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.

Последовательность  сборки и разборки деталей механизма  автосцепки

 
  Перед сборкой осматривают  карман корпуса, где не должно  находиться посторонних предметов  и грязи. После этого подъемник  замка 13 укладывают на опору  14, расположенную внизу на правой  стенке кармана так, чтобы широкий  палец о находился вверху и  был направлен в сторону зева. Затем на шип 12, находящийся  внутри кармана с правой стороны,  навешивают овальным отверстием  и замкодержатель 2 так, чтобы его лапа к выступала в зев. На шип а замка 3 надевают предохранитель 77 таким образом, чтобы его нижнее плечо ж находилось в вырезе замка. Замок вместе с предохранителем вводят внутрь корпуса и укладывают на дно кармана так, чтобы его направляющий зуб д вошел в специальное отверстие. При этом следят за тем, чтобы верхнее плечо е предохранителя 77 обязательно было уложено на полочку 10. 
Это обеспечивается нажатием тонким стержнем на нижнее фигурное плечо ж предохранителя во время установки замка. После этого валик подъемника 75 вставляют с левой стороны в отверстие 16 корпуса автосцепки так, чтобы отверстие в балансире ф находилось вверху. 
  Поворотом за балансир валика подъемника проверяют подвижность деталей механизма автосцепки. Нажатием на замок и лапу замкодержателя проверяют их подвижность. Они должны свободно входить внутрь кармана, а при отпускании возвращаться в прежнее положение. После проверки механизма валик подъемника 15 закрепляют болтом 17, который вставляют обязательно сверху в отверстие прилива корпуса, а снизу на резьбовую его часть одевают запорную шайбу 18 и навинчивают гайку. Лепестки шайбы отгибают на грани гайки, фиксируя ее и предотвращая от самоотворачивания. Разборка механизма осуществляется в обратной последовательности. Затем проверяют действие предохранителя от саморасцепа, пользуясь специальным шаблоном.

Взаимодействие деталей  механизма автосцепки СА-3

 
 Автосцепка СА-3 обеспечивает автоматическое сцепление подвижного состава. Расцепление  осуществляется без захода человека в межвагонное пространство, что создает безопасные условия работы обслуживающему персоналу. До разведения подвижного состава сохраняется расцепленное положение деталей механизма автосцепок, а после разведения механизмы автоматически приводятся к готовности сцепления. В случае ошибочного расцепления предусмотрена возможность восстановления сцепления без разведения подвижного состава. