Проектирование универсального крытого вагона

      К настоящему времени разработано, согласовано и утверждено техническое задание на тележку, а также разработан технический проект новой тележки. Отличительной особенностью данной тележки является широкое использование накопленного опыта по конструкциям тележек на железных дорогах США и Канады (разработки американской фирмы "А. Стаки"). Отсюда - наличие целого ряда новых конструктивных решений, направленных на улучшение ходовых качеств тележки в порожнем и груженом режимах движения, а также на значительное повышение ее эксплуатационной надежности.

      Отличительные особенности новой тележки:

• увеличение осевой нагрузки с 23,5 до 25 тс;
• увеличение диаметра подпятника с 300 до 350 мм;
• применение рессорного подвешивания повышенной гибкости с билинейной характеристикой, позволяющего улучшить ходовые качества тележки в порожнем и груженом режимах движения;
• применение фрикционного термоупрочненного клина с уретановой накладкой и планки повышенной износостойкости с измененной конструкцией клина для обеспечения пробега между ремонтами 1,0 млн. км;
• применение упруго-катковых скользунов, повышающих безопасность движения особенно порожних вагонов, исключающих необходимость контролировать зазоры в скользунах осмотрщиками вагонов;
• применение кассетных подшипников, исключающих необходимость их ремонта в условиях вагонных депо и повышающих межремонтные пробеги до 6-8 лет;
• изменение конструкции узла опирания боковой рамы на буксовые узлы с использованием упругих элементов и износостойких сменных прокладок, обеспечивающих межремонтные пробеги не менее 1000 тыс. км;
• оборудование тележки устройством торсионного типа для отвода тормозных колодок при отпущенном тормозе;
• изменение крепления тормозных башмаков на триангеле без применения резьбовых соединений, что упрощает их замену в эксплуатации;
• тележка оборудована предохранительными устройствами от рассыпания тележки при аварийных сходах;
• использование в шарнирных соединениях износостойких втулок, что повышает надежность работы этих узлов и упрощает их ремонт;
• использование в тележке конструктивных устройств, повышающих связанность боковых рам с надрессорной балкой, обеспечивающих прямоугольность тележки в плане, уменьшающих углы набегания колесных пар на рельсы с целью уменьшения износов гребней колес и боковых граней рельсов.

      Многие из предлагаемых конструктивных решений были ранее проверены на тележках других типов. В частности, на экспериментальном кольце ВНИИЖТ проведены эксплуатационные испытания клинового гасителя колебаний с уретановой накладкой на наклонной поверхности клина, которые подтвердили возможность достижения межремонтных пробегов не менее 1000 тыс. км. При применении уретановых накладок практически не изнашиваются наклонные поверхности надрессорной балки. Там же проведены эксплуатационные испытания упруго-катковых скользунов, установленных на надрессорной балке тележки. Испытанные скользуны обеспечивают межремонтные пробеги также не менее 1000 тыс. км. При этом не только улучшаются динамические характеристики вагона, повышается безопасность движения порожних вагонов, но и заметно уменьшаются износы пятникового узла.

      Опытный образец тележки испытан в 2001 г. 

Таблица 2.1 – Отличительные признаки новой тележки грузовых вагонов от серийной тележки модели 18-100 

      Продолжение таблицы 2.1 

      Таблица 2.2 – Сравнительные данные по стальному литью тележек грузовых вагонов (боковые рамы, надрессорные балки) 

     На вагонах нового поколения с нагрузкой на ось 25 тс предполагается установка тормозного оборудования в традиционном исполнении, с односторонним нажатием композиционных колодок на колесо, а с нагрузкой на ось 30 тс - колодочный двусторонний пневматический или дисковый.

      Для отвода тормозных колодок при отпущенном тормозе тележки оборудуются устройством торсионного типа.

      Крепление тормозных башмаков на триангеле будет осуществлено без применения резьбовых соединений, что существенно упростит их замену в эксплуатации.

      В шарнирных соединениях будут применены износостойкие втулки, что повысит надежность работы этих узлов и упростит их ремонт.

      Основная цель дополнительных разработок - увеличение межремонтного пробега.

      Для оборудования грузовых вагонов нового поколения в рамках Федеральной программы разработана автосцепка полужесткого типа с новым механизмом сцепления, исключающим саморасцепы поездов. Для этого были разработаны «Технические требования на разработку автосцепного устройства грузовых вагонов нового поколения»              №ЦВА–10/31–99 и конструкция полужесткой автосцепки с новым механизмом сцепления. Изготовлены и прошли стендовые испытания во ВНИИЖТе опытные образцы.

      Испытания на геометрическом стенде показали, что новый механизм обеспечивает безотказное выполнение всех рабочих процессов как при воздействии друг с другом, так и при сцеплении с серийной автосцепкой    СА-3. Было установлено, что контроль исправного состояния автосцепок в эксплуатации может производиться теми же методами и с использованием тех же инструментов и шаблонов, которые применяются для контроля автосцепки СА-3. Новый механизм обеспечивает большую надежность работы за счет исключения возможности опережения включения предохранителя, приводящего к его излому.

      Кроме того, для увеличения контактной прочности перемычки хвостовика автосцепки, узел шарнирного соединения с тяговым хомутом предложено выполнить с увеличенным радиусом контакта клина с перемычкой хвостовика.

      Для предотвращения падения на путь автосцепки при обрыве применен двуплечий расцепной рычаг с двумя цепочками.

      Разрабатываемая автосцепка полужесткого типа с новым механизмом сцепления позволит получить следующие преимущества:

• исключить возможность саморасцепов и повреждение механизма сцепления из-за опережения включения предохранителя;
• обеспечить сцепление вагонов с разностью между продольными осями автосцепок до 140 мм перед сцеплением и движение вагонов в поезде с разностью не более 100 мм;
• исключить падение автосцепки на путь при обрыве;
• увеличить безремонтный срок службы за счет применения износостойких покрытий в контуре зацепления и на хвостовике автосцепки;
• повысить прочность зоны перехода от головы к хвостовику корпуса на 5-10 %, а также в зоне перемычки хвостовика;
• уменьшить массу автосцепки (на 10 %) за счет сокращения размеров головной части корпуса по вертикали;
• автоматически соединять тормозные рукава при сцеплении вагонов.

      Сравнительные характеристики автосцепки СА-3 и автосцепки конструкции УВЗ-ВНИИЖТ для грузовых вагонов нового поколения указаны в таблице 2.1 

Таблица 2.3 – Сравнительные характеристики автосцепок 

      На основе анализа условий эксплуатации грузовых вагонов, показавшего значительные различия в предъявляемых требованиях к поглощающим аппаратам автосцепного устройства, в зависимости от рода перевозимых грузов, был разработан нормативный документ "Типоразмерный ряд поглощающих аппаратов автосцепного устройства грузовых вагонов".

      Необходимость применения в эксплуатации поглощающих аппаратов автосцепного устройства с различными характеристиками обусловлена целым рядом объективных причин. Повышение энергоемкости, применение аппаратов нового поколения – гидравлических и эластомерных – требует больших затрат и поэтому должно быть экономически оправдано.

      Одним из факторов, определяющих целесообразность применения тех или иных аппаратов, является вид перевозимого груза. Этот фактор необходимо рассматривать в двух аспектах – стоимости и степени опасности груза.

      Для грузов высокой стоимости и чувствительных к динамическим нагрузкам целесообразно обеспечить более надежную защиту вагона от действия продольных сил и ускорений. Однако это возможно только при условии узкой специализации такого подвижного состава, введения специального тарифа и организации специализированных транспортных структур, которые будут арендаторами или собственниками вагонов.

      Выбор поглощающего аппарата для вагонов, предназначенных для перевозки опасных грузов, должен производиться с учетом степени опасности груза для окружающей среды, жизни людей и разрушения прилегающих к железнодорожным путям гражданских и промышленных сооружений.

      Показатели наиболее перспективных на сегодняшний день аппаратов – 73ZW (разработчик АО “КАМАКС”, Польша, изготовитель ООО “ЛЛМЗ-КАМАКС”, Москва), Модель-120 (разработчик “КИСТОУН”, США, изготовитель СП на базе “Гидромаш”, Н-Новгород), АПЭ-120-И (разработчик ВНИИЖТ, изготовитель ОАО "АВИААГРЕГАТ", Самара), АПЭ-95-УВЗ (разработчик УКБВ, изготовитель ГУП “ПО Уралвагонзавод”, Н. Тагил), ЭПА-120 (разработчик “Дипром”, изготовитель ОАО “БМЗ”, Брянск) - при силе не более 2 МН приведены в таблице 2.2 

      Таблица 2.4 – Показатели перспективных поглощающих аппаратов