сравнение его с другими буксами этого же вагона;

— путем обстукивания смотровой крышки ниже ее центра определение исправности торцевого крепления.

На выкаченные из-под вагона колесные пары с неисправными буксовыми узлами, обнаруженными визуально, по внешним признакам, на внутренней поверхности диска колеса необходимо четко нанести меловую надпись «По внешним признакам», а при обнаружении нагрева букс приборами ДИСК (ПОНАБ) наносится надпись «Аварийная — ДИСК (ПОНАБ)». Результаты ремонта колесных пар с неисправными буксовыми узлами, забракованными работниками ПТО, доводятся до сведения осмотрщиков вагонов данного ПТО.

По всем неисправностям, выявленным по внешним признакам нагрева букс, осмотрщик должен принять решение о ремонте колесной пары. При невозможности установить причину нагрева буксы колесная пара должна быть заменена и направлена в вагонное депо для ремонта.

Для всех букс с роликовыми подшипниками установлены два вида ревизии: полная и промежуточная. Полная ревизия производится при полном освидетельствовании колесных пар, а также при неисправности буксового узла. Она выполняется на вагоноремонтных заводах, в мастерских или депо, имеющих цеха для ремонта роликовых подшипников.

Промежуточную ревизию букс проводят при обточке поверхности катания колес (без снятия букс), при полном освидетельствовании колесных пар и единой технической ревизии пассажирских вагонов, а также как профилактическую по указаниям МПС.

Общие требования. Рессорное подвешивание является одним из важнейших элементов ходовых частей, от которого зависит плавность хода при движении вагона, в особенности при прохождении стыковых соединений и продольных неровностей рельсов, крестовин и др. Для обеспечения плавности хода, повышения безопасности движения поездов, создания комфортных условий для пассажиров, сохранения качества грузов при перевозках применяют специальное устройство (рессорное подвешивание) в ходовых частях вагонов, обеспечивающее снижение ускорений колебательного движения и уменьшение воздействия динамических сил на элементы вагона, создавая плавный ход подвижного состава в процессе длительной эксплуатации. Рессоры и пружины предназначены для поглощения ударов и уменьшения их действия на детали вагонов.

Упругие элементы. Упругие элементы, являясь основной составной частью рессорного подвешивания, смягчают толчки и удары, действующие на движущийся вагон от рельсового пути. Рассмотрим некоторые виды упругих элементов. Рессорой называют упругий элемент, собранный из отдельных полос, тарелей или колец. К рессорам также относят торсионы, резиновые и пневматические устройства.

Пружина — упругий элемент, изготовленный завивкой.

Листовые рессоры. Листовые рессоры различаются числом листов и их сечением, что определяется типом вагонов и их грузоподъемностью. Листовые рессоры собирают из нескольких постепенно укорачивающихся, наложенных друг на друга и изогнутых по дуге стальных листов из желобчатой или плоской стали. Посередине листы соединяют шпилькой-заклепкой и прочно посаженным на них хомутом.

Рессора, состоящая из нескольких рядов листов, обращенных вогнутой стороной одна к другой и соединенных по концам специальными наконечниками, называется эллиптической.

Самой распространенной и простой в изготовлении является эллиптическая Рис. 4.5. Эллиптическая рессора Галахова рессора Галахова (рис. 4.5), состоящая из коренного листа 1, набора листов 2, хомута 3, верхнего 4 и нижнего 5 наконечников.

Трение между листами эллиптических рессор уменьшает амплитуды вынужденных колебаний. Под действием нагрузки происходит выпрямление рессоры. Величина ее прогиба под грузом называется стрелой прогиба, разность между фабричной стрелой и стрелой прогиба — прогибом рессоры. Такие рессоры применяют преимущественно в тележках грузовых вагонов, пассажирских старой постройки и изотермических.

Упругие свойства рессор и пружин оценивают силовыми характеристиками — коэффициентом жесткости или коэффициентом гибкости.

Коэффициент жесткости рессоры численно равен силе (в ньютонах), вызывающей прогиб рессоры, равный 1 м. Чем больше жесткость рессоры или пружины, тем больший груз необходимо приложить для получения одного и того же прогиба. Коэффициент гибкости рессоры и пружины численно равен ее прогибу под действием силы в 1 Н.

Гибкость — понятие, обратное жесткости; она зависит от длины рессоры, числа листов и размеров их поперечного сечения. Для пружины она зависит от высоты, диаметров пружины и прутка, числа витков.

В последнее время получают распространение пневматические, резинометаллические, торсионные и другие типы рессор.

Пневматические рессоры, являющиеся наиболее прогрессивными упругими элементами ходовых частей, применяют в тележках пассажирских вагонов скоростных поездов. Основным преимуществом их перед другими типами упругих элементов является способность поддержания положения кузова на определенном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки, что обеспечивается автоматическим регулированием давления воздуха внутри рессоры. Кроме того, они обладают хорошими виброи шумогасящими свойствами, что обеспечивает комфорт пассажирам. Пневматические рессоры имеют также меньшую массу.

Получили распространение пневматические рессоры баллонного (рис. 4.6, а), диафрагменного (рис. 4.6, б) и смешанного (рис. 4.6, в) типов. Наиболее широко применяются рессоры диафрагменного типа. На пневморессору опирается надрессорная балка 1 (рис. 4.7, б), которая соединяется с диафрагменным баллоном 2, прикрепленным к корпусу 3.

Резиновые и резинометаллические упругие элементы находят применение в тележках, так как они обладают хорошими амортизирующими свойствами, а также способностью гасить вибрационные и звуковые колебания. Резиновые элементы чаще всего используют в тележках отечественных вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний а — балонного: 1 — патрубок для подвода воздуха; 2 — резинокордная оболочка;

3 — опоясывающее кольцо; 4 — нижняя опора; б — диафрагменного: 1 — надрессорная; 2 — диафрагма; 3 — корпус; 4 — ограничитель; в — смешанного типа и уменьшения шума, а также в шкворневых узлах тележек скоростных вагонов и вагонов электропоездов и дизель-поездов.

Торсионные рессоры применяют в подвешивании вагонов. Такая рессора представляет собой прямой стальной стержень (торсион) (рис. 4.7, а), один конец которого закреплен в кронштейне 5, а другой жестко связан с рычагом 1, который шарнирно соединяется с обрессоренной частью вагона (надрессорная балка, например). Второй опорой служит подшипник 2, установленный в кронштейне 3, причем в подшипнике может быть создано необходимое трение, способствующее затуханию колебаний вагона. Кронштейны могут быть укреплены на раме тележки. Торсион, изготавливаемый из специальной хромоникельмолибденовой термически обработанной стали, по концам крепится жестко (с помощью шлицевых соединений). Подобные торсионные устройства применяют в полувагонах отечественной постройки для облегчения поднимания крышек люков после разгрузки кузова (один конец торсиона прикреплен к крышке люка, а другой к рычагу, шарнирно связанному с хребтовой балкой рамы).

Тарельчатая рессора (рис. 4.7, б) состоит из набора упругих стальных тарелей, имеющих вид усеченного конуса и соединенных в секции по две, четыре и т.д. штук в каждой. Тарельчатые рессоры в вагоностроении применяют редко. Кольцевая рессора (рис. 4.7, в) состоит из наружных 1 и внутренних 2 стальных колец, опирающихся друг на друга своими конусными поверхностями. Кольцевые рессоры обладают очень высокой амортизационной способностью, достигающей 60—70 % воспринимаемой ими работы. Они могут воспринимать большие нагрузки, применяться в рессорном подвешивании тяжеловесных вагонов и ударно-тяговых приборах.

а — торсионная; б — тарельчатая; в — кольцевая Витые пружины. В ходовых частях современных вагонов наибольшее распространение получили витые цилиндрические пружины, которые в силу своих преимуществ почти вытеснили широко применяемые ранее листовые рессоры, и конические пружины, которые имеют более благоприятную силовую характеристику, но сложны в изготовлении и ремонте, поэтому они не нашли широкого распространения в вагоностроении.

Пружины применяют во всех тележках четырех-, шести- и восьмиосных грузовых вагонов, а также пассажирских и изотермических. На тележках современных грузовых вагонов стоят цилиндрические пружины в комплекте с клиновыми фрикционными гасителями колебаний. Такие гасители применяют для предотвращения чрезмерного нарастания амплитуды колебаний рессорного подвешивания путем создания сил трения, пропорциональных перемещениям.

Гасители колебаний. Применяемые в вагоностроении гасители колебаний по характеру и изменению сил сопротивления делят на фрикционные и гидравлические. Во фрикционных гасителях колебаний сопротивление создается силами трения, возникающими при скольжении трущихся частей. В гидравлических гасителях колебаний вязкая жидкость, находящаяся в корпусе гасителя, под действием поршня перетекает из одной полости в другую через узкие каналы. Гидравлические и фрикционные гасители колебаний применяются в пассажирских вагонах, фрикционные — только в грузовых.

