Назначение, типы и устройство рам грузовых вагонов

Назначение, типы и устройство рам грузовых вагонов

Рама вагона является основой  кузова, воспринимает от него и перевозимого груза все нагрузки, передает их на ходовые части и, кроме того, служит для размещения автотормозного и автосцепных устройств. Рамы современных грузовых вагонов представляют собой прочные металлические цельносварные конструкции из продольных и поперечных балок. Рамы основных типов вагонов эксплуатационного парка изготовлены из стали марок 09Г2Д, 10Г2БД, а после 2001 г. для изготовления  рам применяют более прочные стали марок ЮХСНД и 16Г2АФД. Хребтовая балка служит для крепления на ней автосцепного и тормозного оборудования. Через автосцепное устройство она передает продольные силы на другие вагоны. Но поскольку она жестко связана и с другими элементами кузова, то наряду с продольными воспринимает также и вертикальные силы. Ее изготавливают из мощных Z-образных, швеллерных и двутавровых прокатных профилей. Боковые продольные балки рамы предназначены для соединения боковых стен с рамой. Они работают совместно со стенами и воспринимают, хоть и в меньшей степени, чем хребтовая балка, но тоже все виды эксплуатационных нагрузок. Основные несущие  поперечные балки связывают хребтовую балку с боковыми стенами в единую конструкцию. У всех типов вагонов к ним относятся две концевые, две шкворневые и ряд промежуточных поперечных балок, число которых зависит от типа вагона и его осности. Поперечные балки в большинстве типов вагонов выполняют переменной высоты: максимальной — в местах соединения с хребтовой и минимальной — в местах соединения с продольными боковыми балками. Сделано это для обеспечения равнопрочности конструкции и рационального распределения металла в раме вагона. При этом у всех типов  вагонов формы сечений основных поперечных балок также однотипные: у концевых — П-образное (швеллерное), у шкворневых — замкнутое коробчатое, а у промежуточных — двутавровое. Концевые балки предназначены для восприятия части нагрузок от перевозимых грузов, а также для установки и крепления угловых стоек стен. Концевые балки сварной конструкции изготавливают из листов толщиной 6—10 мм. На лобовом (вертикальном) листе концевой балки установлен поручень сцепщика, кронштейн для крепления стояночного тормоза и кронштейн расцепного привода автосцепки. К нижним листам по концам концевых балок приварены планки для установки домкратов и ставлюг при ремонте вагонов. Шкворневые балки передают через пятник и скользуны на тележки все возникающие в процессе движения статические и динамические усилия. Они представляют собой конструкцию коробчатого сечения переменной высоты подлине и образованы двумя вертикальными и нижним листами. В пересечении с хребтовой шкворневые балки усилены надпятниковой коробкой.

 

 В зависимости  от типа и конструкции вагонов кузова их по характеру размещения несущих узлов подразделяются на три основных типа.

К первому типу относятся вагоны, у которых главным несущим узлом является рама вагона, воспринимающая все действующие на кузов вагона нагрузки. К этой группе вагонов относятся платформы, транспортеры, старые типы крытых грузовых вагонов и пр.

Ковторомутипу относятся вагоны, у которых несущими узлами являются рамы и боковые стенки. К ним относятся полувагоны и крытые грузовые вагоны современной постройки.

К третьему типу относятся  вагоны, рама, боковые стенки и крыша  которых составляют единую несущую  систему. К ним относятся цельнометаллические грузовые, рефрижераторные и пассажирские вагоны современной постройки.

Несущие системы  конструкций кузовов вагонов подразделяются на:

стержневые, представляющие системы соединенных между собой стержней;

подкрепленные листовые системы, у которых несущими элементами являются металлические листы обшивки и связанный с ней набор стержней;

смешанные конструкции, когда одни несущие узлы имеют стержневую систему, а другие — подкрепленную листовую.

Стержневые несущие  системы в свою очередь подразделяются на рамные (безраскосные), раскосные (фермы) и смешанные. При этом наиболее распространены смешанные системы.

Значительная часть  крытых грузовых четырехосных вагонов имеет несущую конструкцию рамы в виде безраскосной стержневой системы, а боковые стены выполнены в виде ферм. Боковые балки рамы одновременно являются и нижним поясом фермы.

