Типи (моделі), будова, умови роботи та відмінні особливості візків вантажних та пасажирських вагонів

ЛЕКЦІЯ 5

Типи (моделі), будова, умови роботи та відмінні особливості візків вантажних та пасажирських вагонів

1 Призначення та класифікація візків вагонів

Візки – ходові частини вагона.. Вони повинні забезпечувати безпеку руху вагона по рейковому шляху з необхідною плавністю та найменшим опором руху.

Візки складаються з наступних основних частин:

• колісних пар;
• буксових вузлів ;
• ресорного підвішування;
• рами;
• над ресорної балки;
• гальмівної передачі.

В конструкціях 3-х та 4-х вісних візків можлива наявність також інших частин , таких, як:

- з’єднувальної балки;

- шворневої балки;

- балансирів.

Візок вагонів к л а с и ф і к у є т ь с я за наступними ознаками:

1. По призначенню;
2. По кількості осей;
3. По влаштування ресорного підвішування;
4. По способу передачі навантаження від кузова на ходові частини;
5. По способу передачі навантаження від над ресорної балки на раму візка;
6. По способу влаштуванню зв”язку рами з буксами;
7. По конструкції рами.

По призначенню візки поділяються на вантажні та пасажирські, які відрізняються між собою наявністю у пасажирських візків люлькового пристрою та двох ступенів підвішування .

По кількості осей візки бувають 2-х; 3-х; 4-х та багатовісні. Найбільше поширення отримали 2-х вісні візки.

По влаштування ресорного підвішування візки повинні бути забезпечені достатнім тертям самого ресорного підвішування, яке необхідне для погашення впливу коливань вагона та обмеження повороту візка відносно кузова.

По способу передачі навантаження від кузова на ходові частини розрізняють візки з опорою кузова (рисунок 1) :

1. на підп”ятник візка (рис.1а);
2. на підп”ятник та пружні фрикційні ковзуни (рис 1 б);
3. безпосередньо на ковзуни (рис.1 в);
4. на пружні елементи візків (рис.1 г).

Рисунок 1 - Схеми спирання кузова на візки

де 1- п’ятник кузова; 2- ковзун кузова; 3- ковзун візка ; 4- надресорна балка; 5- підп'ятник надресорної балки

1-й та 2-й способи застосовуються в вантажних вагонах. При цьому наявність пружних фрикційних ковзунів забезпечує погашення бокових коливань кузова.

3-й спосіб характерний для пасажирських вагонів локомотивної тяги. Його переваги – високі ходові властивості за рахунок погашення коливань виляння візка та виключення бокових коливань кузова вагона.

4-й спосіб використовується в швидкісних пасажирських вагонах та вагонах дизель-потягів.

По способу передачі навантаження від над ресорної балки на раму розрізняють візки (рисунок 3) :

1) з безпосередньою передачею навантаження на дві бокові рами (рис.2а);

2) через пружні елементи (рис.2б; 2 г);

3) через пружні елементи, що встановлені в люльці (рис 2в).

Рисунок 2 - Схеми ресорного підвішування вагонів

Перший спосіб застосовується в візках вантажних вагонів з буксовим підвішуванням.

Другий спосіб – в візках вантажних вагонів з центральним підвішуванням та візках пасажирських вагонів з без люльковою центральною ступеню підвішування.

Третій спосіб – в візках пасажирських вагонів з люльковою центральною ступеню підвішування.

По способу влаштуванню зв”язку рами з буксами візки бувають (Рисунок 3):

Рисунок 3— Схеми зв’язку рами візка з буксами

1) з щелепним (челюсним) зв”язком (рис. 3 а) – з вільним опиранням рами на букси та обмеженим переміщенням букс відносно рами за рахунок направляючих щелепів (челюстей) (застосовується в візках вантажних вагонів);

2) з пружинним щелепним (челюсним) зв”язком (рис.3.б) – з опиранням рами на букси через пружні елементи (застосовується в візках вантажних вагонів);

3) з пружним балансирно-щелепним (челюсним) зв”язком (рис.3 в) – з опиранням рами на букси через пружини та балансири ( застосовується в візках електропотягів);

