Тележка вагона и её элементы

Каждый вагон имеет две двухосные моторные тележки.

Тележка является ходовой частью и предназначена для передачи вертикальных нагрузок от кузова с пассажирами на путь, и передачи вертикальных нагрузок на кузов вагона.

Тележки расположены по концам вагона на одинаковом расстоянии от его центра и не связаны одна с другой. Расстояние между центрами двух осей колесных пар называется базой тележки и составляет 2100 мм. От базы тележки и длины кузова зависит минимальный радиус рельсового пути, в который может вписаться вагон. Расстояние между поперечными осями тележек называется базой вагона. Она равна 12600 мм.

На каждом вагоне установлены две двухосные поворотные моторные тележки с двойным подрессориванием, то есть с двойным рессорным подвешиванием - центральным и надбуксовым.

Вес тележки в сборе - 7500 кг.

Рис. 4.1. Рама тележки в сборе

1 - рама
2 - центральное подвешивание в комплекте с центральной балкой и двумя гидрогасителями
3 - надбуксовое (буксовое) подвешивание
4 - две колесные пары в комплекте с тяговыми редукторами и буксами, а также с узлами подвески редукторов к раме
5 - два тяговых двигателя с узлами их подвески к раме
6 - две карданные муфты
7 - тормозное оборудование с тормозными цилиндрами (8) и узлами подвески
9 - брус токоприёмника
10, 11 - буксы колесных пар
12 - поводок
13 - башмак токоприемника
14 - пятниковое устройство

Каждая тележка - поворотная, шарнирно соединяется с кузовом вагона с помощью пятниковой опоры, вокруг которой она может поворачиваться в горизонтальной плоскости. При этом оси колесных пар будут устанавливаться по радиусу кривой поворота, что уменьшает угол набегания колес на рельсы и, следовательно, износ колеса и головки рельса.

Все тележки делятся в соответствии с конструкцией их рам на поводковые и шпинтонные.

При изготовлении тележки ей присваивается номер, который наносится при помощи электрической сварки на кронштейн правого тормозного цилиндра соседнего с блок-тормозом и на противоположных кронштейнах по диагонали, а также заводится техпаспорт, в котором указывается: завод - изготовитель тележки, дата изготовления, заводской номер тележки, основные технические данные и конструктивные изменения.

Рис. 4.2. Тележка вагона

Составные элементы тележки

Рис. 4.2. Тележка

1 - подвешивание редуктора
2 - центральное подвешивание
3 - буксовое подвешивание
4 - тормозная тяга
5 - рама
6 - центральная балка
7 - колесная пара
8 - букса
9 - карданная муфта
10 - стояночный тормоз
11 - тяговый двигатель
12 - тормозной цилиндр

На первой тележке головного вагона дополнительно установлены : два рельсосмазывателя - РСЧ (рис. 4.5), две или четыре приёмных катушки системы АРС (рис 4.6), а также срывной клапан (рис 4.7).
На вагонах типа "Е", эксплуатирующихся без системы АРС, вместо рельсосмазывателей возможна установка гребнесмазывателей.

Рис. 4.3. Токоприемник. Общий вид

1 - брус
2 - башмак
3 - кронштейны крепления

Рис. 4.4. Составные элементы токоприемника

Рис. 4.5. Токоприемник

Рис. 4.6. Рельсосмазыватель

1 - кронштейн крепления
2 - пробка с цепочкой
3 - бак
4 - краник
5 - ручка краника
6 - войлочный фитиль

Рис. 4.7. Кронштейн крепления и приемная катушка АРС

1 - кронштейн крепления
2 - приемная катушка
3 - продольная балка рамы тележки
4 - тормозной цилиндр

Рис. 4.8. Срывной клапан

1 - штуцер подвода тормозной магистрали
2 - крышка
3 - корпус с втулками
4 - скоба фиксатора
5 - крышка
6 - рукоятка

Рама тележки

Рама воспринимает вес кузова с пассажирами и равномерно распределяет его между колесными парами. Рама воспринимает также тяговые и тормозные усилия от колесных пар и передает их кузову. Кроме того, на раму действуют дополнительные нагрузки, обусловленные неровностями рельсового пути, извилистым движением колесных пар, центробежной силой, возникающей в кривых участках пути, и др.Также, рама является связующим звеном между центральным и надбуксовым подвешиванием.

Действующие на раму силы вызывают растяжение и изгиб ее элементов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также их кручение, поэтому конструкция рамы должна обладать достаточной прочностью.

