Тележки грузовых вагонов (классификация, назначение)

1. Классификация, назначение и особенности конструкций тележек

  Тележки вагонов относятся к ходовым частям. Они предназначены для обеспечения безопасного движения вагона по рельсовому пути с необходимой скоростью, плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению. Конструкции тележек включают в себя колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, возвращающие и стабилизирующие устройства.
  Кроме перечисленных выше элементов тележка имеет раму, на которой крепятся детали рессорного подвешивания и тормозного оборудования, а также надрессорные и иные балки с подпятниками и скользунами, непосредственно воспринимающими нагрузки от рамы кузова вагона.
Высокая эффективность большегрузных вагонов и повышенной населенности пассажирского подвижного состава вызвала необходимость увеличения числа колесных пар, так как ограничена норма максимальной нагрузки от каждой колесной пары на рельсы. Однако, имея увеличенные продольные размеры, многоосные бестележечные вагоны не обеспечивали свободного прохода кривых участков железнодорожного пути малого радиуса. Это обстоятельство привело к необходимости объединения колесных пар в самостоятельные группы, то есть в тележки.
  В результате при современных условиях эксплуатации железных дорог широкое распространение получили тележечные вагоны, которые по сравнению с нетележечными конструкциями, обеспечивают хорошее вписывание в кривые участки пути и меньшие вертикальные перемещения при передвижении по неровностям рельсов.
Кроме того, в конструкциях тележек более рационально размещаются система упругих элементов, гасители колебаний, стабилизирующие устройства и исполнительные органы тормозного оборудования, что позволяет проектировать вагоны с хорошей плавностью хода и устойчивым положением кузова при движении поездов с высокими скоростями.
  В эксплуатации используется огромный и весьма разнообразный парк тележек, имеющий многочисленные конструктивные особенности. Однако, несмотря на большое разнообразие существующих конструкций, тележки вагонов можно объединить по следующим основным признакам.
По назначению тележки бывают грузовые (для грузовых вагонов) и пассажирские (для пассажирских вагонов).
По количеству колесных пар тележки подразделяют на одноосные, двух-, трех-, четырех- и многоосные.
По системе подвешивания наиболее распространены тележки с одинарным (центральным или буксовым) и двойным, а иногда и с тройным, и даже с четверным рессорным подвешиванием.
По способу передачи нагрузки от кузова применяют тележки с пятниковым устройством (пятник—подпятник) и с опиранием на скользуны (полным 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. 3.32, а); от надрессорной балки на две боковые балки рамы через комплекты центрального подвешивания безлюлечной конструкции (рис. 3.32, б); от надрессорной балки через две системы последовательно расположенных упругих элементов, включая люлечное устройство центрального подвешивания (рис. 3.32, в); через упругие элементы безлюлечного центрального подвешивания на рычажные конструкции буксовых узлов (рис. 3.32, г).

  По способу связи рамы с буксовыми узлами колесных пар существуют конструкции: с опиранием рамы тележки без подрессоривания (рис. 3.33, а); с упруго-челюстной балансирной связью (рис. 3.33, б); шпинтонно-пружинной бесчелюстной связью (рис. 3.33, в); поводково-бесчелюстной связью (рис. 3.33, г); рычажно-бесчелюстной связью (рис. 3.33, д).

  По технологии изготовления тележки бывают с литыми, штампованными или штампосварными боковыми рамами, надрессорными и соединительными балками или сварными рамами. Кроме того, тележки 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. В соответствии с техническими требованиями и назначением тележек они должны иметь необходимые ходовые качества для обеспечения безопасности движения: 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.

