Задание 4 Введение 5 Классификация вагонов 6 Основные элементы конструкции вагонов 8

Оглавление 3

Задание 4

1.Введение 5

2.Классификация вагонов 6

3.Основные элементы конструкции вагонов 8

4.Конструкция четырехосного вагона-самосвала модели 31–661 10

Составные части и виды вагонов-самосвалов. 10

Пневматические системы тормоза и разгрузки. 12

Работа системы разгрузки. 12

5.Конструкция колёсной пары 13

6.Габариты подвижного состава 15

Список использованной литературы 20

2. Классификация вагонов

Современный парк вагонов представляет собой многообразие ти­пов и конструкций (свыше 200). Это обусловлено необходимостью удов­летворения разнообразным требованиям: обеспечения комфорта пасса­жиров, сохранения ценных качеств скоропортящихся грузов, предупреж­дения повреждения хрупких грузов, защиты многих грузов от атмосфер­ных осадков. Возможны также большая провозная способность железных дорог, универсальность вагонов, максимальное использование грузо­подъемности вагона и др.

Большое значение имеет рациональность конструкции вагонов и их технико-экономических показателей, определяющая удобство перево­зок пассажиров, провозную способность железных дорог, возможность механизации и автоматизации при постройке и ремонте вагонов, а также в процессе их эксплуатации (формирование поездов, погрузочно-разгру­зочные операции и др.), себестоимость перевозок, размеры капитальных вложений, необходимых для изготовления и эксплуатации вагонов.

Перечисленными факторами определяется и сложность конструк­ции вагонов: теплоизоляция кузова, устройства отопления, вентиляции, охлаждения, электрооборудования, автоматического управления агрега­тами, обеспечение движения с большими скоростями, малым сопротив­лением движению, оборудование автосцепкой и автотормозом, эффек­тивными материалами, минимальные затраты на постройку, ремонт и эксплуатацию.

Вагонный парк должен характеризоваться высокой надежностью и долговечностью конструкций, обеспечивающих безопасность движения поездов. Между тем, в каждом вагоне имеется большое число деталей, от конструкций и состояния которых зависит безопасность. Причем кон­тролировать состояние этих частей в эксплуатации часто приходится в короткие сроки и в неудобных условиях осмотра. Существенной особен­ностью вагонного парка является его массовость. Поэтому даже малые изменения, вводимые в конструкции вагонов, приобретают большие масштабы.

Вагоны разделяются по способу передвижения, назначению, тех­нической характеристике и месту эксплуатации. В зависимости от спо­соба передвижения вагоны бывают несамоходные, перемещение которых осуществляется локомотивами, и самоходные, называемые иногда авто­вагонами, которые для передвижения получают энергию от контактной сети (электропоезда, вагоны метро) или имеют свою энергетическую ус­тановку (автомотрисы, трансферкары, дизель-поезда).

По своему назначению вагоны разделяются на две основных группы – пассажирские и грузовые.

Пассажирский вагон имеет кузов, представляющий собой закрытое помещение, оборудованное необходимыми для пассажиров устройствами (диваны для сидения или лежания, системы освещения, отопления, вен­тиляции, а иногда и охлаждения воздуха, туалеты, удобные входы и вы­ходы и т. п.). Парк пассажирских вагонов состоит из вагонов для пере­возки пассажиров, вагонов-ресторанов, почтовых, багажных и специаль­ного назначения.

В зависимости от дальности перевозок пассажирские вагоны бы­вают:

• дальнего следования, предназначенные для перевозки пасса­жиров на большие расстояния. Такие вагоны бывают купейные или не купейные. Они оборудованы жесткими или мягкими ди­ванами для лежания и по этому признаку называются жесткими или мягкими вагонами;
  
• местного сообщения, предназначенные для перевозки пасса­жиров на более короткие расстояния преимущественно в днев­ное время. В этих вагонах имеются удобные кресла для сиде­ния;
  
• пригородные, предназначенные для перевозки пассажиров на небольшие расстояния в сравнительно короткое время: они оборудованы жесткими или мягко-жесткими диванами для си­дения.
  

По способу отопления пассажирские вагоны бывают:

• с электрическим отоплением;
  
• с водяным отоплением;
  
• со смешанным отоплением;
  
• с воздушным отоплением.
  

Кроме этого, пассажирские вагоны делятся на:

• обычные (до 120 км/ч);
  
• скоростные (до 160 км/ч);
  
• высокоскоростные (свыше 200 км/ч).
  

Вагоны рестораны предназначены для организации питания пас­сажиров в пути следования. Каждый из них имеет зал, кухню, кладовые, холодильные камеры для хранения продуктов и другие отделения.