Рис. 4.9. Рама тележки

Рама тележки цельносварная, что позволило значительно снизить ее массу без снижения прочности. Она выполнена из двух продольных (1) и двух поперечных (2) балок, сваренных встык в виде буквы Н. Места стыковки перекрывают штампованными косынками (3) толщиной 6 мм для повышения прочности рамы и создания плавного перехода сечений. Косынки приваривают по всему контуру и дополнительно над продольными балками для предотвращения отставания их от балок.

Балки рамы - полые, коробового сечения. Они состоят из двух половин (швеллеров), выполненных штамповкой из листовой стали 20 толщиной 10 мм и сваренных друг с другом продольными швами встык.

В вертикальных стенках продольных балок имеются сквозные отверстия, в которые вставляют литые кронштейны (4) для подвески рычагов тормозной передачи, привариваемые с обеих сторон балки.

Снизу продольных балок в средней части приваривают стальные литые кронштейны (9) с косыми зубьями, к которым прикрепляют упругие поводки, связывающие раму тележки с колесными парами вагона.

В продольные балки над буксами вваривают втулки (13) под предохранительные штыри букс, которые необходимы в случае излома поводков и потери связи колесной пары с рамой тележки. По торцам продольных балок приварены листовые кронштейны (5) для крепления тормозных цилиндров и крепления блок-тормоза (6), а также гребенчатые накладки для крепления концевых изогнутых компенсационных поводков (15).

Поводки служат для связи колесной пары с рамой тележки. Каждая букса связана с рамой двумя прямыми и одним изогнутым поводками.

Всего на вагоне 24 поводка (16 прямых и 8 изогнутых). Кроме того на каждой продольной балке, в районе расположения центрального подвешивания, имеются проушины для крепления гидравлического гасителя колебаний (14).

На поперечных балках приварены кронштейны подвески тяговых двигателей (8), кронштейны крепления реактивной тяги (10), кронштейн подвески редуктора (7) и кронштейн крепления комплексного предохранения подвески редуктора (12). Со стороны установки бруса центрального подвешивания, для ограничения его продольных перемещений, на поперечных балках приварены плоские скользуны (11).

По концам поперечных балок вварены опорные гнезда со сменными втулками под валики серег центрального подвешивания (13). В нижних стенках балок под опорными гнездами вырезаны окна для прохода подвесных серег центрального подвешивания. Окна армированы по всему периметру специальными коробочками.

Рис. 4.12. Рама тележки (поперечная балка)

1 - верхние кронштейны подвешивания тягового двигателя
2 - нижний кронштейн подвешивания тягового двигателя
3 - кронштейн подвешивания редуктора колесной пары
4 - кронштейн крепления тормозного цилиндра
5 - кронштейн крепления буксовых поводков
6 - кронштейны предохранительных скоб центрального подвешивания
7 - кронштейн узла комплексного предохранения редуктора колесной пары

Кронштейн для подвешивания корпуса редуктора цельнокованый, с проушиной и стержневой частью. Стержень кронштейна проходит сквозь отверстия в обеих вертикальных стенках поперечной балки и обваривается.

Для подвешивания тяговых двигателей на каждой поперечной балке имеется два и три кронштейна.

Кронштейн комплексного предохранения (12) изготовлен из листовой стали толщиной 10 мм. На нем имеется гребенчатая насечка и три овальных отверстия под болты для фиксации вилки комплексного предохранителя на необходимом уровне.

Уход за рамой тележки.

Рамы тележек осматривают особенно тщательно. Убеждаются в отсутствии трещин. Особое внимание обращают на узлы сочленения поперечных балок с продольными, места приварки кронштейнов, на которых подвешивают тяговые двигатели, редукторы, тормозные подвески. Осматривают также кронштейны для крепления тормозных цилиндров и буксовых поводков. Обнаруженные трещины обрабатывают и заваривают. После заделки трещины проводят магнитную и при необходимости ультразвуковую дефектоскопию.

Рис. 4.13. Маркировка кронштейнов рамы тележки

Колёсные пары

Рис. 4.14. Подрезиненная колесная пара

Устройство и принцип действия. Колесные пары служат для преобразования вращательного движения валов тяговых двигателей в поступательное движение вагона. Они являются наиболее ответственными узлами тележки, так как воспринимают всю нагрузку от веса кузова со всем его оборудованием и пассажирами, тяговые и тормозные усилия, а также направляет вагон по рельсовому пути.

