Любые вагоны независимо от их назначения и конструкции имеют следующие общие элементы: • ходовую часть, воспринимающую нагрузку от вагона и обеспечивающую его безопасное и плавное движение; • раму, воспринимающую нагрузку от кузова вместе с грузом и передающую на ходовую часть вертикальное и горизонтальное усилия, действующие на вагон; • кузов, предназначенный для размещения в нем пассажиров или грузов; • ударно-тяговые приборы, служащие для сцепления вагонов друг с другом и с локомотивом и ослабления растягивающих и сжимающих усилий, передаваемых от локомотива и от одного вагона другому; • тормоза и тормозное оборудование, обеспечивающие уменьшение скорости движения или остановку поезда.
Ходовая часть вагона включает в себя колесные пары, буксы с подшипниками и рессорное подвешивание, объединенные рамой в тележки.
Рисунок 10 Колесная пара:
1 — бандажное колесо; 2 — вагонная ось; 3 — средняя часть; 4 — подступичная часть; 5 — цельнокатаное колесо; 6 — предподступичная часть; 7— шейка оси; 8 — бурт, 9 — колесный центр; 10 — кольцо для закрепления бандажа; 11 — бандаж
Колесная пара, состоящая из оси и двух наглухо закрепленных на ней колес диаметром 950... 1050 мм (рисунок 10), воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на рельсы. Поверхность катания колес (рисунок 11) имеет коническую форму, что способствует сохранению во время движения среднего положения колесной пары в колее, облегчает прохождение в кривых и обеспечивает более равномерный прокат по ширине колеса.
С внутренней стороны поверхность катания ограничена гребнем, не допускающим схода колесной пары с рельсов
Рисунок 11 Профиль бандажа и поверхности катания колеса.
Для передачи давления от вагона на шейки осей колесных пар, а также ограничения продольного и поперечного перемещения колесной пары служат буксы
(рисунок 12)
Рисунок 12 Букса с роликовым подшипником:
1 — корпус; 2 — ролик; 3 — смотровая крышка
Для смягчения ударов и уменьшения амплитуды колебаний вагона при прохождении по неровностям пути между рамой вагона и колесной парой размещают систему упругих элементов и гасителей колебаний (рессорное подвешивание). В качестве упругих элементов применяют винтовые пружины, листовые рессоры, резинометаллические элементы и пневматические рессоры (резинокордовые оболочки, заполненные воздухом).
Рессоры изготавливают из специальных сортов стали и подвергают термической обработке. Наиболее распространены цилиндрические пружинные рессоры с круглым сечением витков и одним или двумя рядами пружин (рисунок 13). По сравнению с листовыми рессорами они при меньших габаритах и массе обеспечивают необходимую упругость и совместно с гасителями колебаний способствуют плавному ходу вагона.
Листовые рессоры составляют из нескольких наложенных одна на другую стальных полос разной длины и соединенных посередине шпилькой и хомутом. По форме листовые рессоры подразделяют на незамкнутые и замкнутые, или эллиптические (рисунок 14), состоящие из нескольких незамкнутых листовых рессор, соединенных друг с другом концами коренных листов.
Рисунок 13 Двухрядная Рисунок 14 Листовая замкнутая рессора пружинная рессора
Гасители колебаний предназначены для создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение амплитуды колебаний вагона или его частей. На дорогах России наиболее широкое применение находят гидравлические и фрикционные гасители колебаний. Принцип действия гидравлических гасителей заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости под действием растягивающих или сжимающих сил с помощью поршневой системы из одной полости цилиндра в другую. Такие гасители устанавливают в тележках пассажирских вагонов совместно с пружинными рессорами.
В тележках грузовых вагонов с фрикционными гасителями колебаний силы трения возникают при вертикальном и горизонтальном перемещениях клиньев гасителя, трущихся о фрикционные планки, укрепленные на колонках боковин тележек (рисунок 15).
