5.3.
Многоосные тележки промышленных ж/д вагонов
Шестиосные вагоны грузоподъемностью 93—94 т строились на трехосных
тележках. Над созданием динамически устойчивой по ходовым качествам и по
воздействию на путь, а также надежной в эксплуатации конструкции
трехосной тележки работали Крюковский и Уральский вагоностроительные
заводы.
Рис. 5.9. Конструкция тележки типа УВЗ-9м:
а — тележка в собранном виде; 6 — боковая рама; в — балансир.
Этими заводами в период с 1955 по 1962 г. было создано несколько вариантов опытных тележек типов КВЗ-1, КВЗ-1м, КВЗ-2, КВЗ-2м, КУВЗ, КВСЗ, УВЗ-9м, УВЗ-9к (с центральным рессорным подвешиванием) и
УВЗ-7, УВЗ-10, УВЗ-Юм (с буксовым рессорным
подвешиванием).
Все тележки, за исключением тележек типов КВСЗ, УВЗ-9к, УВЗ-9м, УВЗ-10м,
имели малую базу (3000— 3)00 мм) и неудовлетворительные динамические
показатели. Вследствие этого шестиосные вагоны с такими тележками
оказывали повышенное вредное воздействие на основание пути (шпалы,
балласт, земляное полотно).
По результатам комплексных испытаний шестиосных вагонов с тележками
различных типов лучшей оказалась тележка типа УВЗ-9м конструкции
Уральского вагоностроительного завода (9-й модернизированный вариант).
Тележка строилась с 1962 г. Масса тележки 8680 кг, ее база 3500 мм. При
такой базе уменьшается воздействие
шестиосного вагона на основание пути, так как влияние вертикальных сил от соседних колесных пар на основание пути пол расчетной колесной парой сказывается меньше. Кроме того, обеспечивается размещение тормозного оборудования на тележке, а также упрощается смена отдельных деталей (колодки, башмака, триангеля, чеки) в эксплуатации.
Тележка УВЗ-9м (рис. 5. 9, а) имеет четыре
литые боковые рамы 2, три колесные пары, два балансира 4, четыре
комплекта центрального рессорного подвешивания 3, две надрессорные балки
8, шкворневую балку 6 с подпятником 7 и тормозную рычажную передачу 9.
Боковые рамы (рис. 5.9, б) опираются своими проемами на буксы 1
крайних колесных пар непосредственно, а на буксу 5
средней колесной пары — через балансир. Балансир (рис. 5.9,в)
представляет собой стальную отливку в виде коромысла. Он связывает
боковые рамы одной стороны тележки в одну сочлененную раму. В средней
части балансира имеется замкнутый проем с челюстями, в котором
-размещается букса средней колесной пары. Отверстия но обоим концам
балансира предназначены для соединения его с боковыми рамами посредством
валиков.
Вся вертикальная нагрузка, приходящаяся на тележку, воспринимается
подпятником шкворневой б а л-к и. Последняя выполнена в виде отливки
Н-образной формы. Концы ее соединены с двумя надрессорными балками,
каждая из которых опирается на два рессорных комплекта, расположенных в
проемах боковых рам. Таким образом, вертикальная нагрузка воспринимается
шкворневой балкой, распределяется на надрессориые балки, от них
передается на рессорные комплекты, затем — на боковые рамы и, наконец,
на колесные пары.
Чтобы вертикальная нагрузка распределялась равномерно на все колесные
пары, центр рессорного проема расположен от центра буксового проема на
1/3 расстояния между смежными колесными парами. Вследствие этого букса
крайней колесной пары вос-принимает 2/3 вертикальной нагрузки,
приходящейся на одну боковую раму, а букса средней колесной пары — 1/3.
Поскольку на балансир средней колесной пары опираются две боковые рамы,
то средняя колесная пара воспринимает в сумме также 2/3 вертикальной
нагрузки, т. е. все три колесные нары загружены равномерно.
Ка ждый рессорный комплект состоит из четырех двухрядных пружин и одного
пружинно-фрикционного гасителя колебаний. Статический прогиб рессорного
подвешивания равен 52 мм. Колесные пары оборудованы подшипниками качения
на горячей посадке (наружный диаметр 250 мм).