От правильного содержания и эксплуатации колесных пар зависит безопасность движения, поэтому к конструкции, изготовлению, содержанию и ремонту колесных пар Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) метрополитенов предъявляются особые требования.

Колесная пара состоит из оси (4) с роликовыми буксами (2) подрезиненного колеса с удлиненной (1) и обычной ступицей (5). На удлиненной ступице монтируют редуктор (3). Расстояние между внутренними гранями бандажей или ободов колес составляет 1440 мм.

По конструкции колес все колесные пары делятся на цельнокатаные и подрезиненные.

Рис. 4.15. Колесная пара с подрезиненными колесами

1 - ось
2,4 - два подрезиненных колеса
3 - детали тягового редуктора

Рис. 4.16. Колесная пара с цельнокатанными колесами

Рессорное подвешивание

Назначение и устройство.

Рессорное подвешивание - это упругое устройство, которое служит для смягчения и частичного гашения колебаний, вызываемых неровностями пути, для обеспечения плавного хода вагона и возвращения кузова в нормальное положение после прохода кривого участка пути. В качестве рессор применяют цилиндрические пружины, изготовленные путем завивки стального прута.

На вагонах метрополитена используется двойное рессорное подвешивание: буксовое и центральное.

Надбуксовое подвешивание

Надбуксовое подвешивание служит для подрессоривания рамы тележки относительно колесных пар и пути. В качестве рессор в надбуксовом подвешивании применены витые пружины.

Примечания:

термин "подрессоривание" означает передачу вертикальных нагрузок с амортизацией соответствующими пружинами.

По конструкции узла соединения буксы колесной пары с продольной балкой рамы тележки надбуксовое подвешивание делится на два вида: поводковое и шпинтонное.

Поводковый узел

Рис. 5.1. Общий вид поводкового буксового подвешивания

Рис. 5.2. Бесчелюстное буксовое подвешивание

1 - гнезда для пружин
2 - нижняя опора
3 - пружины
4 - верхняя опора
5 - резиновая шайба-прокладка
6 - прямой поводок
7 - изогнутый поводок
8 - предохранительный штырь
9 - втулка под предохранительный штырь
10 - тумба
11 - продольная балка
12 - букса

Подвешивание выполнено следующим образом: к буксам прилиты специальные выступы в виде крыльев (1), которые являются гнездами для пружин. На каждое крыло укладывают нижнюю опору (2), у которой имеется выступ для центрирования пружин.

На опору устанавливается комплект из двух пружин (3), вставленных одна в другую. Пружины имеют различное сечение витков и навиты в противоположные стороны. Сверху на пружины установлена верхняя опора (4) и резиновая шайба-прокладка (5) толщиной 33 мм.

Примечания:

Верхняя опора, также как и нижняя, имеют центрирующий выступ. Крыло буксы и опоры имеют сквозные отверстия, а конец отверстия в выступе верхней опоры имеет резьбу, куда может быть ввернут монтажный болт. Стянув с помощью болта пружины, можно произвести их смену без подъемки вагона (нужно только поставить клин между рамой тележки и буксой).

Тяговые и тормозные усилия от корпуса буксы на раму тележки передаются через плоские пружинные поводки. Каждую колесную пару соединяют с рамой тележки тремя поводками: двумя прямыми (6) и одним изогнутым (7). Прямые поводки - это полосы шириной 110 мм по концам и 70 мм в средней части и толщиной в середине 7 мм, а по концам 14 мм. Изогнутый поводок, имеющий прямое же сечение, является компенсирующим при опускании рамы тележки под нагрузкой.

Такое соединение колесной пары с рамой тележки обеспечивает свободное перемещение рамы в вертикальной плоскости за счет упругой деформации поводков, ограниченное перемещение колесной пары (разбег) поперек пути пропорционально горизонтальной нагрузке и отсутствие перемещения вдоль пути.

Поводки работают в крайне тяжелых условиях: так, при тяге или торможении одни поводки растягиваются, а другие работают на продольное сжатие с изгибом и , наоборот, при просадке рамы тележки они изгибаются в вертикальной плоскости. Возможны случаи, когда несколько нагрузок действуют одновременно.

Наверху к корпусу буксы приварен штырь (8), который служит предохранителем на случай излома поводков и потери связи колесной пары с рамой тележки.

Штырь входит внутрь втулки (9), вваренной в продольную балку рамы тележки. Между втулкой рамы и предохранительным штырем имеется радиальный зазор. При поломке пружин рама тележки торцами втулок обопрется на площадку штыря.