Почтовые вагоны служат для перевозки почтовых грузов. Такой вагон имеет зал для почтовых операций и помещения для обслуживаю­щего персонала.

Багажные вагоны предназначены для перевозки багажа в пасса­жирских поездах. Они имеют кладовые с погрузочно-разгрузочными ме­ханизмами и помещения для обслуживающего персонала. Имеются также почтово-багажные вагоны, эксплуатируемые на участках железных дорог с небольшими пассажирскими перевозками.

Пассажирскими вагонами специального назначения являются ва­гоны-лаборатории, служебные, санитарные, вагоны-клубы и др.

Грузовые вагоны в зависимости от вида перевозимых грузов раз­деляются на следующие основные типы:

• крытые, предназначенные для перевозки зерновых и других сыпучих грузов, нуждающихся в защите от атмосферных осад­ков, для транспортировки тарно-упаковочных и высокоценных грузов. Вагон имеет закрытый кузов, обычно оборудованный дверями и люками;
  
• полувагоны, предназначенные для перевозки навалочных гру­зов (руда, уголь, флюсы, лесоматериалы и т. п.), контейнеров, различных машин и др. Вагон имеет открытый сверху кузов, часто оборудован разгрузочными люками, а иногда и дверями;
  
• платформы, предназначенные для перевозки длинных и гро­моздких грузов (лесоматериалы, прокат, строительные мате­риалы и их полуфабрикаты), контейнеров, автомашин и т. д. Эти вагоны обычно имеют настил пола на раме и откидные борта;
  
• цистерны, предназначенные для перевозки жидких и газооб­разных грузов (нефть, керосин, бензин, масла, кислоты, сжи­женные газы и т. п.). Кузовом вагона является резервуар (ко­тел) обычно цилиндрической формы, имеющий люки для на­лива и устройства для слива груза;
  
• изотермические, предназначенные для перевозки скоропортя­щихся грузов (мясо, рыба, фрукты и т. п.). Кузов вагона имеет изоляцию и оборудование для создания необходимых темпера­турного и влажностного режимов. Современные изотермиче­ские вагоны выполняют в виде рефрижераторных секций с цен­тральной холодильной установкой и помещением для бригады в одном из вагонов (остальные вагоны секции используют для размещения груза) или с полным комплексом всего холодиль­ного оборудования в каждом вагоне (автономный рефрижера­торный вагон). Раньше были распространены вагоны с льдосо­ляным охлаждением;
  
• вагоны специального назначения, предназначенные для грузов, требующих особых условий перевозок. К этой группе относятся транспортеры для перевозки тяжеловесных и громоздких гру­зов, вагоны для перевозки автомашин, цемента, скота и других специфических грузов, а также вагоны, предназначенные для технических нужд железных дорог (вагоны-мастерские, вагоны восстановительных и пожарных поездов и др.)
  

Согласно утвержденному в 1988 году классификатору грузовых ва­гонов все цистерны и изотермические вагоны отнесены к специализиро­ванным.

В зависимости от технической характеристики пассажирские и гру­зовые вагоны различаются:

• по осности – на двухосные (в настоящее время не эксплуатируются), четырехосные (составляют основную массу используемых в настоящее время вагонов), шестиос­ные, восьмиосные, многоосные;
  
• по материалу и технологии изготовления кузова – на цельноме­таллические, с металлическим каркасом и деревянной обшив­кой; выполненные из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс; со сварным или клепаным соединением частей;
  
• по грузоподъемности, величине собственной массы (тары), на­грузки от колесной пары на рельсы (осевой нагрузки), нагрузки на 1 м пути (погонной нагрузки) и другим параметрам;
  
• по габариту подвижного состава, которому они удовлетворяют, и по ширине железнодорожной колеи (ширококолейные и узко­колейные).
  

В зависимости от места эксплуатации вагоны бывают общесете­выми и промышленного транспорта. Общесетевые вагоны допускаются для движения по всей сети железных дорог страны. Вагоны промышлен­ного транспорта, помимо движения по внутризаводским и другим путям замкнутого направления, могут выходить на магистральные железные дороги, если при их проектировании предусматривалось удовлетворение соответствующим нормам прочности, устойчивости и другим требова­ниям, предъявляемым к общесетевым вагонам.

2. Основные элементы конструкции вагонов

Вагоном называется единица железнодорожного подвижного со­става, предназначенная для перевозки пассажиров или грузов. При всем разнообразии типов и конструкций вагонов они имеют общие основные элементы (узлы или по-другому – сборочные единицы). К ним относятся кузов, ходовые части, ударно-тяговые приборы и тормоз.