грузовых вагонах, имеются пружины 2, 3 и клиновой (фрикционный) гаситель колебаний 1. В современных пассажирских вагонах для той же цели ставят гидравлические гасители колебаний. Кроме Не допускаются к постановке в поезда и следованию с ними вагоны, у которых рессоры имеют хотя бы одну из следующих неисправностей:

— излом хомута или листа рессоры или отсутствие хотя бы одной пружины;

— трещины хомута, листа рессоры или пружины;

— сдвиг или перекос эллиптической рессоры, листа эллиптической рессоры, планок и пружин рессорного комплекта;

— смыкание витков пружин; излом или трещина наконечника эллиптической рессоры;

— излом или трещина в надбуксовой пружине, серьге и пружине центрального люлечного подвешивания;

— проседание рессоры, вызывающее перекос кузова или удар частей рамы о ходовые части вагона и т. д.

5.1. Назначение и классификация тележек вагонов Тележки служат для обеспечения направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок на путь, а также восприятия тяговых и тормозных сил, обеспечения необходимой плавности хода. Назначение тележек и их необходимые ходовые качества для обеспечения безопасности движения должны учитывать: устойчивость против схода с рельсов, плавность при вписывании в кривые участки пути, минимальную величину вертикальных и горизонтальных динамических сил и ускорений при конструкционной скорости движения, требуемые показатели плавности хода вагона, гарантированную прочность и надежность в эксплуатации.

В эксплуатации используется огромный и весьма разнообразный парк тележек, имеющий многочисленные конструктивные особенности. По назначению тележки бывают грузовые (для грузовых вагонов) и пассажирские (для пассажирских вагонов). По числу колесных пар тележки подразделяют на двухосные, трех-, четырех- и многоосные.

По системе подвешивания наиболее распространены тележки с одинарным (рис. 5.1, а, б) и двойным (рис. 5.1, в) подвешиванием.

Реже встречаются тележки с тройным и даже с четверным рессорным подвешиванием.

Рис. 5.1. Системы рессорного подвешивания в тележках вагонов:

а — центральное одинарное; б — одинарное буксовое; в — двойное; 1 — рама;

2 — надрессорная балка; 3 — букса; 4 — упругий элемент буксового подвешивания; 5 — шкворневая балка (связь боковых рам); 6 — рессорный комплект По способу передачи нагрузки от кузова применяют тележки с пятниковым устройством (рис. 5.2, а) и опиранием на скользуны — полным (рис. 5.2, б) или частичным с подпружиниванием.

По схеме передачи нагрузки от надрессорной (шкворневой) балки на раму и буксовые узлы колесных пар тележки бывают с непосредственной передачей от шкворневой балки на боковые балки рамы без подрессоривания, но с буксовым подвешиванием (рис. 5.3, а), с передачей от надрессорной балки на две боковые балки рамы через комплекты центрального подвешивания безлюлечной конструкции (рис. 5.3, б); передачей от надрессорной балки через две системы последовательно расположенных упругих элементов, включая люлечное устройство центрального подвешивания (рис. 5.3, в); передачей через упругие элементы безлюлечного центрального подвешивания на рычажные конструкции буксовых узлов (рис. 5.3, г).

По способу связи рамы с буксовыми узлами колесных пар существуют конструкции с опиРис. 5.2. Способы опирания кузова ранием рамы тележки без подна тележки:

б — через скользуны: 1 — пятниковое уст- руго-челюстной балансирной ройство; 2 — скользун; 3 — кузов вагона; связью (рис. 5.4, б), шпинтонно-пружинной бесчелюстной Рис. 5.3. Схемы рессорного подвешивания в тележках вагонов:

а — буксовое; б — центральное; в — люлечнос; г — безлюлечное: 1— буксовый узел; 2 — рама тележки; 3 — надрессорная балка; 4 — люлька; 5 — шкворневая балка (связь); 6 — упругий элемент центрального подвешивания; 7 — упругий связью (рис. 5.4, в); с поводково-бесчелюстной связью (рис. 5.4, г); с рычажно-бесчелюстной связью (рис. 5.4, д).

По технологии изготовления тележки бывают с литыми, штампованными или штампосварными боковыми рамами, надрессорными и соединительными балками или сварными рамами. Кроме того, тележки Рис. 5.4. Способы связи рамы тележки с буксовыми узлами колесных пар:

а — непосредственная без подрессоривания; б — упруго-челюстная балансирная; в — бесчелюстная; г — поводково-бесчелюстная; д — рычажно-бесчелюстная: 1 — буксовый узел; 2 — рама тележки; 3 — упругий элемент; 4 — балансир;

5 — букса-балансир; 6 — поводки; 7 — рычаг корпуса буксы различают по системе взаимодействия отдельных элементов сборочных единиц и деталей, а также другим конструктивным особенностям.

Основными технико-экономическими параметрами тележек вагонов являются: собственная масса — тара; база — расстояние между центрами осей крайних колес (у двух- и трехосных тележек) и между серединами рессорных комплектов сочлененных тележек (у четырехосной конструкции); тип и параметры рессорного подвешивания; высота от уровня головок рельсов до плоскости опорного узла тележки; рессорная база — расстояние между серединами упругих элементов, расположенных в продольном направлении; тип и конструкция тормоза; конструкционная скорость.