Примечания:

Соединение поводков друг с другом, с крыльями буксы и тумбой осуществляется при помощи нарезанных гребенок , а также четырех стягивающих болтов (на одно соединение);

Компенсирующие прокладки необходимы для обеспечения оптимального зазора между буксой и рамой тележки в пределах 55 - 67 мм с целью снижения статических нагрузок на поводки, возникающие при перегрузке вагона в часы "пик" и чрезмерного опускания рамы тележки относительно колесных пар;

Пружины надбуксового подвешивания (также как и центрального) выполнены двухрядными (одна в одной) и с разной навивкой. Внутренняя пружина - левой (9 витков), а внешняя - правой (5,6 витков). При этом разница по высоте двух пружин в свободном (ненагруженном) состоянии не должна превышать - 2 мм.

Поводки

Предназначены для связи колесной пары с рамой тележки в горизонтальной плоскости, то есть именно через поводки происходит передача тяговых и тормозных усилий от колесных пар на раму.

Каждую буксу колесной пары соединяют через кронштейны с продольной балкой рамы тележки три упругих поводка, изготовленных из рессорной стали. Причем два из них – основные (прямые или горизонтальные), а третий – короткий (изогнутый или вертикальный). Прямой поводок (рис. 5.5) имеет вид полосы переменного сечения и различной толщины. Данная конструкция поводка увеличивает его гибкость и способствует более равномерному распределению всех нагрузок, которые он испытывает при своей работе.

Рис. 5.5. Прямой поводок

Рис. 5.6. Общий вид поводка

Прямые поводки испытывают все виды возможных нагрузок: на растяжение, сжатие, изгибы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также их совмещение друг с другом (скручивание). Причем самым нагруженным является тот поводок, который жестко соединяет буксу с тумбой (внутренний), а другой поводок (крайний) работает в более благоприятных условиях, так как соединяется с изогнутым поводком.

Для увеличения усталостной прочности поводков при их изготовлении проводят дробеструйный наклеп наружной поверхности, а для выявления скрытых трещин поводки подвергают магнитной дефектоскопии.

Примечания:

Дробеструйный наклеп представляет собой пневматическую пушку, которая под большим давлением сжатого воздуха выстреливает струей мелких чугунных шариков в виде дроби;

Изогнутый поводок, соединяющий крайний с рамой тележки, работает в самых благоприятных условиях в основном только на изгиб в горизонтальной плоскости. Он необходим для компенсации натяжения прямых поводков при ходе рамы тележки вниз или вверх при изменении загрузки вагона и поэтому называется компенсационным. Именно при средней загрузке прямые поводки занимают строго горизонтальное положение. Данный поводок имеет вид изогнутой полосы шириной по всей длине – 110 мм и толщиной в средней части – 8 мм, а по концам (где гребенки) – 14 мм.

На случай обрыва любого из поводков и для исключения выкатывания колесной пары из-под тележки предусмотрена простая защита в виде предохранительного штыря, приваренного в верхней части корпуса буксы. Его длина – 180 мм, диаметр – 58 мм, а диаметр втулки, которая вварена в продольную балку рамы тележки и в которую входит штырь – 70 мм. При этом радиальный зазор между ней и штырем должен быть в пределах – 6 мм;

Изгиб (упругая деформация) поводков в горизонтальной (поперечной) плоскости может доходить до 2 мм.

При порожнем вагоне прямые поводки своими концами должны быть на 12-18 мм выше горизонтальной плоскости.

Общее количество поводков на один вагон – 24 шт. Из них 16 прямых и 8 изогнутых.

Работа поводкового узла.

1. Передача вертикальной нагрузки:

• продольная балка рамы тележки
• резиновые кольца
• компенсирующие прокладки
• верхние опоры пружин
• комплекты пружин
• нижние опоры пружин
• крылья буксы
• корпус буксы

2. Передача горизонтальной нагрузки:

• корпус буксы
• крылья буксы
• поводки (через дополнительные накладки: вагон “Е”)
• кронштейны на продольной балке
• продольная балка рамы тележки

Примечания:

болты, соединяющие поводки, друг с другом, с крыльями буксы, а также с кронштейнами продольной балки в передаче тяговых и тормозных усилий участи не принимают (на срез не работают), так как их задача сводится к одному – более плотному (и с меньшим перекосом) прилеганию мест соединений элементов друг к другу. В данном случае вся тяжесть по передаче горизонтальных нагрузок возлагается на зацепление зубьев совмещенных друг с другом гребенок.