Кузов вагона предназначен для размещения пассажиров или гру­зов. Его конструкция зависит от типа вагона. У многих вагонов основа­нием кузова является рама, состоящая в основном из совокупности про­дольных и поперечных балок, жестко соединенных между собой. Рама кузова опирается на ходовые части, на ней размещены ударно-тяговые приборы и часть тормозного оборудования.

Ходовые части предназначены для безопасного движения вагона по рельсовому пути, с необходимой плавностью хода и наименьшим со­противлением движению. К ходовым частям относятся колесные пары, буксы и рессорное подвешивание. В современных (имеющих более четы­рех колесных пар) вагонах ходовые части объединяются в самостоятель­ные узлы, называемые тележками. Кроме перечисленных элементов, те­лежка имеет раму, на которой крепятся детали рессорного подвешива­ния и тормозного оборудования, а также надрессорные и иные балки с подпятниками и скользунами, непосредственно воспринимающими на­грузку от рамы кузова.

Ударно-тяговые приборы предназначены для сцепления вагонов между собой и с локомотивом, для передачи и смягчения действия растя­гивающих (тяговых) и сжимающих усилий от локомотива и от одного ва­гона к другому. Современным ударно-тяговым прибором является авто­сцепное устройство, выполняющее основные функции ударных (буфера) и тяговых (сцепка) приборов. Автосцепка, установленная на вагоне, автоматически взаимно сцепляется при нажатии или ударе с автосцепкой локомотива или другого вагона и расцепляется вручную при помощи специального рычага.

Уменьшение продольных усилий, передающихся на раму и другие части вагона через автосцепку, обеспечивают поглощающие аппараты. Помимо автосцепки и поглощающего аппарата, имеется тяговый хомут с клином, поддерживающими болтами и упорной плитой. Автосцепное устройство имеет также розетку с центрирующей балочкой, маятниковыми подвесками и передними упорами, а также задние упоры и поддерживающую планку.

Процесс сцепления двух автосцепок происходит следующим образом: скошенные поверхности больших зубов направляют малый зуб каждой автосцепки в зев другой. При этом, вначале замки под давлением малых зубьев перемещаются внутрь головной части, а после того, как малые зубья встали на свои места, замки, ничем не удерживаемые, под действием своего веса опускаются в образовавшееся пространство и занимают своё нижнее положение, запирая автосцепку.

Тормоза – это установленные на локомотивах и вагонах устройства, с помощью которых создаются тормозные силы, способствующие уменьшению скорости движения поезда или полной его остановке.

По способу управления тормоза делятся на автоматические и неавтоматические.

По принципу действия пневматические тормоза делятся на три основные группы: прямодействующие автоматические, автоматические не прямодействующие и неавтоматические прямодействующие.

Автоматический прямодействующий тормоз применяется на всех грузовых локомотивах и вагонах. Тормоз называется автоматическим потому, что при понижении давления сжатого воздуха в магистрали из-за разъединения рукавов происходит торможение независимо от действий машиниста. Тормоз является прямодействующим, поскольку в заторможенном состоянии в положении ручки крана машиниста «перекрыша» с питанием тормозной магистрали происходит питание всей системы сжатым воздухом прямо из главного резервуара локомотива, а также неистощимым, так как утечки воздуха из тормозных цилиндров постоянно восполняются.

2. Конструкция четырехосного вагона-самосвала модели 31–661

Составные части и виды вагонов-самосвалов.

Вагон-самосвал (думпкар) состоит из сварных металлических конструкций кузова и нижней рамы 9, опирающейся на две двухосные тележки 15. На нижней раме размещаются пневматическая система разгрузки, узлы автоматического тормоза и ударно-тяговые приборы 13.

Сам кузов состоит из верхней рамы 14 (она же - дно кузова), двух продольных бортов 1 и 5 и двух лобовых стенок 3, на которых размещаются механизмы открывания бортов 2,4.

Нижняя рама вагона-самосвала воспринимает ударно-тяговые усилия при движении вагона. Основой нижней рамы является хребтовая балка, которая сварена из двух двутавров и перекрыта металлическими листами. К хребтовой балке приварены цилиндровые кронштейны и шкворневые кронштейны, а также упоры кузова и лобовые листы с кронштейнами механизмов открывания бортов.

Для опоры кузова вагона – на цилиндровых и шкворневых кронштейнах размещаются подшипники, в которых закрепляются цапфы. В эти цапфы входят кронштейны цилиндров разгрузки, позволяющие в процессе работы поворачиваться цилиндрам относительно оси кронштейнов. Нижняя рама опирается на тележки типа ЦНИИ-Х3 через скользуны и пятники.

