Конструирование и расчет вагонов - часть 2

 

7

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 1.1 

 

Отличительные признаки новой тележки грузовых вагонов от серийной тележки 

модели 18-100 

 

Отличительные признаки 

№п/

п 

Серийная тележка для нагрузки на ось 

23,5 тс 

Новая тележка для нагрузки на ось 25 тс 

1 

2 

3 

1.  Статическая нагрузка на ось 23,5 тс 

Статическая нагрузка на ось 25,0 тс 

2. 

Жесткие  скользуны  с  зазором,  износы, 
перевалка кузова, ремонт при ДР и КР 

Упруго-катковые  скользуны,  без  зазоров.  Срок 
службы 1 млн. км 

 

8

Продолжение табл. 1.1 

1 

2 

3 

3. 

Клиновый  гаситель  колебаний,  срок 
службы 100-200 тыс. км 
 

Термоупрочненный  клиновый  гаситель  колебаний  с 
уретановой накладкой, срок службы 1-1,2 млн. км 

4. 

Линейное 

рессорное 

подвешивание, 

статический прогиб  
под тарой 8 мм,  
под брутто 52 мм 

Билинейное  рессорное  подвешивание,  статический 
прогиб  
под тарой 18 мм, 
под брутто 63 мм 

5. 

Пятниковый  узел,  диаметр 302 мм, 
глубина 30 мм 

Пятниковый узел, диаметр 354 мм, глубина 35 мм 

6. 

Узел  опирания  на  корпус  буксы: износы, 
защемление корпуса буксы 
 

Узел  опирания  на  корпус  буксы:  износостойкая 
упругая  съемная  защёлка  (срок  службы 1 млн.  км), 
увеличенная  опорная  поверхность  между  боковой 
рамой 

и 

адаптером, 

использование 

упругих 

прокладок в буксовом узле 

7. 

Забегание  боковых  рам  относительно 
друг друга ± 30 мм 

Ограничение  забегания  боковых  рам,  сохранение 
прямоугольной формы в плане, величина забегания ± 
(5-10) мм 

8. 

Восстановление 

изношенных 

поверхностей 

наплавкой, 

станочная 

обработка 

подпятника, 

пятника, 

наклонных  поверхностей  надрессорной 
балки,  опорных  поверхностей  боковой 
рамы и корпусов букс при ДР и КР 

Замена износостойких прокладок в пятниковом узле, 
в  гасителе  колебаний  в  буксовом  узле.  Ликвидация 
деповского  ремонта по парам трения тележки 

 

Таблица 1.2 

Сравнительные данные по стальному литью тележек грузовых вагонов  

(боковые рамы, надрессорные балки) 

Нагрузка на ось вагона 

Показатели 

23,5 тс 

25 тс (30 тс) 

Марка стали 

20ГЛ; 20ГФЛ  20ГФНТЛ 

Предел текучести, кгс/мм

2 

30–35 

>38 

Ударная вязкость при температуре –60

0

С, кгс м/см

2

 

2,5 

3 

Гарантийный срок эксплуатации 

не было 

5 лет 

Гарантийный  срок  эксплуатации  по  химическому  составу,  структуре 
стали и литейным дефектам 

не было 

32 года 

Назначенный срок службы до списания 

30 лет 

32 года 

 

Автосцепное устройство 

 

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 цепления. 
Изготовлены и прошли стендовые испытания во ВНИИЖТе опытные образцы. 

 

9

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 двухплечий 

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 табл. 1.3 

Таблица 1.3 

Сравнительные характеристики автосцепок 

Параметр 

СА-3 

Новое поколение 

1 

2 

3 

Тип автосцепки 

Нежесткая 

Полужесткая 

Допускаемая разность высот автосцепок перед 

сцеплением 

100 мм 

140 мм 

Возможность падения на путь при обрыве 

Да 

Нет 

Возможность опережения включения предохранителя 

Да 

Нет 

Безремонтный пробег при вероятности 0,95 

200 тыс. км 

1000 тыс. км 

Возможность  автоматического  соединения  тормозных 
магистралей 

Нет 

Да 

Масса автосцепки 

200 кг 

180 кг 

Динамическая стабильность механизма сцепления 

От продольных 

ускорений 

От продольных и 

вертикальных 

ускорений 

 

 

10

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 табл. 1.4 

 

Таблица 1.4 

Показатели перспективных поглощающих аппаратов 

 

Тип аппарата 

Ход, мм 

Скорость 

соударения 

V, км/ч 

энергоемкость 

Wе, кДж 

Состояние разработки и 

производства 

1 

2 

3 

4 

5 

73ZW 

90 

10,0 

11О 

Серийное производство 

Модель-120 

120 

11,0 

135 

Подготовка 

серийного 

производства 

АПЭ-120-И 

120 

13,5 

157 

Подготовка 

серийного 

производства 

АПЭ-95-УВЗ 

95 

10,0 

110 

Подготовка 

серийного 

производства 

ЭПА-120 

120 

12,0 

145 

Приемочные испытания 

 

На  основании  вышеизложенного  Департамент  вагонного  хозяйства  МПС  РФ 

утвердил  следующий  типоразмерный  ряд  поглощающих  аппаратов  автосцепного 
устройства и концевых (или центральных) амортизаторов, представленный в табл. 1.5.