Рисунок Т15ележка типа ЦНИИ-ХЗ-0:
1 — колесная пара; 2 — боковина; 3 — рессорный комплект; 4 — клиновой гаситель колебаний; 5 — букса
Для смягчения боковых толчков от набегания гребня колес на рельсы при входе в кривые тележки пассажирских вагонов оборудуют возвращающими устройствами (люльками). Вагоны с такими тележками (рисунок 16), снабженными гидравлическими амортизаторами, успешно эксплуатируются на пассажирских поездах, развивающих скорость до 160 км/ч.
Рисунок 16 Тележка пассажирского вагона КВЗ-ЦНИИ: 1 — тормозная колодка; 2 — буксовое рессорное подвешивание; 3 — скользун; 4 — подпятник; 5 — рама; 6 — букса; 7 — центральное рессорное подвешивание; 8 — гаситель колебаний
Рама вагона является основанием кузова и несущей конструкцией, состоящей из жестко связанных между собой продольных и поперечных балок (рисунок 17). К раме крепят ударно-тяговые приборы и тормозное оборудование.
Форма кузова вагона зависит от его назначения. Боковые стены кузова опираются на раму, имеют стальную обрешетку, к которой крепится металлическая обшивка. В грузовых вагонах металлическая обрешетка стен и жестко связанная с ними рама составляют несущую конструкцию, находящуюся под воздействием вертикальных сжимающих и растягивающих сил. В пассажирских цельнометаллических вагонах несущими элементами являются боковые стены, пол и крыша. Для придания большей жесткости стенам вагона их изготавливают из гофрированных полос стали.
Рисунок 17 Схема рамы и кузова вагона:
1 — шкворневые балки; 2 — хребтовая балка; 3 — концевые поперечные балки; 4 — промежуточная поперечная балк а р — продольная боковая балка; Тс — продольные силы; R — реакция пути
Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов и локомотивов, удерживания их на определенном расстоянии друг от друга, ослабления растягивающих и сжимающих усилий, возникающих при перемещении подвижного состава, и передачи их от одного вагона к другому. Автоматическая сцепка (рисунок 18) размещается посередине поперечной балки на конце рамы вагона и имеет следующие основные части: корпус и расположенный в нем механизм сцепления, расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство с поглощающим аппаратом и опорные части.
Рисунок 18 Автоматическая сцепка вагона: 1 — кронштейн; 2 — задний упор; 3 — расцепной рычаг; 4 — поддерживающая планка; 5 — поглощающий аппарат, 6 — тяговый хомут; 7 — упорная плита; 8 — клин; 9 — передний упор; 10 — ударная розетка; 11 — державка; 12 — маятниковая подвеска; 13 — центрирующая балка; 14 — корпус автосцепки, 15 — цепь; 16 — упор, 17 — малый зуб; 18 — замок; 19 — большой зуб
Сцепление вагонов друг с другом или с локомотивом происходит автоматически при нажатии или соударении, расцепление же осуществляется поворотом расцепного рычага, расположенного сбоку вагона или локомотива.
Корпус автосцепки представляет собой пустотелую стальную отливку, состоящую из головной части, в которой помещается механизм сцепления, и хвостовика, предназначенного для соединения с упряжным устройством.
Ударно-центрирующий прибор воспринимает сжимающие усилия от корпуса автосцепки, а также возвращает отклоненный корпус из крайних положений в среднее при прохождении вагоном кривых малого радиуса.
Упряжное устройство ослабляет и передает ударно-тяговые усилия на раму вагона. Оно располагается между швеллерами хребтовой балки и состоит из клина, тягового хомута, упорной плиты, поглощающего аппарата и опорных частей — переднего и заднего упоров и поддерживающей планки.
Поглощающий аппарат автосцепки ослабляет сжимающие и растягивающие усилия, передаваемые на раму вагона. В грузовых вагонах обычно применяют пружинно-фрикционный, а в пассажирских — резинометаллический поглощающий аппарат автосцепки.
Тормоза и тормозное оборудование служат для уменьшения скорости движения поезда или его остановки. Для железнодорожного подвижного состава характерны три вида торможения: • фрикционное с пневматическим приводом, основанное на действии силы трения между тормозными колодками или дисками и вращающимися колесами; • реверсивное (электрическое), связанное с использованием силы инерции поезда для выработки электровозом энергии, которая либо поглощается специальными резисторами, либо возвращается в контактную сеть; • электромагнитное, которое происходит вследствие воздействия электромагнитных устройств на рельсы.
Основным видом торможения является фрикционное с пневматическим приводом. Принцип действия пневматических фрикционных тормозов заключается в том, что сжатый до давления 500...550 кПа воздух, вырабатываемый компрессором локомотива, подается по тормозной магистрали поезда в тормозные цилиндры, имеющиеся в каждом вагоне, и, воздействуя на их поршни, обеспечивает через рычажную передачу прижатие тормозных колодок к ободьям вращающихся колес.
Управление тормозами осуществляется машинистом с помощью крана, находящегося в кабине локомотива. Основной запас сжатого воздуха, интенсивно расходующегося при зарядке и отпуске (оттормаживании) тормозов, накапливается в главном резервуаре, расположенном на локомотиве. Кроме того, в каждом вагоне имеется запасной резервуар с воздухом для питания тормозного цилиндра. Если при торможении главный резервуар сообщается с запасными резервуарами, то такой тормоз называется прямодействующим, если же отключается от них — непрямодействующим.
Прямодействующий автоматический тормоз, применяемый на локомотивах и в вагонах грузовых поездов, при длительном торможении на затяжных спусках не истощается, так как конструкция воздухораспределителя и крана машиниста обеспечивает постоянную связь главного резервуара с тормозными цилиндрами.
Недостатком пневматических тормозов является неодновремен- ность действия, вызываемая низкой скоростью распространения воздушной тормозной волны и в наибольшей мере проявляющаяся в длинносоставных поездах, которые получают все большее распространение на сети железных дорог.
Указанного недостатка лишены электропневматические тормоза, устанавливаемые на электропоездах и пассажирских поездах. Хотя и в этом случае торможение осуществляется сжатым воздухом, но благодаря электрическому управлению оно происходит почти одновременно по всему составу и значительно быстрее. Поэтому тормозной путь поезда с электропневматическими тормозами меньше, чем с обычными пневматическими, что особенно важно при высокой скорости движения.
Торможение может быть служебным и экстренным. В обычных условиях машинист применяет служебное торможение, при выполнении которого давление в главной магистрали понижается ступенчато. Такой режим обеспечивает плавное уменьшение скорости поезда и его остановку в заранее предусмотренном месте.
Для немедленной остановки поезда используют экстренное торможение, которое происходит в результате быстрого и полного выпуска воздуха из магистрали с помощью крана машиниста или крана экстренного торможения, устанавливаемого на всех пассажирских и некоторых грузовых вагонах.
Вагоны и локомотивы оборудуют не только автоматическими, но и ручными тормозами, которые необходимы для удержания поезда на месте в случае его остановки на уклоне при неисправности автоматических тормозов. В ручных тормозах сила нажатия тормозных колодок на колеса передается от тормозной рукоятки, помещаемой в тамбуре вагона.
Домашнее задание: написать конспект (Соколов В.Н. Общий курс железных дорог, с148-164)
Контрольные вопросы для самопроверки:
1. Назовите основные типы вагонов пассажирского и грузового парков.
2. Чем принципиально отличаются пассажирские вагоны от вагонов грузового парка?
3. Для перевозки каких грузов используют контейнеры?
4. Назовите основные элементы вагона.
Обратная связь: выполненные задания, вопросы отправляем в комментариях или личные сообщения преподавателю или на электронную почту колледжа dktidistanc@mail.ru