Технико-экономические характеристики вагонов

Основными параметрами для технико-экономической оценки конструкции и эксплуатационных особенностей вагонов являются: число осей, грузоподъемность, тара, коэффициент тары, удельный объем кузова, удельная площадь пола, давление колесной пары на рельсы, давление на 1 м пути.

С числом осей связана грузоподъемность вагона — наибольшая масса груза, которая может быть перевезена, исходя из прочности конструкции вагона. Достоинства вагонов большой грузоподъемности: меньшее удельное сопротивление движению, за счет чего сокращается расход электроэнергии и топлива, потребляемых локомотивами; большая погонная нагрузка, т. е. масса поезда возрастает при неизменной длине станционных путей; сокращение расхода металла на единицу грузоподъемности на 10 – 15 %; сокращение расходов на ремонт и содержание вагонов на 10 – 20%; снижение затрат на маневровую работу, взвешивание вагонов и оформление перевозочной документации.

Сумма грузоподъемности вагона (нетто) и массы его тары составляет массу вагона (брутто). Снижение тары вагонов является одной из основных задач вагоностроения, так как при уменьшении тары может быть увеличена грузоподъемность грузовых вагонов и тем самым повышена провозная способность железных дорог. Помимо этого, обеспечивается экономия металла, идущего на постройку вагонов, экономятся электроэнергия и топливо, расходуемые локомотивами при перевозке, снижается себестоимость перевозок.

Важнейшим показателем, характеризующим технико-экономическую эффективность вагона, является коэффициент тары

Кт = Т/Р,

где Т — тара вагона; Р — его грузоподъемность.

Этот коэффициент показывает ту часть массы вагона приходится на каждую тонну его грузоподъемности. Чем меньше коэффициент тары, тем экономичнее вагон. Для пассажирских вагонов коэффициент тары определяется как отношение тары вагона к числу мест.

Показателями вместимости вагона являются удельный объем кузова , а для платформ — удельная площадь пола вагона:

Vy=V/P, = F/P,

где V—объем кузова вагона; F – площадь пола платформы

Воздействие вагонов на верхнее строение пути и искусственные сооружения (мосты, путепроводы) характеризуется силой, действующей от колесной пары на рельсы, т. е. осевым давлением, и давлением на 1 м пути.

Допустимая сила зависит от прочности железнодорожного пути и мощности элементов его верхнего строения (типа рельсов, числа шпал на 1 км пути, балласта). Исходя из этого, сила, действующая от колесной пары на рельс, для грузовых вагонов на наших дорогах ограничена 228 кН. Допустимая нагрузка определяется прочностью искусственных сооружений и для основных типов вагонов составляет 88 кН на 1 м пути.

При проектировании вагонов устанавливают геометрический объем кузова, а для платформ — площадь пола и затем по этим данным находят внутренние размеры вагонов. Для достижения наибольшей погонной нагрузки внутреннюю высоту и ширину вагона принимают максимальной в пределах заданного габарита подвижного состава. При установлении длины вагона учитывают вынос его кузова в кривых участках пути и условия размещения в вагонах грузов и контейнеров. Основные данные и технико-экономические характеристики наиболее распространенных конструкций грузовых вагонов приведены в табл. 18.1, а пассажирских — в табл. 18.2.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВАГОНОВ

В каждом вагоне независимо от назначения и конструкции есть следующие общие элементы:

- ходовые части, воспринимающие нагрузку от вагона и обеспечивающие безопасное и плавное его движение;

- рама вагона, воспринимающая нагрузку от кузова и находящегося в нем груза и передающая на ходовые части вертикальные и горизонтальные усилия, действующие на вагон;

- кузов, предназначенный для размещения в нем пассажиров или грузов;

- ударно-тяговые приборы, служащие для сцепления вагонов между собой и с локомотивом и смягчения растягивающих и сжимающих усилий, передаваемых от локомотива и от одного вагона другому;

тормозное оборудование, обеспечивающее уменьшение скорости движения или остановку поезда.

Ходовые части вагона включают колесные пары, буксы с подшипниками и рессорное подвешивание. Все эти части объединены в тележки.

Колесная пара, состоящая из оси и двух наглухо укрепленных на ней колес диаметром от 950 до 1050 мм (рис. 18.10), воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на рельсы. Поверхность катания колес (рис. 18.11) имеет коническую форму, что способствует сохранению во время движения среднего положения колесной пары в колее, облегчает прохождение в кривых и предотвращает образование неравномерного проката по ширине колеса. С внутренней стороны поверхность катания ограничена гребнем, не допускающим схода колесной нары с рельсов.