4) з пружним шпинтонно-безщелепним (безчелюсним) зв”язком (рис. 3 г) – з опиранням рами на кронштейни корпуса букси через пружини та наявністю спеціальних пристроїв – шпинтонів, що обмежують переміщення букс в горизонтальній площині (застосовуються в візках пасажирських вагонів);

5) з пружним повідково-безщелепним (безчелюсним) зв”язком (рис. 3 д) – з опиранням рами на кронштейни корпуса букси через пружини з наявністю додаткового зв”язку між ними у вигляді повздовжніх поводків (застосовуються в візках швидкісних пасажирських вагонів);

6) з пружним важільно-безщелепним (безчелюсним) зв”язком (рис.3 е) – з опиранням рами на кронштейни корпуса букси через пружину з одної сторони та наявністюзв”язку її з важелем корпуса букси з другої сторони (застосовуються в візках вагонів дизель-потягів);

По конструкції рами розпізнають візки з одною жорсткою штампозварною рамою та двома литими боковими рамами, не жорстко пов”язаних між собою.

2 Техніко-економічні показники візків

До п а р а м е т р і в , що характеризують техніко-економічні показники візків, відносять:

1. власна маса візка;
2. база візка ( це відстань між центрами крайніх осей у 2-х; та 3-х осних візків та між серединами ресорних комплектів зчленованих візків для 4-х вісних);
3. тип та параметри ресорного підвішування;
4. відстань від рівня головок рейок до опірного вузла візка;
5. ресорна база;
6. тип гальма;
7. конструктивна швидкість

Важливе значення з точки зору придатності вагона для експлуатації мають його ходові властивості, котрі вираховуються конструкцією візка та параметрами ресорного підвішування.

Ходові властивості вагона характеризуються стійкістю його проти сходу з рейок, плавністю вписування в криві ділянки шляху, величиною вертикальних та горизонтальних динамічних сил та прискорень, а також показником плавності ходу.

3 Візки вантажних вагонів

Під кузов вантажних вагонів підкочують 2-х; 3-х та 4-х вісні візки.

Основний тип 2-х вісного візка вантажних вагонів – візок моделі 18-100. Цей візок підкочується під усі вантажні 4-х вісні вагони, крім ізотермічних, з осьовим навантаженням до 230 кН (23.5 тс) та швидкістю руху до 120 км/год.

Ізотермічні вагони випускають з візками типу КВЗ –2.

В експлуатації зустрічаються 6-ти вісні вагони з візками моделі 18-102 (УВЗ -9М), а вагони промислового транспорту будуються з візками типу УВЗ-11А. Характеристика візків вантажних вагонів приведена в табл.1.

Таблиця 1- Технічна характеристика візків вантажних вагонів

Показники	Моделі та типи візків
	18-100	18-131	18-115	18-102	18-101	КВЗ-И2
1	2	3	4	5	6	7
Кількість осей	2	2	2	3	4	2
Маса, т	4,8	5,1	4,7	8,6	12,0	7,8
База, мм	1850	1850	1850	3500	3200	2400
Конструктивна швидкість, км/ год	120	120	140	120	120	120
Продовження таблиці 1
1	2	3	4	5	6	7
Відстань від рівня головок рейок до опорної поверхні підп’ятника, м	0,806	0,810	0,812	0,815	0,858	0,805
Тип ресорного підвішування	Одинарне центральне	Подвійне
Гнучкість ресорного підвішування	0,125	0,116	0,173	0,148	0,075	0,144
Статевий прогин від маси брутто, мм	48	52	68	52 :	50	70

3.1 Візок моделі 18-100

До 1972р. візок мав назву ЦНІІ-Х3.

Візок моделі 18-100 складається (рис.4) з:

• двох колісних пар (1);
• 4-х буксових вузлів (5);
• двох комплектів центрального ресорного підвішування (3);
• литої над ресорної балки (4);
• гальмівної важільної передачі (6).

Рисунок 4 – Візок моделі 18-100

Гальмо візка - колодочне з одностороннім натисканням колодок.