2. Тележки грузовых вагонов

  Современные грузовые вагоны магистрального и промышленного транспорта имеют двух-, трех- и четырехосные тележки, а большегрузные транспортеры оснащены многоосными тележками, состоящими из набора перечисленных выше конструкций. Как правило, это модели с одноступенчатым рессорным подвешиванием. Исключение составляют лишь изотермические и некоторые специализированные вагоны, служащие для перевозки грузов, требующих транспортировки с повышенными скоростями.
Двухосные тележки. В связи с недостатками поясных тележек, включая сложность изготовления и ремонта, а также низкую надежность в эксплуатации, их заменили тележками с литыми боковыми рамами типа МТ-50 (рис. 3.34, а), а затем более совершенными типа ЦНИИ-ХЗ-0 (ЦНИИ — прежнее название ВНИИЖТа, разработавшего конструкцию, X — первая буква фамилии автора — Ханина, 3 — третий вариант, О — облегченная по результатам исследований МИИТа) (рис. 3.34, б), имеющими рессорные комплекты из пружин и клиновых фрикционных гасителей колебаний (модель 18-100) и являющиеся типовыми, и др.

  Тележка модели 18-100 (рис. 3.34, б), рассчитанная на конструкционную скорость движения 120 км/ч, состоит из двух колесных пар с четырьмя буксовыми узлами 5, двух литых рам 1, надрессорной балки 2, двух комплектов центрального подвешивания с фрикционными гасителями колебаний 4 и тормозной рычажной передачи 7.
  Боковая рама (рис. 3.35, а) отлита из низколегированной стали марок 20ФЛ или 20ГЛФ. Она имеет объединенные пояса и колонки, образующие в средней части проем для размещения комплекта центрального рессорного подвешивания, а по концам — буксовые проемы. Шишки 3, отлитые с внутренней стороны на наклонном поясе, служат для подбора боковых рам (боковин) при сборке тележки, так как в зависимости от допускаемых отклонений при отливке и обмере боковин некоторые из шишек срубают. Если все шишки срублены, то рама имеет градацию № 0 с размером между наружными челюстями 1 (см. рис. 3.35, а) 2181 мм, при одной оставленной шишке это расстояние равно 2183 мм, а рама имеет градацию № 1, при № 2, 3, 4 и 5 указанное выше расстояние соответственно увеличивается по 2 мм.
Надрессорная балка (рис. 3.35, б) литая из стали марок 20ФЛ или 20ГФЛ, имеющая полую конструкцию замкнутого поперечного сечения и форму, близкую к брусу равного сопротивления изгибу. Она отлита вместе с подпятником, служащим опорой кузова вагона, и опорами для скользунов. На каждом из двух опор скользунов размещаются перевернутые коробки 8 с регулировочными прокладками 9. Такая конструкция по сравнению с применяемой ранее (коробки отливались заодно с надрессорной балкой, а вкладыши скользуна укладывались в них, что в эксплуатации приводило к накоплению продуктов износа и недопустимое уменьшение зазоров между скользунами тележки и кузова вагона) обеспечивает самоудаление продуктов износа и постоянство отрегулированных зазоров между скользунами.

  Рессорное подвешивание тележки состоит из двух комплектов, каждый из которых имеет пять, шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин и два фрикционных клиновых гасителя колебаний. Пять пружин устанавливают в тележки грузовых вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть — до 60 т и семь — более 60 т.
Тележка модели 18-115 (рис. 3.36), используемая в специализированных грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч, имеет улучшенные динамические качества. Одной из конструктивных ее особенностей является применение более совершенной схемы опирания кузова — часть нагрузки передается на подпятник 7, а часть через упруго-фрикционные скользуны 8.

  Упруго-фрикционный скользун обеспечивает начальное сопротивление наклону кузова порядка 14—20 кН и конечное сопротивление 40—46 кН, расчетный момент трения, возникающий на скользунах в горизонтальной плоскости, равен 10—16,7 кН*м. Данная конструкция скользунов обеспечивает снижение действующих нагрузок на шкворневые узлы вагона, повышение плавности хода вагона и уменьшение динамических нагрузок, возникающих при вилянии тележек во время движения. Особенностями конструкции буксового узла тележки модели 18-115 является то, что на опорной цилиндрической части корпуса установлена перфорированная резиновая прокладка переменной толщины. Боковая рама опирается на резиновую прокладку и корпус буксы посредством съемного седла, устанавливаемого в буксовый проем рамы. Центрирование и фиксация седла в буксовом проеме осуществляется благодаря специальным выступам, входящим в соответствующие выемки челюстей. Буксовые узлы оснащены цилиндрическими роликовыми подшипниками размером 130 х 250 х 80 мм.
Рессорное подвешивание тележки модели 18-115 центральное, состоит из двух комплектов, устанавливаемых в средних проемах литых боковых рам. Каждый из них включает в себя семь тройных (двойных) пружин, расположенных по схемам, принятым в тележке 18-100. В качестве гасителя колебаний использован усеченный фрикционный клин, наклонная площадка которого развернута под углом 60° к продольной оси тележки, что обеспечивает лучшую связь боковых рам в плане, чем клин тележки 18-100. Наклонные поверхности фрикционных клиньев взаимодействуют с наклонными поверхностями надрессорной балки, а вертикальные — с фрикционными планками, укрепленными на колонках боковой рамы.
  Для грузовых вагонов с нагрузкой от колесной пары на рельсы 25 т разработаны усиленные двухосные тележки моделей 18-131, 18-120 и 18-755. В их конструкции применены нетиповые колесные пары с усиленными осями, шейки которых имеют диаметр 140 мм. Поэтому буксовые узлы оборудованы цилиндрическими подшипниками с увеличенными размерами, т. е. 140 х 260 х 80 мм (вместо 130 х 250 х 80 мм в тележках 18-100 и 18-115). Боковые рамы усиленных тележек опираются на буксы через резиновые прокладки. Жесткость каж¬дого рессорного комплекта составляет 4,28 МН/м, а коэффициент относительного трения гасителей колебаний — 0,08.
В тележке модели 18-120 кузов вагона посредством пятника опирается на подпятник надрессорной балки, а в тележке 18-755, кроме того, через упруго-фрикционные скользуны с моментом трения в горизонтальной плоскости 8—12 кН*м. Литые боковые рамы и надрессорные балки тележек усилены. По своим прочностным и ходовым качествам тележки отвечают требованиям, обеспечивающим эксплуатацию со скоростями движения до 120 км/ч.
Тележка КВЗ-И2 (рис. 3.37, а) предназначена для рефрижераторных вагонов, эксплуатирующихся в поездах со скоростями до 120 км/ч. Ее рама 1 опирается на буксовые узлы 2 колесных пар 5, проходя две ступени рессорного подвешивания (центральное 3 и буксовое 6). Тормозное оборудование 4 с двухсторонним нажатием колодок.
  Рама (рис. 3.37, б), в отличие от рассмотренных выше литых конструкций, сварена из двух продольных 7, двух средних 2 и двух концевых 3 поперечных, а также четырех вспомогательных продольных балок 4.
Буксовая ступень рессорного подвешивания (рис. 3.37, в) включает в себя два шпинтона 5, на которых размещаются однорядные пружины 2, опирающиеся через резиновые шайбы 6 на кронштейны 1 корпуса буксы. Каждый шпинтон 5 крепится к продольной балке рамы 3 болтами 4. Снизу на нарезную часть шпинтона навертывается гайка 7 так, чтобы между шайбой и кронштейном I буксы оставался зазор а.