Для передачи давления от вагона на шейки осей колесных пар, а также для ограничения продольного и поперечного перемещения колесной пары служат буксы (рис. 18.12).

Для смягчения ударов и уменьшения колебаний вагона при прохождении по неровностям пути между рамой вагона и колесной парой размещается система 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 изготовляют из специальных сортов стали и подвергают термической обработке. Наиболее распространены цилиндрические пружинные рессоры с круглым сечением витка с одним или двумя рядами пружин (рис. 18.13). По сравнению с листовыми рессорами они при меньших габаритах и массе обеспечивают необходимую упругость и совместно с гасителями колебаний создают плавный ход 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 (рис.18.14), состоящие из нескольких незамкнутых листовых рессор, соединенных друг с другом концами коренных листов.

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 фрикционных гасителях, устанавливаемых в тележках грузовых вагонов, силы трения появляются при относительном вертикальном и горизонтальном перемещениях клиньев гасителя, трущихся о фрикционные планки, укрепленные на колонках боковин тележек (рис.18.15).

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, снабженными гидравлическими амортизаторами, успешно эксплуатируются на пассажирских поездах, развивающих скорость до 160 км/ч (рис.18.16).

Тележки грузовых вагонов не имеют люлечного устройства.

Рама вагона является основанием кузова и несущей конструкцией, состоящей из жестко связанных между собой продольных и поперечных балок (рис.18.18). 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.

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов и локомотивов, удерживания их на определенном расстоянии друг от друга, смягчения и передачи от одного вагона другому растягивающих и сжимающих усилий, возникающих при перемещении подвижного состава..

В качестве объединенных ударного и тягового устройств на подвижном составе железных дорог России принята автоматическая сцепка типа СА-3.

Автосцепное устройство (рис.18.19) 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. 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 (рис.18.19) смягчает 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 (рис.18.20), 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 пневматическое. Принцип действия пневматических фрикционных тормозов заключается в том, что сжатый до (5-5,5) Па 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 с помощью крана машиниста, находящегося в кабине локомотива. Если при торможении главный резервуар сообщается с запасными резервуарами, то такой тормоз называется прямодействующим, если же отключается от запасных резервуаров— непрямодействующим.

Принцип работы непрямодействующего автоматического тормоза, применяемого в пассажирских вагонах можно проследить на схеме (рис.18.21). Компрессор нагнетает воздух в главный резервуар, откуда он по питательной магистрали подводится к крану машиниста. В поезде с отпущенными тормозами этот кран, переведенный в положение I, соединяет главный резервуар с тормозной магистралью, в которой устанавливается и постоянно поддерживается давление воздуха (5-5,5) Па. При таком давлении воздухораспределитель с помощью имеющегося в нем поршня с золотником соединяет магистраль с запасным резервуаром, а тормозной цилиндр — с атмосферой. Запасной резервуар заряжается воздухом, а тормоза остаются отпущенными, так как пружина, находящаяся в тормозном цилиндре, через рычажную передачу оттягивает колодки от колес (рис.18.21,а)

При торможении поезда кран машиниста установлен в положение III, при котором магистраль отключена от главного резервуара и сообщается с атмосферой. При уменьшении давления в магистрали поршень с золотником воздухораспределителя перемещается и соединяет запасной резервуар с тормозным цилиндром. В этом случае сжатый воздух, поступая в тормозной цилиндр, перемещает поршень и через связанную с ним рычажную передачу прижимает колодки к колесам — происходит торможение (рис.18.21,б)

Рассмотренный тормоз является автоматическим, так как при разрыве поезда и разъединении междувагонных соединительных рукавов магистрали, а также при открытии стоп-крана давление воздуха в магистрали резко падает и тормоз приходит в действие. Недостаток тормозов этого типа — их непрямодействие. В процессе торможения запасные резервуары не пополняются сжатым воздухом из магистрали, поэтому при длительном торможении давление воздуха в тормозных цилиндрах и запасном резервуаре постепенно уменьшается, т. е. происходит истощение тормоза.

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 неодновременное действия, вызываемое низкой скоростью распространения воздушной тормозной волны, что особо ощутимо в длинных поездах. Этого недостатка лишены электропневматические тормоза, применяемые на электропоездах и пассажирских поездах. 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 котором давление в главной магистрали понижается ступенями. 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.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: