• обеспечение межремонтных сроков службы трущихся деталей и узлов подшипников с 400-500 тыс. км до 1 млн. км;
• сокращение частоты поступления вагонов в текущий внеплановый ремонт с 3,5 до 0,3 раза в год.
К кузовам вагонов нового поколения предъявляется прежде всего требование повысить прочность и коррозионную стойкость листового проката и профилей за счет применения новых марок сталей. Это позволит снизить массу тары вагона и соответственно увеличить массу перевозимого груза, а также уменьшить расходы на ремонт кузова в эксплуатации и при плановых видах ремонта.
Важное значение, с точки зрения устойчивости вагонов к сходу, имеет требование понизить их центр тяжести. Из четырех представленных опытных образцов в наибольшей мере это требование реализовано в конструкциях вагонов для перевозки минеральных удобрений и угля с боковой выгрузкой, изготовленных Брянским машиностроительным заводом.
При создании тележек для вагонов с повышенными нагрузками необходимо обеспечить следующее важнейшее условие. По уровню динамического горизонтального и вертикального воздействия на путевую структуру вагоны нового поколения не должны превосходить значений, установленных для существующего парка. Это требование реализуется в пружинном комплекте тележки за счет статического и динамического прогиба, а главное в правильном выборе фрикционного узла гашения вертикальных и горизонтальных колебаний.
В России литые детали грузовых вагонов выпускают два предприятия - Уралвагонзавод и Бежицкий сталелитейный завод. Оба они построены в 30-х годах по одному проекту, и за истекшие десятилетия оборудование для литья и его технология не претерпели никаких изменений. Устаревшая технология на этих заводах не могла не сказаться на качестве выпускаемой продукции. Ежегодно десятки тысяч надрессорных балок, боковых рам бракуются по трещинам и изломам. По этой причине имеют место случаи аварий и крушений. Линейные размеры литых деталей, допуски на эти размеры во много раз ослаблены, прежде всего в сравнении с американскими стандартами. Отсутствие точного литья отрицательно сказывается на кинематике движения тележки в целом.
Технические требования к литым деталям тележек нового поколения содержат более жесткие показатели химического состава и прочности благодаря переходу на новую марку стали. Введено требование о заварке дефектов литья только до термообработки. Но даже эти требования разработаны применительно к технологическому процессу, принятому на упомянутых заводах, в связи с чем ожидать существенного улучшения качества отливок нельзя. Другими словами, при существующем способе получения отливок невозможно добиться служебных характеристик литых деталей, которые должны быть предъявлены к тележкам вагонов нового поколения. Для обеспечения уровня перспективных требований к качеству надрессорных балок и боковых рам (срок службы 45 лет, гарантийный срок 8 лет и др.) необходимо техническое перевооружение заводов-изготовителей с переводом сталелитейных цехов на современную технологию получения отливок.
При разработке требований к конструкции перспективной колесной пары были использованы результаты научно-исследовательских работ, выполненные различными отечественными организациями, а также зарубежный опыт применения цельнокатаных колес, кассетных конических подшипников на прессовой посадке с общим наружным кольцом и встроенными уплотнителями. Зоны переходов от ступицы колеса к диску и от диска к ободу выполняются без перегибов для максимального снижения концентраторов напряжений. При этом диск упрочняется наклепом дробью, толщина обода обеспечивает возможность многократного восстановления профиля поверхности катания.
Материал колес обеспечивает твердость после термообработки, повышенную до 350-380 НВ, что позволяет увеличить в 1,5-2 раза износостойкость гребня колеса и в 1,5-2 раза снизить выщербинообразование. При обточке колесной пары во всех видах ремонта не требуется демонтировать элементы торцового крепления и буксового узла, центр колесотокарного станка проходит через специальное отверстие в передней крышке узла в торец оси.
Для грузовых вагонов нового поколения (в соответствии с исходными требованиями) разработано автосцепное устройство полужесткого типа с новым механизмом сцепления, исключающим саморасцепы поездов. Контроль исправного состояния автосцепок в эксплуатации предусмотрено производить теми же методами и инструментами, которые применяются для контроля автосцепки СА-3. В целях предотвращения падения автосцепки на путь применен расцепной рычаг с двумя цепочками. В качестве базового варианта автосоединителя тормозных магистралей принята конструкция с боковым воздухопроводом по совместному проекту УВЗ-ВНИИЖТ.
Разрабатываемая автосцепка позволит обеспечить сцепление вагонов с разностью между продольными осями автосцепок до 140 мм перед сцеплением, исключить падение автосцепки на путь при обрыве, автоматически соединять тормозные рукава при сцеплении вагонов. Безремонтный срок службы будет увеличен благодаря применению износостойких покрытий в контуре зацепления и на хвостовике автосцепки.
Анализ условий эксплуатации грузовых вагонов показал значительные различия требований к поглощающим аппаратам автосцепного устройства, предъявляемых в зависимости от рода перевозимых грузов.
Возможность широкого применения недорогих аппаратов для поездных условий эксплуатации обусловлена маршрутизацией перевозок с применением поездов постоянного формирования. Для грузов особо 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 транспортных структур, которые будут арендаторами или собственниками вагонов. Выбор поглощающего аппарата для вагонов, предназначенных для перевозки опасных грузов, должен производиться с учетом их воздействия на окружающую среду.
По техническим требованиям ВНИИЖТа фирма КАМАКС (Польша), ОАО «Авиагрегат» (г.Самара), ГУП «ПО Уралвагонзавод», ОАО «БМЗ» (г. Брянск) на альтернативной основе разработали и после комплекса испытаний приступили к производству эластомерных поглощающих аппаратов повышенной энергоемкости. Взамен клепаных упоров автосцепного устройства разработана и испытана приварная конструкция.
На вагонах с нагрузкой на ось 25 тс предполагается установить тормозное оборудование в традиционном исполнении - с односторонним нажатием композиционных колодок на колесо или с двумя тормозными цилиндрами, воздействующими на каждую тележку. При нагрузке на ось 30 тс предусматривается колодочный тормоз с двусторонним нажатием колодок на колесо. Для обеспечения отвода колодок при отпущенном тормозе тележки оборудуются новыми устройствами торсионного типа. Крепление тормозных башмаков на триангеле будет осуществляться без применения резьбовых соединений, что существенно снизит затраты на их техническое обслуживание и ремонт. В шарнирных соединениях намечено применить износостойкие втулки, что повысит надежность работы этих узлов и упростит их ремонт.
Основа для разработок новых грузовых вагонов нового поколения - принцип модульной компоновки с рациональной унификацией базовых узлов и систем.
Использование унифицированных базовых модулей позволит удешевить стоимость производства вагонов, а также снизить эксплуатационные затраты на их ремонт и техническое обслуживание. Наличие унифицированных деталей позволит создать в различных регионах России сервисные центры, в которых будет выполняться восстановительный ремонт деталей и узлов вагона, таких как кассетные роликовые подшипники, автосцепка, поглощающие аппараты и др.
Проблема полного и своевременного обеспечения перевозок грузовыми вагонами нового поколения выдвигается сегодня в число наиболее злободневных и первоочередных.
Концепция трехэлементных тележек с дополнительными межосевыми связями была разработана Г.Шеффелем. Идея таких тележек заключается в том, что амортизацию колебаний кузова осуществляет стандартное центральное подвешивание с плоскими фрикционными клиньями. Необходимое повышение жесткости между колесными парами в плане обеспечивается отдельными устройствами - межосевыми связями, которые могут иметь различную конструкцию. Чтобы разделить функции направления колесных пар между межосевыми связями и рамой тележки, боковины устанавливаются на адаптеры колесных пар через горизонтально-упругие очень мягкие в плане неметаллические амортизаторы.
Примером тележки с дополнительными (прямыми) межосевыми связями является модернизация модели 18-100, разработанная Г. Шеффелем совместно с НВЦ «Вагоны». Результаты моделирования движения грузовых вагонов на тележках, оборудованных дополнительными межосевыми связями, показывают, что выбором соответствующих параметров критическая скорость может быть поднята до 140 км/ч и выше. При этом будет обеспечиваться близкая к радиальной установка колесных пар в кривых.
Эксплуатация подвижного состава с осевой нагрузкой 30 т требует от тележки значительного уменьшения коэффициента вертикальной динамики в подвешивании. Для этого базовый вариант тележки может дополнительно оборудоваться скользунами типа подпружиненный ролик, гидравлическими гасителями колебаний, установленными внутри пружин подвешивания.
С учетом накопленного опыта для создания современных трехэлементных тележек грузовых вагонов можно рекомендовать:
• использовать в конструкции горизонтально-упругое буксовое подвешивание с тщательно подобранными величинами жесткости;
• жесткость тележки в плане обеспечивать за счет пространственной клиновой системы и дополнительных межосевых связей;
• разработать типоразмерный ряд боковых скользунов типа подпружиненный ролик для постановки под различные типы вагонов;
• под вагонами с увеличенным моментом инерции вокруг продольной оси использовать устройства, повышающие демпфирование в порожнем режиме;
• для снижения износов поверхности катания внедрять износостойкие профили.
3. Российским вагонам тележку нового типа
Проблемы безопасности движения и эффективности работы подвижного состава, железных дорог во многом зависят не только от величины общей статической нагрузки на тележки, но и от рационального способа ее распределения относительно линий катания колес на несущие ходовые части. Этот малоизученный фактор открывает новые возможности для решения перечисленных проблем.
С точки зрения механики деформируемого твердого тела именно способ передачи статической нагрузки на особо ответственные элементы относительно линий катания колес диктует принципиальную конструктивную схему будущей тележки железнодорожного экипажа, определяет уровень амплитудно-частотных параметров и безопасности движения, динамическое качество и характер взаимодействия пути и подвижного состава. Возможен симметричный способ - совмещение в одной плоскости центров приложения равнодействующих сил опирания надрессорной балки на боковые рамы и средних линий катания колес и несимметричный - несовмещение в одной плоскости центров и средних линий катания колес.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