Зв’язок рами з буксами – безпосередньо щелепний (челюсний), опора кузова на візок через підп’ятник (7) над ресорної балки, а при нахилу кузова – додатково через ковзуни (8).

Візок допускає осьове навантаження до 230 кН (23,5 тс) при 120 км/год, та 235 кН (24 тс) при 100 км/год.

Бокова рама та над ресорна балка відлиті з низьколегованої сталі марки 20 ГЛ; 20 Г1ФЛ.

Надресорна балка (рис.5) має підп’ятник (1), полку (7) для кріплення кронштейна (2) мертвої точки важільної передачі гальма, опори (3) для ковзунів, вийомки (гнізда) (6) для розміщення фрикційних клинів, бурти (5), які обмежують переміщення внутрішніх пружин ресорного комплекту, та виступи (4), які утримують зовнішні пружини від переміщення при русі візка.

На підп’ятник (1) опирається п’ятник кузова вагона, через центри яких проходить шворень. Опорою для шворня є піддон (11), який розміщується під підп’ятником посередині над ресорної балки.

Рисунок 5 – Над ресорна балка та ковзун візка моделі 18-100

Шворень служить віссю обертання візка відносно кузова вагона, а також передає тягові та гальмові зусилля від візка до кузова та навпаки.

Ковзун візка – є боковою опорою кузова вагона, складається з опори(3), що відлита разом з надресорною балкою, ковпака (8), надітого на опору, прокладок (9) для регулювання зазорів між ковзунами рами вагона та візка, гвинта (10), що утримує ковпак від падіння. Зазор між ковзунами для основних типів 4-х вісних вагонів повинен бути в межах 6-16 мм.

Ресорне підвішування (рис.6) складається з двох комплектів, що розміщуються в ресорних проміжках лівої та правої бокових рам. В кожний комплект (рис 5 а) входить п’ять, шість або сім дворядних циліндричних пружин (2) ; (3) та два клинових (1) фрикційних гасителя коливань.

Рисунок 6 – Ресорний комплект візка моделі 18-100

Кожна дворядна пружина складається з зовнішньої та внутрішньої пружин, що мають різну навивку – відповідно праву та ліву.

Кількість дворядних пружин в комплекті залежить від вантажопідйомності вагона.

5 пружин – підкочуються під вагони вантажопідйомністю до 50т.; (рис.5 г)

6 пружин – підкочуються під вагони вантажопідйомністю до 60т.; (рис.5 в)

7 пружин– підкочуються під вагони вантажопідйомністю понад 60т.;(рис.5 б)

Крайні пружини комплекту підтримують фрикційний клин гасителя коливань

Фрикційні клини відливають зі сталі марки 20Л. Пружини виготовляють зі сталі 55С2, а фрикційні планки – зі сталі марок 45, 30ХГСА або 40Х.

Статевий прогин ресорного підвішування від тари – 8мм, від маси брутто – 46-50мм. Коефіцієнт відносного тертя гасителя коливань – 0,08-0,10.

1. Основні недоліки та переваги візка моделі 18-100

До недоліків даної моделі візка можна віднести те, що бокові рами не жорстко пов’язані між собою, надресорною балкою та ресорними комплектами. Тому в ній виникають повздовжні забігання бокових рам відносно один одного на відстань до 15-20мм. Величина їх обумовлена зазорами в буксах та величиною горизонтальної деформації пружин. Така конструкція рам викликає також маятникові коливання їх відносно власних повздовжніх осей. В результаті забігання бокових рам збільшується інтенсивність впливу візка, що погіршує плавність ходу вагона. Маятникові коливання бокових рам приводять до перекосів підшипників, нерівномірній передачі навантажень на його елементи та зниженню строку служби буксових вузлів.

До недоліків ресорного підвішування відноситься велика жорсткість пружин для порожнього та мало завантаженого режиму роботи вагона, а також великі сили тертя покою, низька стабільність та недостатня горизонтальна демпферна здібність гасителів коливань.

Великі сили тертя покою клинових фрикційних гасителів коливань приводять до того, що ресорні комплекти практично не працюють при швидкості руху до 60-70 км/год.