   Центральное подвешивание тележки КВЗ-И2 люлечное, состоящее из двух эллиптических рессор системы Галахова, уложенных на штампованную подрессорную связь, которая опирается на подлюлечные балки, подвешенные шарнирно к раме. На эллиптических рессорах расположена надрессорная балка, на которую через подпятник опирается кузов вагона.
  С целью обеспечения постоянства уровня автосцепки вагонов с различной массой кузова изготавливают тележки КВЗ-И2 четырех групп: I, И, III и IV. Тележки I и II групп подкатывают под кузова грузовых рефрижераторных вагонов, а III и IV, обладающие более жестким рессорным подвешиванием и большей высотой, чем тележки I и II групп, под кузова вагонов с машинным отделением, имеющим повышенную массу.
Трехосные тележки. Разработаны для шестиосных вагонов и применяются в основном на путях промышленного транспорта. Среди них лучшей является тележка типа УВЗ-9м (модель 18-102) конструкции Уральского вагоностроительного завода, третий модернизированный вариант. Последующие типы — УВЗ-11А и УВЗ-11 спроектированы с повышенной до 25 и 30 т осевой нагрузкой, которые затем объединены моделью 18-102. Приведенные выше типы трехосных тележек разрабатывались на основе длительного опыта эксплуатации тележек, начиная с 1955 г. (постройки Крюковского вагоностроительного вагона: тип КВЗ-1, затем усовершенствованный тип КВЗ-1м, в которых выявлены существенные недостатки). В тележке типа КУВЗ, разработанной совместно Крюковским и Уральским вагоностроительными заводами, часть недостатков устранили. Все эти тележки оснащены центральным рессорным подвешиванием. Трехосную тележку типа УВЗ-10м с буксовым подвешиванием разработал Уралвагонзавод, на каждой буксе которой размещалось по две двухрядных пружины с фрикционными гасителями колебаний. Все перечисленные выше трехосные тележки имеют сложную конструкцию, повышенное воздействие на элементы пути и др. Поэтому на дорогах МПС России они не нашли широкого применения и допускаются к эксплуатации на магистральных линиях лишь с ограниченной скоростью.
  Тележка типа УВЗ-9м (рис. 3.38) признана лучшей из трехосных конструкций, в которой четыре литые боковые рамы 2 своими крайними концами опираются непосредственно на роликовые буксы 1, а средними — через балансиры 4. При такой конструкции общая нагрузка, передаваемая от кузова на тележку, распределяется поровну между тремя колесными парами типа РУ-950. На четыре рессорные комплекты 3 центрального подвешивания опираются две литые надрессорные балки б, на которых размещена шкворневая балка 5, имеющая форму в виде Н-образной отливки. Исполнительная часть тормозного оборудования 7, подвешенного к боковым рамам, имеет двухстороннее нажатие тормозных колодок на среднюю и одностороннее нажатие на крайние колесные пары.

  Каждый из четырех комплектов рессорного подвешивания состоит из четырех двухрядных цилиндрических пружин и одного пружинно-фрикционного гасителя колебаний. Пружины взаимозаменяемые с пружинами тележки модели 18-100. Все литые детали, включая боковые рамы, надрессорные и шкворневые балки, балансиры, изготовлены из углеродистой стали марки 20Л1 с пределом прочности 420 МПа.
  Четырехосные тележки. Применяются в большегрузных восьмиосных полувагонах и цистернах, а также транспортерах. Они состоят из двух типовых двухосных тележек, объединенных соединительной балкой. Причем в полувагонах соединительные балки литой, а в цистернах — штампосварной конструкции. Литая соединительная балка представляет собой отливку коробчатого сечения из мартеновской стали такого же качества, как и боковые рамы и надрессорные балки тележки модели 18-100. Штампосварная балка, включая пятники и подпятник, выполнены из стали марки 09Г2Ф-15.
Тележка модели 18-101 (рис. 3.39) имеет две двухосные тележки 1 модели 18-100, связанные между собой соединительной балкой 2. Наиболее рациональной конструкцией, по сравнению с литой, является штампосварной вариант соединительной балки (рис. 3.40), которая состоит из двух штампованных элементов из стали марки 09Г2Д: верхнего 1 из листа толщиной 16 мм и нижнего 2 толщиной 20 мм, подкрепленных продольными 3 и поперечными 7 ребрами жесткости. Снизу по концам балки вварены крайние пятники 4, которыми она опирается на подпятники двухосных тележек, а сверху — центральный подпятник 8, посредством которого нагрузка от кузова передается на четырехосную тележку. К специальным крыльям по концам балки снизу приварены крайние скользуны 5, которые располагаются над скользунами двухосных тележек.

В средней части также на крыльях размещены центральные скользуны, над которыми располагаются скользуны кузова вагона.
Основная техническая характеристика тележек грузовых вагонов приведена в табл. 3.6.

Смотрите так же: 
○ Альбом каталог тележек грузовых и пассажирских вагонов
○ Альбом справочник грузовых вагонов
○ Вагонные буксы
○ Железнодорожная доска объявлений