Верхняя рама представляет собой конструкцию, состоящую из продольных боковых балок, которые между собой связаны поперечными элементами и верхним листом.

Поперечные элементы, которые расположены у шкворневых узлов, образуют шкворневые балки, а у цилиндровых узлов – цилиндровые балки. К шкворневым и цилиндровым балкам крепятся опоры, на которых поворачивается кузов во время выгрузки балласта.

Цилиндровые балки, испытывающие большие нагрузки, усилены продольными коробками швеллеров. Для навешивания бортов к боковым балкам приварены козырьки с ребрами и петли.

Вагоны-самосвалы в зависимости от их конструктивной схемы можно разделить на две группы: с неустойчивым и устойчивым кузовами.

Думпкар с неустойчивым кузовом, иногда называемый думпкаром с поднимающимся бортом (ПБ), включает в себя главную нижнюю раму, на которой расположены кронштейны с отверстиями, служащими для крепления кузова при помощи валиков. Причём центр тяжести кузова располагается выше шарнирных опор, вследствие чего он находится в состоянии неустойчивого равновесия.

Такое конструктивное решение обеспечивает опрокидывание кузова при повороте его на малый угол. Для того чтобы не произошло самопроизвольного опрокидывания, думпкар оснащён надёжными запирающими устройствами, препятствующими перемещению упорных кронштейнов. Поднимающиеся боковые борта навешены на систему торцовых рычагов. Кузов опрокидывается с помощью сжатого воздуха, поступающего в цилиндры думпкара от локомотива через поездную магистраль.

Преимуществами таких конструкций являются:

• для опрокидывания кузова требуются меньшие усилия;
  

• в результате удара кузова об амортизаторы прилипший или примёрзший груз к полу более полно высыпается при разгрузке.
  

Недостатки:

• при отказе механизма запирания возможно самоопрокидывание кузова в пути следования с высыпанием груза;
  
• высокое положение центра тяжести, ухудшающее динамические качества вагона, что не исключает сход его с рельсов;
  
• продольные борта длиной 10 м недостаточно прочно скреплены с кузовом, а соединены с ним лишь системой торцовых рычагов, что приводит к распору этих бортов сыпучим грузом.
  

Поэтому из-за существенных недостатков и, в первую очередь, связанных с нарушением безопасности движения, конструкции думпкаров с неустойчивым кузовом не нашли широкого применения на промышленном транспорте.

Думпкар с устойчивым кузовом (с откидным бортом – ОБ) имеет неподвижную раму 9, на которой установлены два ряда цилиндрических опор 8 и 10, а в нижней части кузова соответствующие кронштейны с валиками 7 и 11. Следовательно, в транспортном положении кузов, оснащённый такими опорами, находится в состоянии устойчивого равновесия. Боковые продольные борта 1 и 5 надёжно прикреплены к нижней части кузова с помощью шарниров 6 и 12, а рычажные механизмы 2 и 4 удерживают их в закрытом положении. Опрокидывание кузова обеспечивается с помощью выхода штоков пневматических цилиндров, расположенных со стороны, противоположной разгрузке. Боковой борт при помощи рычажного механизма 4 или 2 открывается, становясь продолжением наклонного пола, в результате чего груз не засыпает ходовые части вагона. Противоположный борт при этом удерживается рычажным механизмом 2 или 4 в закрытом положении.

Вагон-самосвал модели 31-661 является думпкаром с устойчивым кузовом. Поэтому рассмотрим составные части, а также работу систем разгрузки и торможения вагонов-самосвалов именно этого типа.

Лобовая стенка – это торцевая стенка кузова, которая представляет собой сварную коробку, предназначенную для размещения в ней механизма открывания бортов. Она состоит из внутреннего листа, крайних и средних стоек, козырька, а также наружных листов и кронштейнов - внутреннего и наружного.

Для осуществления осмотра и смазки механизма открывания бортов с наружной стороны сварной стенки установлен съёмный лист, имеющий окна.

Механизм открывания борта размещается внутри лобовых стенок кузова с обеих сторон вагона-самосвала и состоит из двух комплектов рычагов, которые открывают борт правой или левой стороны в зависимости от указанной стороны разгрузки (когда борт со стороны выгрузки открывается, противоположный остаётся в закрытом положении).

