Грузовые вагоны нового поколения

5. Недостатки предыдущих конструкций

Эффективность функционирования и конкурентоспособность российских железных дорог в решающей мере зависят от безопасности движения подвижного состава, скорости доставки грузов и уровня эксплуатационных расходов на тягу поездов. Именно низкая скорость доставки грузов - 650 км в сутки (требуется 1000 км/сутки) и является одним из доминирующих факто

ров, препятствующих массовым перевозкам транзитных грузов по транспортным коридорам «Восток — Запад» и «Север - Юг», что в результате негативно влияет на конкурентоспособность и эффективность не только транспортной отрасли, но и экономики государства в целом.

В современных условиях, когда от подвижного состава требуется низкая начальная стоимость, значительное повышение межремонтного пробега и высокая ремонтопригодность, создание системы рессорного подвешивания, обеспечивающей высокие динамические качества железнодорожного экипажа, является главной проблемой для разработчиков транспортных железнодорожных средств. Особенно остра она для тележки грузового вагона, которая в дополнение к отмеченным требованиям, должна обеспечивать достижение высоких показателей динамических качеств в вертикальной и горизонтальной плоскостях, оптимизацию способности вписывания в кривые и снижение износа узлов вагона и рельсов, а также уменьшение сопротивления движению в прямых участках пути.

Как показывает практика, в настоящее время весьма значительная часть браков в эксплуатации приходится на вагонное хозяйство. Это, на наш взгляд, в решающей мере обусловлено эксплуатацией морально и физически устаревшей трехэлементной тележки 18-100, спроектированной полвека назад.

Известно, что для повышения плавности хода железнодорожного экипажа необходимо снижать виброактивность источника возмущений и совершенствовать динамические свойства системы обрессоривания подвижного состава. Первое из этих направлений реализуется в виде бесстыкового пути, выполненного в виде рельсов тяжелых типов, уложенных на железобетонных шпалах и стабилизированном щебеночном основании, а также в мерах по устранению несовершенства колесных пар (эксцентриситетов, выщербин, ползунов и пр.). Вместе с тем увеличение в несколько раз модуля упругости рельсового основания и наличие несовершенств очертания поверхностей катания рельсов и колес влекут за собой повышение уровня сил динамического взаимодействия вагона и пути, что приводит к росту напряжений в колесах и рельсах. Это способствует увеличению изломов дисков особенно в зимний период эксплуатации. Отметим, что производство усиленного капитального ремонта пути связано с большими материальными затратами.

Второе направление связано с повышением эффективности виброзащитных свойств рессорного подвешивания как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости методом поиска рациональных значений параметров жесткости и демпфирования системы упругого подвеса.

Ограничениями, которые препятствуют созданию эффективной типовой системы рессорного подвешивания с оптимальными характеристиками, являются:

• предел по минимальной вертикальной жесткости рессорного подвешивания в связи с жестким ограничением высот автосцепок, вследствие чего возможность повышения гибкости рессорного подвешивания входит в противоречие с лимитированной предельной разностью высот автосцепок соседних вагонов в груженом и порожнем состояниях;

• стесненное габаритное пространство, отведенное для системы подвешивания;

• допускаемые напряжения в элементах системы подвешивания и в узлах конструкции.

Как отмечал профессор М.Ф.Вериго, по своему конструктивному оформлению тележка 18-100 (ЦНИИХЗ-О) представляет собой явно ухудшенный аналог широко распространенных на железных дорогах США тележек Барбера. Во-первых, в тележке 18-100 углы наклона клиньев во фрикционных гасителях колебаний центрального рессорного подвешивания уменьшены с 55 до 45, что привело к снижению сил сопротивления взаимным продольным перемещениям («забегам») боковых рам, т. е. уменьшению связанности тележки.

Во-вторых, существенно изменена конструкция соединения корпусов букс с боковинами, увеличившая их подвижность по отношению к боковинам и возможность поворота колесных пар на достаточно большие углы относительно боковых рам тележки, что негативно влияет на устойчивость экипажа в рельсовой

колее. Этому способствуют большие продольные (величина их может ус достигать 20 мм и более) и поперечные зазоры в буксовых проемах, а также значительный разброс базовых размеров боковых рам. Необходимо заметить, что на американских тележках величина продольного зазора составляет всего 2 мм. Так и как взаимодействие надрессорной балки и боковой рамы тележки осуществляется через фрикционные клинья и пружинный комплект, надрессорная балка имеет большую свободу как продольных и поперечных, так и угловых смещений при залегании боковых рам, обусловленную наличием зазоров в буксовых проемах. Это при ее движении в кривых участках пути приводит к параллелограммированию тележки и, как следствие, к увеличению сопротивления движению, подрезу гребней колес и боковому износу головок рельсов.

Таким образом, основными недостатками конструкции тележки 18-100 являются:

• недостаточная связанность узлов рамы тележки в плане из-за угловых поворотов надрессорной балки на наклонных поверхностях фрикционных клиньев, которая приводит к неравномерному распределению горизонтальных динамических сил и перекосу рамы, что интенсифицирует взаимодействие тележки с кузовом вагона и путевой структурой;

• недостаточная связанность колесных пар с боковыми рамами тележки, которая допускает смещение боковых рам относительно буксовых узлов, обусловливает быстрый и неравномерный износ опорных поверхностей рам, корпусов букс и перераспределение нагрузок, что вызывает перегрузку осей колесных пар и снижение долговечности буксовых подшипников;

• использование в старых моделях вагонов простейших скользунов жесткого и опорного соединения пятник — подпятник с быстро и неравномерно изнашивающимися поверхностями, что способствует нестабильности ходовых характеристик вагона и ускоряет износ колесных пар и других элементов тележки;

• применение букс, опорные поверхности которых неудовлетворительно взаимодействуют с опорными поверхностями буксовых проемов боковых рам, что приводит к ускоренному неравномерному износу, заклиниванию, смещениям, обусловливая перегрузку роликовых подшипников и перекосу колесных пар относительно рамы тележки с отрицательными последствиями. Применяемые технологии наплавки изношенных поверхностей корпусов букс часто приводят к реформированию посадочных поверхностей под установку подшипников;

• связь боковых рам и надрессорной балки обеспечивается за счет работы фрикционных клиньев рессорного подвешивания, и характеристики этой связи, как показывают исследования ВНИИЖТа, не обеспечивают гарантированного ограничения забегания боковых рам и перекоса колесных пар; • значения упругих идиссипативных параметров системы горизонтального обрессоривания кузова вагона, прежде всего в порожнем его состоянии, не являются эффективными. Из-за недостаточного конструктивного запаса величины свободного хода надрессорной банки относительно боковых рам амплитуда ее относительного поперечного перемещения от положения, соответствующего статическому равновесию, как правило, не превышает 18 мм. Вследствие недостаточного демпфирования горизонтальных колебаний при замыкании зазора между фрикционным клином и боковой рамой происходит удар клина об упорную колонку боковой рамы и дальнейшая передача ударной нагрузки от боковой рамы на торцы роликов подшипников и на торцовое крепление.

 Скачать реферат