Тележки типа УВЗ-10м (рис. 5.10), которыми оборудованы шестиоспые
полувагоны, в отлично от тележки УВЗ-9м имеют буксовое рессорное
подвешивание, что снижает массу необрессорен-ных частей. Следовательно,
при прочих равных условиях уменьшается динамическая нагрузка,
возникающая в процессе движения. С другой стороны, на устойчивость
колеса на рельсе большое влияние оказывает масса необрес-соренных
элементов вагона. Чем она больше, тем коэффициент запаса устойчивости
выше. В этом отношении тележки с центральным рессорным подвешиванием
имеют преимущество перед тележками с буксовым подвешиванием. В большей
мере это преимущество
заметно тогда, когда вагон порожний. Тележка типа
УВЗ-10м была снята с производства как раз из-за того, что не
обеспечивала требуемого запаса устойчивости колеса на рельсе при
движении порожнего вагона.
Следует заметить, что эксплуатационная надежность и прочность трехосных
тележек, в том числе н тележки типа УВЗ-9м, ниже, чем двухосных.
Напряжения в подрельсовом основании пути иод колесными парами трехосных
тележек на 10—20% выше, чем под колесными парами двухосной тележки типа
ЦНИИ-ХЗ-О. Помимо того, при движении шестиосного вагона возникают
большие горизонтальные продольные силы [7]. Они приводят путь к «угону».
Большегрузные восьмиосные вагоны строятся на четырехосных тележках.
Четырехосная тележка (рис. 5.11) состоит из двух серийных двухосных тележек типа ЦНИИ-ХЗ-О, связанных соединительной балкой, которая представляет собой (рис. 5.12) многосекци-онный контур, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 поясов, продольных 3 и поперечных 7 ребер жесткости. В средней части балки сверху расположены центральный подпятник 8 и два центральных скользуна 6. Снизу на каждом конце балки расположены крайний пятник 4 и два крайних скользуна 5. Центральный подпятник диаметром 450 мм служит опорой пятника рамы вагона. Они связаны обычным длинным шкворнем. Крайние пятники диаметром 300 мм опираются на подпятники надрессорных балок двухосных тележек. Они центрируются короткими шкворнями. Форма соединительной балки обусловлена восприятием больших вертикальных нагрузок и стесненными габаритами ее размещения.
Рис. 5.11. Четырехосная тележка.
Рис. 5.12. Соединительная балка четырехосной тележки.
Вертикальная нагрузка, приходящаяся на четырехосную тележку, воспринимается центральным подпятником соединительной балки, а затем через ее концы передается на надрессорные балки двухосных тележек. Центральные скользуны поддерживают кузов при действии боковых сил. Верхнее
очертание соединительной балки обусловлено
стремлением уменьшить эксцентриситет между продольными осями хребтовой
балки и автосцепки, а также обеспечить зазоры, необходимые для
безопасного прохода восьмиосного вагона через горб сортировочной гор-ки
[5].
База четырехосной тележки (расстояние между центрами подпятников
над-рессорных балок двухосных тележек) равна 3200 мм. Эта величина
является оптимальной по условиям воздействия восьмиосного вагона на
железнодорожный путь.
Большинство соединительных балок изготовлено литыми. Как и другие детали
тележек (боковины, надрессорные балки, балансиры, шкворневые балки),
соединительная балка отлита из мартеновской стали. Масса ее 2400 кг. В-
эксплуатации находятся четырехосные тележки и со штампосварными
соединительными балками, изготовленными из листов стали марки
10Г2С. iMacca штампосварной балки 1800— 1900 кг.
Необходимо отметить, что в практике вагоностроения наиболее
распространены литые детали тележек грузовых вагонов. Достоинством
дельнолитых элементов является хорошее использование металла,
антикоррозионные свойства слоя кремнезема, оставшегося от формы,
значительная экономия дорогих прокатных материалов, отсутствие
концентраторов напряжений. Существенный недостаток их — сравнительно
большая масса.
Переход на штампосварные детали способствует уменьшению массы тележки,
что особенно важно при высоких скоростях движения. Однако, поскольку
рамы тележек работают в условиях переменных нагрузок, вызванных
неровностями рельсового пути и колебаниями надрессорного строения,
возникает опасность в отношении усталостной прочности. Как
свидетельствуют результаты лабораторных испыта-ний тележек, усталостная
прочность литой тележки превышает примерно в пять раз тот же показатель
сварной рамы. Сварные рамы требуют тщательной технологии изготовления и
контроля.
Итак, и литая, и сварная конструкции имеют свои достоинства и
недостатки. Следовательно, утверждение об абсолютном преимуществе одного
типа перед другим без учета конкретных условий не может быть
категорическим.
Различные сочетания типовых четырех- и двухосных тележек образуют
многоосные тележки, являющиеся ходовыми частями большегрузных
транспортеров. Так, например, в шестнадцатиосном транспорте
грузоподъемностью 200 т имеются две восьмиосные тележки. Каждая из них
состоит из двух серийных четырехосных тележек, объединенных специальной
концевой балкой.