Механизм открывания борта думпкара состоит из центрального двуплечевого рычага, который шарнирно закреплён на валике в лобовой стенке. Одним плечом рычаг через упорную тягу соединяется с нижней рамой, а второй - через регулируемую - с концевой петлёй борта. При разгрузке балласта кузов вагона опрокидывается, а упорная тяга, которая соединена с нижней рамой, вращает центральный двуплечий рычаг. При этом начинается движение регулируемой тяги, что приводит к открыванию борта.

Механизм открывания бортов обеспечивает плавное открытие борта и одновременно создаёт опережение угла открытия борта (по отношению к углу наклона пола кузова) на 9. При повороте кузова на 27 борт становится продолжением пола кузова.

Пневматические системы тормоза и разгрузки.

Автоматический тормоз вагона-самосвала имеет такое же устройство и назначение, что и у обычного грузового вагона (см. п.3). Большая часть думпкаров оборудуется, кроме того, автоматическим регулятором грузовых режимов торможения (авторежимом), который закрепляется на подрессорной части вагона (проседающей на рессорах под воздействием тяжести груза), а его опорная плита - на неподрессорной. На грузовом вагоне (вагоне-самосвале), оборудованном авторежимом, привод переключателя режимов торможения снимается, а переключатель закрепляется в положении груженого режима (Г) при чугунных колодках и в положении среднего (С) режима - при композиционных.

Рассмотрим теперь пневматическую систему разгрузки думпкара. Разгрузка происходит при наклоне кузова вагона-самосвала в одну или другую сторону. Наклон осуществляется при помощи цилиндров разгрузки, расположенных с каждой стороны думпкара.

Система разгрузки состоит из разгрузочной магистрали с концевыми кранами, не зависящей от тормозной магистрали, кранов управления разгрузкой и посадкой, воздухозамедлителя и цилиндров разгрузки одинарного действия и двойного действия. Для управления разгрузкой вагонов-самосвалов и возвращением кузова в транспортное положение с каждой стороны вагона по диагонали установлены краны управления разгрузкой и посадкой. На некоторых моделях имеется только по одному крану с каждой стороны, которыми осуществляются обе операции (например, 6ВС-60).

Для исключения возможности случайного соединения тормозной и разгрузочной магистралей, краны разгрузочной магистрали располагаются выше концевых кранов тормозной магистрали.

Воздухозамедлитель осуществляет соединение цилиндров нагрузки с разгрузочной магистралью и отключение цилиндров от магистрали при достижении кузовом вагона-самосвала заданного угла поворота.

Воздухозамедлитель состоит из корпуса, вертикального клапана, горизонтального клапана, сектора, кронштейна, оси и поршня.

Цилиндры разгрузки осуществляют опрокидывание кузова для выгрузки из вагона балластного материала. На каждой стороне вагона установлены по два цилиндра разгрузки: одинарного и двойного действия. Для возвращения кузова в транспортное положение работает только один цилиндр - двойного действия.

Основные составные части цилиндров: шток, крышка, резиновое уплотнение, корпус цилиндра, манжета, поршень, днище цилиндра и гайка крепления поршня.

Отличие цилиндра одинарного действия от цилиндра двойного действия заключается в том, что сжатый воздух в цилиндр одинарного действия подводится только к нижней полости цилиндра, а выпуск воздуха происходит через отверстие в штоке.

Работа системы разгрузки.

В транспортном положении ось ручки крана управления разгрузкой располагается поперек его продольной оси. В этом случае нижние полости цилиндров через воздухозамедлитель связаны с атмосферой, а верхняя полость цилиндров двойного действия также соединяется с атмосферой через отверстие в клапане управления посадкой. При установке ручки крана управления разгрузкой вдоль его продольной оси, воздух из разгрузочной магистрали поступает в нижнюю полость цилиндров разгрузки, а воздух из верхних полостей цилиндров уходит в атмосферу (из цилиндров двойного действия - через отверстие в клапане крана управления посадкой, а из цилиндра одинарного действия - через отверстие, просверленное в штоке цилиндра).

При постепенном опрокидывании кузова думпкара, поворачивается сектор воздухозамедлителя, который при помощи тяги связан с нижней рамой вагона. При этом уменьшается подача воздуха в цилиндры разгрузки, а при достижении определенного угла поворота и совсем прекращается. Дальнейшая разгрузка осуществляется за счёт смещения центра тяжести двигающегося груза и расширения сжатого воздуха в цилиндрах.

Прекращение подачи воздуха в цилиндры разгрузки смягчает удар при разгрузке и уменьшает расход воздуха.

При постановке ручки крана управления разгрузкой в исходное положение (для опускания кузова в транспортное положение), а ручки крана управления посадкой – из исходного на 90˚, воздух из нижней полости цилиндров через воздухозамедлитель выходит в атмосферу, а из разгрузочной магистрали воздух попадает в верхнюю полость и кузов возвращается в транспортное положение.

