Конструкция тележки железнодорожного вагона

      Среди всех видов транспорта во многих странах ведущее место занимает именно железнодорожный транспорт, что объясняется его универсальностью: возможностью обслуживать все отрасли экономики и удовлетворять потребности населения в перевозках практически во всех направлениях.  Железнодорожный транспорт выполняет перевозки пассажиров и грузов по рельсовым путям в вагонах с помощью локомотивной или моторвагонного тяги.  К тому же, основным преимуществом железнодорожного транспорта является эффективные перевозки большого количества грузов на дальние расстояния, надежность и безопасность транспортировки грузов.

       

      Железнодорожной вагон - это конструкция, в состав которой входит множество простых и достаточно сложных типов деталей. В практической эксплуатации вагонов достаточно одному из элементов выйти из строя, что в результате немедленно отразится на работоспособности всего состава. Каждая деталь железнодорожного транспорта должна обеспечивать безопасное и плавное передвижение с возможностью сочетания максимальных скоростей.

      Основной тип тележки, эксплуатируемой под грузовыми вагонами — двухосная с литыми боковыми рамами (рис. 1).

Рисунок 1 — Тележка

      В данной работе было выполнено построение нескольких элементов тележки. Данная тележка имеет достаточную прочность и надежность в эксплуатации. Тележка состоит из двух колесных пар, четырех букс, двух литых боковых рам, двух комплектов центрального рессорного подвешивания, литой надрессорной балки, что в данном случае строилась, и тормозной рычажной передачи. Тормоз тележки — колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с буксами — непосредственная челюстная, опора кузова на тележку через подпятник надрессорной балки, а при наклоне кузова — дополнительно через скользуны, построение которых также проводилось в работе.

       Боковая рама (рис. 2) тележки отлита из низколегированной стали 20ГЛ. Рама состоит из горизонтальных и наклонных поясов, а также колонок. В середине рамы имеется отверстие для центрального рессорного подвешивания, а по концам — буксовые проемы. Пересечение наклонных поясов и вертикальных колонок корытообразной формы.  Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. По бокам среднего проема расположены направляющие, ограничивающие поперечные перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность с бонками и буртами для размещения и фиксирования пружин рессорного комплекта. С внутренней стороны этой поверхности имеются полки, являющиеся опорами для наконечников и удержания триангеля в случае обрыва подвесок. В местах расположения фрикционных клиньев в каждой колонке рамы приклепано по одной планке. На верхнем поясе боковой рамы расположены кронштейны для крепления подвесок тормозных башмаков. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми рама опирается на буксы, а по бокам — челюсти.

Рисунок 2 — Боковая рама

      Рессорное подвешивание (рис. 3) состоит из двух комплектов, которые размещаются в рессорных проемах левой и правой боковых рам. В состав каждого комплекта входит пять или шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин и два клиновых фрикционных гасителя колебаний. Каждая двухрядная пружина состоит из наружной и внутренней пружин, имеющих разную навивку —  правую и левую соответственно. Количество двухрядных пружин в комплекте зависит от грузоподъемности вагона. Данная модель имеет семь пружин, соответственно кузов грузоподъемностью более 60т. Пружины изготовлены из стали 55С2, фрикционные планки из стали марки 45Х и клинья из стали 20Л.  Крайние боковые пружины комплекта поддерживают клинья гасителей колебаний. Снизу клинья имеют кольцевые выступы, не допускающие смещения их относительно пружин в горизонтальной плоскости, а верхней своей частью входят в направляющие надрессорной балки.   

Рисунок 3 — Рессорное подвешивание

        Надрессорная балка  (рис. 4) отлита из стали 20ГЛ. Она состоит из подпятника, полки для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза, опоры для скользуна, выемки для размещения фрикционных клиньев. Имеет бурты, ограничивающие смещение внутренних пружин рессорного комплекта, и выступления, удерживают внешние пружины от смещения при движении тележки. На подпятник опирается пятник кузова, через центр которых проходит шкворень. Опорой для шкворня является поддон, что располагается под подпятником посередине надрессорной балки. Шкворень служит осью вращения тележки относительно кузова, а также передает тяговые и тормозные силы от тележки кузова и назад. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин, на которые она опирается.

  Рисунок 4 — Надрессорная балка с упругими скользунами

     Так как надрессорная балка отлита из стали  20ГЛ или 20Г1ФЛ в виде бруса равного сопротивления изгибу замкнутого коробчатого сечения, то построение детали, которое выполнялось в программном комплексе  SolidWorks, заключалось в создании одного тела. Данная геометрическая модель была построена без скользунов, но с опорными площадками для них, чтобы иметь возможность установить упруго-катковые скользуны для дальнейшего проведения расчета.

      Скользуны тележки - это боковая опора кузова (рис. 5). Они состоят из корпуса, упругого элемента (демпфера), колпака, вкладыша и ролика. Демпфер выполнен в виде бочкообразной формы из полимерного материала, находящегося в литом корпусе и предназначен для гашения вертикальных колебаний. На демпфер установлен колпак из износостойкого материала. Ролик установлен на поверхности катания (вкладыша) внутри корпуса, и служит ограничителем прогиба демпфера. В местах контакта колпака с корпусом установлены два сменных износостойких элемента, толщиной 4мм. Скользуны установлены на опорные площадки надрессорной балки. Крепление осуществлено с помощью болтов и шайб.

  Рисунок 5 — Упруго-катковый скользун

      В данном случае упруго-катковый скользун был построен в том же программном комплексе, что и надрессорная балка. Сборка модели скользуна состоит из 7 уникальных деталей.

         Теперь, после выполнения построения надрессорной балки и упруго-каткового скользуна, можно проводить динамический анализ всей модели вагона, используя  готовую надрессорную балку с упругими скользунами и построенную надрессорную балку с упруго-катковыми скользунами.