Современные грузовые вагоны магистрального и промышленного транспорта имеют двух-, трех-, четырех- и многоосные тележки. Последние используются в специальных вагонах-транспортерах большой грузоподъемности. В основном применяют двухосные тележки.

Тележка вагона обычно состоит из следующих частей: колесных пар, букс, рамы или боковин, объединяющих колесные пары, рессорного подвешивания, надрессорной балки с опорами (подпятником и скользунами), тормозного оборудования. Тележки грузовых вагонов выполняют с одинарным подвешиванием (обычно центральным).

Тележка модели 18-100 (рис. 5.5), рассчитанная на конструкционную скорость движения 120 км/ч, предназначена для грузовых вагонов (тележка типа ЦНИИ-Х3-О — ЦНИИ — прежнее название ВНИИЖТ, разработавшего конструкцию, Х — первая буква фамилии автора — Ханина, 3 — третий вариант, О — облегченная по результатам исследований МИИТ). Боковая рама 1 ее выполнена литой. В средней части тележки имеется проем, в котором размещают рессорный комплект, состоящий из нескольких двухрядных пружин 2 и клиновых фрикционных гасителей колебаний 3. Клиновые гасители колебаний устанавливают в гнездах надрессорной балки 5, вертикальными гранями они соприкасаются со сменными фрикционными планками, укрепленными на колонках боковин. По концам боковин имеются проемы для букс 4. Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, каждый из которых имеет пять, шесть или семь двухрядных цилиндРис. 5.5. Тележка ЦНИИ-Х3-О (модель 18-100) рических пружин и два фрикционных клиновых гасителя колебаний.

Пять пружин устанавливают в тележки грузовых вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть —до 60 т и 7 — более 60 т.

Тележка модели 18-115 (рис. 5.6), используемая в специализированных грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч, имеет улучшенные динамические качества.

Одной из ее конструктивных особенностей является использование более совершенной схемы опирания кузова — часть нагрузки передается на подпятник 7, а часть — через упруго-фрикционные скользуны 8 (рис. 5.6). Применяемая конструкция упруго-фрикционных скользунов обеспечивает снижение действующих нагрузок на шкворневые узлы вагона, повышение плавности хода вагоРис. 5.6. Тележка модели 18-115:

1 — колесная пара; 2 — боковая рама; 3 — рессорный комплект; 4 — надрессорная балка; 5 — буксовый узел; 6 — тормозная колодка; 7 — плоскость подпятника;

на и уменьшение динамических нагрузок, возникающих при вилянии тележки во время движения. В конструкции буксового узла тележки модели 18-115 используется переменной толщины резиновая прокладка, которая фиксируется специальными буртами.

Буксовые узлы оснащены цилиндрическими роликовыми подшипниками 5.

Рессорное подвешивание тележки модели 18-115 — центральное.

Оно состоит из двух комплектов, устанавливаемых в средних проемах литых боковых рам и включающих в себя 7 тройных (двойных) пружин. В качестве гасителя колебаний использован усеченный фрикционный клин, наклонная площадка которого развернута под углом 60 ° к продольной оси тележки, что обеспечивает лучшую его связь с боковыми рамами, чем клин тележки 18-100.

Для грузовых вагонов с нагрузкой от колесной пары на рельсы 25 т разработаны усиленные двухосные тележки моделей 18-120 и 18-755. В их конструкции применены нетиповые колесные пары с усиленными осями, шейки которых имеют диаметр 140 мм. Поэтому буксовые узлы оборудованы цилиндрическими подшипниками с увеличенными размерами. Боковые рамы усиленных тележек опираются на буксы через резиновые прокладки.

В тележке модели 18-120 кузов вагона через пятник опирается на подпятник надрессорной балки, а в тележке 18-755, кроме того, — через упруго-фрикционные скользуны. Литые боковые рамы и надрессорные балки тележек усилены. По своим прочностным и ходоРис. 5.7. Тележка типа КВЗ-И2:

1 — рама; 2 — буксовый узел; 3 — центральное люлечное подвешивание; 4 — тормозное оборудование; 5 — колесная пара; 6 — буксовое подвешивание вым качествам тележки отвечают требованиям, обеспечивающим эксплуатацию со скоростями движения до 120 км/ч.

Тележка КВЗ-И2 (рис. 5.7) предназначена для рефрижераторных вагонов, эксплуатирующихся в поездах со скоростями 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 сварена из двух продольных, двух средних и двух концевых поперечных, а также четырех вспомогательных продольных балок.