Как концевые краны, так и головки соединительных рукавов разгрузочной магистрали должны быть окрашены в голубой цвет, а концевые краны и головки соединительных рукавов тормозной магистрали – в красный цвет.

2. Конструкция колёсной пары

Колёсная пара – наиболее ответственная часть вагона, так как воспринимает его вес, направляет движение вагона по рельсовому пути и жестко выдерживает большие по величине и разнообразные по направлению удары от неровностей пути.

Колёсная пара состоит из оси и двух колёс, напрессованных на неё. Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колёс, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на оси. Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки – для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчётной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона. Тип колёсной пары выбирается в зависимости от назначения и грузоподъёмности вагона.

Колёсные пары III-950 предназначены для эксплуатации с подшипниками скольжения, а колёсные пары РУ1-950, РУ1Ш-950, РУ-950 и РУ-1050 – с роликовыми подшипниками ( РУ – роликовая унифицированная, Ш – крепление подшипников приставной шайбой).


Типы колёсных пар вагонов.

Тип колёсной пары	Тип оси	Диаметр колеса, мм	Тип подшипника на колёсной паре	Применение
РУ1-950	РУ1	950	качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах постройки после 1963 г.
РУ1Ш-950	РУ1Ш	950	качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах постройки с 1979 г.
РУ-950	РУ	950	качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах постройки до 1964 г.
РУ-1050	РУ	1050	качения	На пассажирских вагонах постройки до 1959 г.
III-950	III	950	скольжения	На старотипных грузовых вагонах.

В настоящее время в эксплуатации находятся ещё небольшое число колёсных пар с осями III типа с подшипниками скольжения, которые заменяют роликовыми. Также, в эксплуатации ещё находится небольшое число колёсных пар с осями типа РУ с диаметром шеек 135 мм. В настоящее время они изымаются. Основным типом колёсных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колесами с диаметром по кругу катания 950 мм. В старотипных пассажирских вагонах осталось малое число колёсных пар с диаметром 1050 мм.

В дореволюционной России колёсные пары оснащали в основном составными (бандажными) колёсами, состоящими из колесного центра, бандажа, и укрепляющих его элементов. Однако, вследствие усушки дерева в процессе эксплуатации, крепления ослабевали, что нарушало безопасность движения поездов и приводило к необходимости постоянного наблюдения за состоянием крепления. Производство же цельнокатаных колёс было организовано с 1935 г.

Для безопасного движения вагона по рельсовому пути на ось 1 прочно закрепляются колёса 2 с соблюдением строго определённых размеров.


Основные размеры колёсной пары.

Наименование размера	Тип колёсной пары	Наимень- ший, мм	Номиналь- ный, мм	Наиболь-ший, мм
Расстояние между внутренними гранями ободов колес;	Все колёсные пары	1438	1440	1441
обращающихся со скоростями выше 120 км/ч	То же, кроме III-950	1439	1440	1442
Диаметр по кругу катания	Все, кроме РУ-1050	950 1050	950 1050	964 1064
Ширина обода	Все колёсные пары	130	130	133

Во избежание неравномерной передачи нагрузки на колёса и рельсы разность размеров от торца оси до внутренней грани обода допускается для колесной пары не более 3 мм. Колёса, укреплённые на одной оси, не должны иметь разность диаметров более 1 мм, что предотвращает односторонний износ гребней и не допускает повышения сопротивления движению.

Кроме колёсных пар, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ 4835, поставляют также конструкции, выполненные по специальным чертежам и техническим условиям, для вагонов промышленного транспорта, вагонов электро- и дизель- поездов, а также с раздвижными на оси колёсами для эксплуатации на дорогах с различной шириной колеи и др.

В процессе эксплуатации на колёсных парах возникают различные дефекты, которые должны своевременно выявляться и устраняться. Запрещается выпускать в эксплуатацию и допускать к следованию в поездах вагоны после сходов, с трещиной в любой части оси колёсной пары или трещиной в ободе, диске и ступицы колеса, при наличии остроконечного наката на гребне колёсной пары, а также при следующих износах повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава.