До переваг даної моделі візка можна віднести простоту її конструкції як для демонтажу, так і монтажу основних її елементів, ремонтопридатність вузлів та достатня надійність роботи.

3.2 Візок моделі 18-115

Візок моделі 18-115 є двовісним, та застосовується для спеціалізованих вантажних вагонів, які експлуатуються зі швидкістю до 140 км/год. Має покращені динамічні властивості.

Особливість конструкції візка – підвищена гнучкість ресорного підвішування. У ній застосована нова схема спирання кузова на візок одночасно через підп’ятник та пружні фрикційні ковзуни, а також передбачено пружне спирання бокових рам візка на букси через резинові елементи.

3.3 Візок моделі 18-131

Візок моделі 18-131 є двовісним посиленим, та застосовується для перспективних вантажних вагонів підвищеної вантажопідйомності з навантаженням від колісної пари на рейку 245 кН. Експлуатуються зі швидкістю до 120 км/год.

Колісні пари не типові, посилені з шийками осей 140мм.

Бокова рама та над ресорна балка візка – посилена. Бокові рами спираються на букси через резинові прокладки.

3.4 Візок типу КВЗ-И2

Візок застосовується для ізотермічних вагонів, що експлуатуються зі швидкостями до 120 км/год (рис.7)

Рисунок 7 – Візок моделі КВЗ –И2

Він складається з дво колісних пар (5) з буксовими вузлами (2) на роликових підшипниках, буксовою (6) та центральною (3) ступенню ресорного підвішування, рами (1) та гальмівного обладнання (4).

Рама візка (рис.8) зварна та утворена двома повздовжніми боковими (1) , двома середніми поперечними балками (2), двома кінцевими поперечними (3) та чотирма допоміжними повздовжніми (4) балками

Рисунок 8 – Рама візок моделі КВЗ –И2

3.5 Трьохвісний візок типу УВЗ-9М ( модель 18-102)

Візок застосовується під 6-ти вісними вантажними вагонами (рис.9). Він має три колісні пари з буксами (1) , чотири бокові рами (2) і (5), два балансира (4), чотири комплекти ресорного підвішування (3), дві над ресорні балки (7), шворневу балку (6) та гальмівну важільну передачу (8). Бокові рами (2) і (5), шарнірно з’єднаних за допомогою балансирів (4), спираються на букси крайніх колісних пар безпосередньо, а на букси середньої колісної пари – через балансири.

Рисунок 9 – Трьохвісний візок типу УВЗ-9М (моделі 18-102)

Бокова рама візка лита, взаємозамінна по діагоналям.

Шворнева балка виконана у вигляді Н- подібної відливки . Вона має опори кузова: центральну – підп’ятник (9) та бокові ковзуни (10). На кінцях балки є щелепні приливи для розміщення надресорних балок, а також отвір для гвинтів, що поєднують надресорні балки зі шворневою.

Балансир являє собою стальну відливку у вигляді коромисла з центральним отвором для розміщення букси середньої колісної пари. По кінцям балансир має отвори для з’єднання з хоботами бокових рам за допомогою валиків.

Надресорна балка візка лита, коробчатого перетину у формі брусу рівного опору згину .

Візок має чотири комплекти ресорного підвішування, кожен із яких складається з чотирьох дворядних пружин та одного пружинно-фрикційного амортизатора. Пружини взаємозамінні з пружинами візка моделі 18-100. Всі литі деталі (рами, надресорна балка, балансири та шворнева аблка) виготовляються з вуглеводної сталі 20Л1.

3.6 Чотиривісний візок моделі 18-101

Візок моделі 18-101 (рис.10) застосовується під кузовом восьмивісних вагонів великої вантажопідйомності.

Конструкція візка складається з двох двовісних візків (2) моделі 18-100, з’єднаних між собою штампозварною з’єднувальною балкою (1).

Рисунок 10- Чотиривісний візок моделі 18-101

Типи (моделі), будова, умови роботи та відмінні особливості візків вантажних та пасажирських вагонів