Подкрепленные листовые системы представляют собой конструкции  типа замкнутых оболочек. По этому  типу строят кузова современных пассажирских вагонов.

Подкрепляющие обшивку  поперечные элементы стремятся соединить в замкнутые кольца (шпангоуты), однако по условиям технологии сборки это не всегда соблюдается.

Подкрепляющие обшивку  продольные элементы выполняются в виде тонкостенных стержней (стрингеров) или гофров.

Смешанные конструкции  применяются для полувагонов, крытых и изотермических вагонов.

 

Конструкции специализированных платформ. Около 2% грузов перевозится в контейнерах, а в перспективе удельный вес  перевозимых в них грузов возрастет  до 5%.

Причем  основная масса контейнерных перевозок, особенно международных, будет осуществляться крупнотоннажными контейнерами.

Перевозка большегрузных контейнеров в  универсальных вагонах неэффективна из-за низкого использования грузоподъемности.

Поэтому для перевозки большегрузных  контейнеров разработана специализированная  платформа модели 13-470  которая отличается от универсальной своими параметрами и конструкцией. Эти платформы строятся на Абаканском производственном объединении вагоностроения.

Конструкция платформы допускает ее обращение  как по всей сети железных дорог  бывшего СССР, так и по железным дорогам зарубежных стран колеи 1435 мм и    соответствует габариту О-ВМ.

На  платформе может быть размещено  шесть контейнеров типа 1Д массой брутто. 10 т, либо три контейнера типа 1С массой брутто 20 т, либо два разнотипных  контейнера— один контейнер типа 1А массой брутто 30 т и один типа 1С.

В  конструктивном    отношении  специализированная    платформа   для перевозки   большегрузных    контейнеров отличается от универсальной тем, что она не имеет настила пола и бортов, но снабжена    элементами для крепления 1 контейнеров.   Она состоит из рамы, , ходовых частей 2, автосцепного оборудования 3 и тормоза 4.

Рама платформы  имеет хребтовую 14, две продольные боковые 9, две концевые 8, две шкворневые 22, три основные 19 и две дополнительные 20 поперечные балки и четыре раскоса 4.

 
Хребтовая балка 14 выполнена из двух двутавров № 60 переменной по длине высоты, перекрытых сверху листом 3 (400X12 мм) на протяжении всей балки, а нижние горизонтальные полки в средней части на длине 7 м усилены полосами 6 (150X14 мм).

В местах пересечения со шкворневыми и поперечными балками двутавры хребтовой балки соединены диафрагмами 24, а в консольных частях усилены задним 13 и передним 12 упорами автосцепки. В средней части к хребтовой балке приварены кронштейны 17, 16, 15 для крепления деталей тормозного оборудования.

Боковые балки 9 выполнены  из двутавра № 60 также переменной высоты по длине. Нижние полки двутавров № 60, как и у хребтовой балки, усилены в средней части полосами 150x14 мм.

На каждой из балок по диагонали рамы приварены лестницы 7, а к концевым балкам — стойки 1 с поручнями 2, которые служат для  удобства подъема на платформу обслуживающего персонала.

 
Между боковой и хребтовой балками приварена балка 18 для крепления штурвала стояночного тормоза вагона. Концевые балки 8 сварные П-образного сечения и имеют постоянную высоту по длине. В середине к концевым балкам прикреплены ударные розетки 11 автосцепки, объединенные с передними упорами.

 
Для передачи избыточной части силы удара от розетки и концевой балки  на продольные боковые балки при  полном закрытии поглощающих аппаратов  в консольной части рамы установлены  раскосы 4, которые сварены из двух швеллеров № 14 и имеют коробчатое сечение.

Для безопасности работы составителей поездов на концевых балках укреплены  поручни 10. Шкворневые балки 22 сварные  замкнутого коробчатого сечения  и состоят из двух вертикальных (10 мм) и двух горизонтальных (12 мм) листов.

К нижнему листу шкворневой балки 22 приварены скользуны 25 и на болтах закреплены пятники 5, через которые рама опирается на тележки.

Средние поперечные балки 19 рамы сварные двутаврового сечения и состоят из вертикального листа (5 мм) постоянной по длине высоты и горизонтальных листов толщиной 8 мм. Дополнительные поперечные балки 20 сварные коробчатогй сечения из вертикальных и горизонтальных листов толщиной 12 мм.

Для крепления типовых  большегрузных контейнеров платформа  оборудована десятью поворотными  и четырьмя угловыми неподвижными  упорами, которые удерживают контейнеры за нижние угловые фитинги от продольных и поперечных смещений.

При погрузке контейнеров  используются только те упоры, которые  расположены на расстоянии, соответствующем  длине данного контейнера, а остальные  приводят в нерабочее 30 положение. Поворотный упор представляет собой панель 26 с  жестко закрепленными на ней двумя  упорами 27.

В рабочем положении упоров панель фиксируется от продольных и  поперечных смещений планками 28. Панель поворачивается на шарнире, включающем валик 29, опорные ушки 31 и петлю 32.

Расстояние между центрами упоров смежных панелей соответствует  межцентровым расстояниям угловых  фитингов контейнеров, а одной панели — 280 мм, которое выбрано из расчета  постановки двух контейнеров с зазором 75 мм. Все несущие элементы рамы выполнены  из стали 09Г2Д.

 

Классификация и особенности  устройства ударно-тяговых приборов

 
  Ударно-тяговые приборы предназначены  для сцепления вагонов между  собой и с локомотивом, удержания  их на определенном расстоянии  друг от друга, восприятия, передачи  и смягчения действия растягивающих  (тяговых) и сжимающих (ударных)  усилий, возникающих во время  движения в поезде и при  маневрах. Современным ударно-тяговым  прибором является автосцепное устройство, выполняющее основные функции ударных (буфера) и тяговых (сцепка) приборов. 
  От конструкции и исправного состояния ударно-тяговых приборов во многом зависит надежность вагонов в эксплуатации и безопасность движения поездов. Поэтому к этим приборам предъявляется целый ряд требований, основными из которых являются: автоматическое сцепление и расцепление подвижного состава, свободный проход сцепов по кривым участкам пути минимального радиуса и горбам сортировочных горок, плавное движение при трогании поезда с места и торможениях в пути следования и др.

Расположение частей автосцепного устройства на вагоне

 
  Автосцепное устройство вагона состоит из корпуса автосцепки с деталями механизма, расцепного привода, ударно-центрирующего прибора, упряжного устройства с поглощающим аппаратом и опорных частей. Основные части автосцепного устройства размещаются в консольной части хребтовой балки 5 рамы кузова вагона (рис. 3.47). Корпус 1 автосцепки с деталями механизма установлен в окно ударной розетки 2 и своим хвостовиком соединен с тяговым хомутом 7 при помощи клина 4, который вставляется снизу и опирается на 2 болта 18, закрепленных запорными шайбами и гайками. Расцепной привод укреплен на концевой балке 20 рамы. Он состоит из двуплечего рычага 10, кронштейна с полочкой 9, державки 13 и цепи 16 для соединения рычага 10 с приводом механизма автосцепки 17. Ударно-центрирующий прибор состоит из ударной розетки 2, прикрепленной в средней части к концевой балке 20 рамы, двух маятниковых подвесок 14 и центрирующей балочки 15, на которую опирается корпус автосцепки 1.

 
  Упряжное устройство включает  в себя тяговый хомут 7, клин 4, упорную плиту 12 и два болта  18 с планкой 19, запорными шайбами  и шплинтом. Внутри тягового хомута 7 находится поглощающий аппарат  6, который размещается между задними  упорами 8 и упорной плитой 12, взаимодействующей  с передними упорами 3. Задние  упоры 5 объединены между собой  перемычкой и укреплены к вертикальным  стенкам хребтовой балки 5 рамы. Передние упоры 3 объединены между  собой посредством ударной розетки  2 и также жестко укреплены  к вертикальным стенкам хребтовой  балки 5. Упряжное устройство предохраняется  от падения поддерживающей планкой  11, укрепленной снизу к горизонтальным  полкам хребтовой балки 5 восемью  болтами. Внутри корпуса автосцепки  размещаются детали механизма,  служащие для выполнения процессов  сцепления и расцепления подвижного  состава.

Размещение деталей механизма  в корпусе автосцепки

 
  Корпус автосцепки представляет собой пустотелую отливку и состоит из головной части и хвостовика. Внутри головной части, называемой карманом, размещены детали механизма автосцепки. Корпус автосцепки (рис. 3.48) имеет большой 1 и малый 4 зубья, между которыми образован зев. Из зева выступают замок 3 и замкодержатель 2. Контур зацепления стандартный и представляет собой горизонтальную проекцию большого и малого зубьев, зева и выступающей части замка. Торцовые поверхности малого зуба и зева называют ударными, а задние поверхности большого и малого зубьев — тяговыми. В верхней части головы корпуса отлит выступ 5, который, взаимодействуя с розеткой, воспринимает жесткий удар при полном сжатии поглощающего аппарата.

 
 
  Хвостовая часть 6 корпуса  автосцепки полая, имеет отверстие  7 для клина тягового хомута, перемычку  5 и торец 9 цилиндрической формы  для передачи ударных нагрузок. 
  В полой части головы (кармане) размещены детали механизма автосцепки. Со стороны малого зуба 4 корпуса установлен замок 3, служащий для запирания двух сцепленных автосцепок. Его рабочая часть в сцепленном состоянии выступает в зев. Замок 3 имеет шип а для навешивания предохранителя от саморасцепа (собачки) 77. Овальное отверстие б замка служит для пропускания через него валика подъемника 15. Снизу замок имеет радиальную поверхность г, по которой он перекатывается при перемещении внутрь кармана, сигнальный отросток в красного цвета, выступающий из корпуса снизу при положении расцепления, и направляющий зуб д. 
Предохранитель от саморасцепа 77 навешивается на шип а замка, своим верхним плечом е укладывается на полочку 10, имеющуюся на левой боковой поверхности кармана. В сцепленном состоянии автосцепок торец верхнего плеча е располагается против упора противовеса м замкодержателя 2, препятствуя уходу замка 3 внутрь кармана и предохраняя автосцепки от саморасцепа. Нижнее фигурное плечо ж предохранителя 11 взаимодействует с подъемником 13 при расцеплении автосцепок. 
 Замкодержатель 2 своим овальным отверстием навешивается на шип 12, расположенный на правой стенке внутри кармана со стороны большого зуба 1 корпуса. Его лапа к выступает в зев под действием силы тяжести противовеса л. В сцепленном состоянии лапа к упирается в вертикальную поверхность зева соседней автосцепки, при этом положении противовес находится в приподнятом состоянии, а его упор м располагается против торца верхнего плеча е предохранителя 11. Расцепной угол н, взаимодействуя с подъемником, удерживает замок 3 в расцепленном положении до разведения автосцепок. 
Подъемник 13 замка свободно укладывается на приливы 14, расположенные в правой нижней части кармана со стороны большого зуба 1 корпуса автосцепки. Его широкий палец о находится сверху и обращен в сторону зева. Широким пальцем о подъемник за нижнее плечо ж поворачивает предохранитель 11, поднимая тем самым его верхнее плечо е, и уводит замок внутрь кармана при расцеплении автосцепок. Узкий палец п подъемника 13 взаимодействует с расцепным углом н замкодержателя 2, заскакивая за вертикальную его грань, и удерживает замок внутри кармана до разведения автосцепок. 
Валик подъемника 15 вставляется в корпус через левое отверстие 16, его цилиндрическая часть р проходит через овальное отверстие 6 замка 3, квадратная часть с через квадратное отверстие подъемника 13, а цилиндрическая часть т входит в отверстие на правой стенке корпуса со стороны большого зуба 7. В этом положении валик подъемника 75 предохраняет все детали механизма от выпадания и их невозможно вынуть из кармана. Отверстие у служит для соединения балансира ф валика подъемника 75 с цепью привода, а выемка х для размещения запорного болта 17, устанавливаемого в отверстие прилива корпуса автосцепки. Выемка х позволяет валику поворачиваться на необходимый угол и предотвращает перемещение его в продольном направлении от самопроизвольного выпадения. Гайка болта внизу фиксируется запорной шайбой 18 отгибанием ее лепестков.