Основными неисправностями являются:

1. прокат по кругу катания у грузовых вагонов более 9 мм;
   
2. толщина гребня более 33 мм или менее 25 мм – при измерении на расстоянии 18 мм от вершины гребня;
   
3. ползун (выбоина) более 1 мм на поверхности катания колёс;
   
4. следы контакта с электродом или электросварочным проводом в любой части оси;
   
5. повреждение поверхности катания колеса, вызванное смещением металла («навар»), высотой у колесных пар грузовых вагонов более 1 мм;
   
6. толщина обода колеса по кругу катания менее 22 мм у грузовых вагонов,
   

а также другие неисправности. (Полный список неисправностей колёсных пар, при которых запрещается выпускать вагоны на линию, установлен Правилами технической эксплуатации).

2. Габариты подвижного состава

Одним из главных условий безопасности движения локомотивов, вагонов и иного подвижного состава является предупреждение их соприкосновения со стационарными сооружениями, расположенными вблизи железнодорожного пути, или с подвижным составом, находящимся на соседнем пути. Поэтому стационарные сооружения должны располагаться на определенном расстоянии от пути, а подвижной состав – иметь ограниченное поперечное очертание.

Таким образом, получается два контура: контур, ограничивающий наименьшие допустимые размеры приближения строения и путевых устройств к оси пути – габарит приближения строений; и контур, ограничивающий наибольшие допускаемые размеры поперечного сечения подвижного состава – габарит подвижного состава. Второй расположен внутри первого и между ними имеется пространство (зазоры), за исключением опорных поверхностей колес, где оба контура совпадают.

ГОСТ 9238-83 устанавливает следующие определения для двух рассматриваемых разновидностей габарита.

Габаритом приближения строений железных дорог называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого помимо подвижного состава не должны заходить никакие части сооружений и устройств, а также лежащие около пути материалы, запасные части и оборудование, за исключением частей устройств, предназначенных для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (контактных проводов с деталями крепления, хоботов гидравлических колонок при наборе воды и др.) при условии, что положение этих устройств во внутригабаритном пространстве увязано с частями подвижного состава, с которыми они могут соприкасаться, и что они не могут вызвать соприкосновения с другими элементами подвижного состава.

Габаритом подвижного состава железных дорог называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути (при наиболее неблагоприятном положении в колее и отсутствии боковых наклонений на рессорах и динамических колебаний) как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимальные нормируемые износы.

Пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава (а для двухпутных линий также между габаритами смежных подвижных составов) обеспечивает безопасные смещения подвижного состава и погруженных на нем грузов, которые возникают при движении, а также обусловленные допустимыми отклонениями элементов пути.

Все смещения вагона могут быть сведены к следующим четырем группам:

1. вызываемые возможными отклонениями в состоянии пути – уширение колеи, упругое отжатие рельсов, перекосы и износы шпал и подкладок, упругие осадки шпал и балласта и т. п.;
   
2. динамические колебания вагона, возникающие при его движении;
   
3. обусловленные зазорами и износами ходовых частей и прогибы и осадки рессорного подвешивания от статической нагрузки;
   
4. выносы частей вагона в кривых.
   

При габаритных расчетах учитывают только смещения, возможные при отклонениях, допускаемых нормами содержания вагона и пути. Поскольку размеры габарита приближения строений установлены для прямых участков пути, а в кривых имеются дополнительные уширения, выносы вагона в кривых учитывают только в размерах, превышающих имеющиеся уширения.

В зависимости от способов учета указанных смещений вагонов различают две системы габаритов подвижного состава: строительную и эксплуатационную.

Если пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава предназначено для первых трех групп смещений (см. пп. “a”, “b”, “c”), то устанавливаемый при такой системе учета смещений габарит подвижного состава называется строительным. Если вышеуказанное пространство предусмотрено для первых двух групп смещений (см. пп. “a” и “b”), то получаемый при этом габарит называется эксплуатационным габаритом подвижного состава¹.

Следовательно, строительный габарит подвижного состава представляет собой поперечное очертание, в котором должен помещаться новый ненагруженный вагон, расположенный на прямом горизонтальном пути, когда его продольная ось совпадает с осью пути.

При проверке габаритности проектируемого вагона, называемой вписыванием вагона в габарит, в данном случае необходимо учитывать лишь смещения четвертой группы – выносы в кривых. В результате этого вписывание вагона в строительный габарит подвижного состава отличается простотой, что является достоинством данной системы. Существенный ее недостаток в том, что пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава, установленное по одинаковой для всех вагонов величине смещений третьей группы (см. п. “c”), может для одних вагонов оказаться излишне большим, а для других - недостаточным.

Недоиспользование межгабаритного пространства обусловливает уменьшение ширины и высоты кузова вагона, что снижает экономическую эффективность грузовых и ухудшает комфортабельность пассажирских вагонов. Такое недоиспользование свойственно большей части вагонов, поскольку при построении строительного габарита подвижного состава смещения третьей устанавливают по вагонам с наибольшими разбегами и износами ходовых частей и статическими прогибами (осадками) рессорного подвешивания. Недостаточность межгабаритного пространства, возможная при проектировании вагона с большими нормируемыми износами или большим статическим прогибом (осадкой), чем было учтено при построении этого габарита, означает негабаритность вагона, угрожающую безопасности движения.

18 марта 1960 г. в нашей стране впервые в мире были установлены единые, обязательные для всех железных дорог габариты приближения строений и подвижного состава. Они выгодно отличаются от габаритов зарубежных железных дорог, позволяя создавать вагоны с наибольшим объемом на единицу длины.

ГОСТ 9238-59 и 9238-73 установили шесть единых для вагонов и локомотивов габаритов подвижного состава: Т, 1-Т, 0-Т, 01-Т, 02-Т, 03-Т. ГОСТ 9238-83 изменил обозначения последних четырех габаритов и ввел два новых габарита – Тц и Тпр.

Габарит Т (рис. 1), имеющий наибольшие размеры ширины и высоты, предназначен для вагонов, обращающихся по отдельным замкнутым направлениям реконструируемых дорог СНГ, Балтии и Монгольской республики. По основному контуру, очерченному сплошными линиями 1, строят вагоны электропоездов, а в последние годы – и некоторые грузовые вагоны. Границей размещения на вагонах сигнальных устройств здесь, как и в других габаритах, является линия 3, а неответственных частей (поручней, подлокотников, щитков и др.) – линия 2. По очертаниям, показанным пунктирными линиями, вагоны могут строиться с разрешения Министерства путей сообщения после переустройства зданий, тоннелей и других искусственных сооружений, а для подвижного состава, обращающегося только на территории промышленных предприятий – по разрешению соответствующего министерства или ведомства по согласованию МПС.

Все построенные за последние годы железные дороги, вторые пути, линии, переведенные на электрическую тягу, подвергнутые смягчению профилей и другим видам реконструкции, а также все новые сооружения и устройства в большинстве случаев позволяют эксплуатировать вагоны и локомотивы габарита Т. Однако на сети дорог имеются ранее построенные сложные и дорогие искусственные сооружения (мосты, тоннели, путепроводы), препятствующие применению вагонов габарита Т. Ограничивают использование этих вагонов недостаточная ширина междупутий на некоторых станциях, а также часть сооружений на ряде дорог промышленного транспорта.

Поэтому предусматривается реконструкция таких сооружений и устройств, что позволит перейти к более широкому внедрению подвижного состава габарита Т. Большие затраты, необходимые для этой реконструкции, и сложность ее осуществления обусловили предложения по применению габарита, промежуточного между габаритами Т и 1-Т. Они приводят к уменьшению подобных затрат, а также поэтапному проведению работ с тем, чтобы вагоны габарита Т использовались в начале на отдельных направлениях, а затем по всей сети дорог страны. К таким направлениям отнесены Байкало-Амурская магистраль и прилегающие к ней дороги.

Применение габарита Т позволяет проектировать вагоны с бóльшими объемам на единицу длины, в результате чего повышается погонная нагрузка. Согласно выполненным исследованиям, такое повышение может достигать 40% по сравнению с погонной нагрузкой вагонов габарита 1-Т. Поскольку масса состава поезда пропорциональна погонной нагрузке вагонов, применение габарита Т увеличивает массу поезда при неизменной его длине, в результате чего увеличивается провозная способность железных дорог без больших затрат на удлинение стационарных путей.

Проектирование вагонов по габариту Т позволяет также эффективно использовать увеличение осевой нагрузки, поскольку повышение последней без изменения габаритов подвижного состава приводит к очень малому росту погонной нагрузки. Это объясняется тем, что в большинстве конструкций вагонов допускаемые габаритами размеры используются обычно полностью. Поэтому увеличение объема кузова, необходимое для использования грузоподъемности вагона с повышенными осевыми нагрузками возможно за счет его удлинения, следовательно, масса поезда возрастает незначительно.

Рис. 1


Уровень верха головок рельсов

3

2

1

1500 1500

1200 1200

700 700

1850 1850

1400 1400

1600 1600

1680 1680

50 1875 1875 50

100 100

1 Более точный габарит называют эксплуатационно-статическим, поскольку при этом учитывается положение подвижного состава в покое в отличие от эксплуатационно-ди­намического, определяющего положение подвижного состава в движении. Последняя оценка является более совершенной. Препятствием для применения эксплуатационно-динамического габарита является сложность практического использования динамиче­ских характеристик проектируемого подвижного состава.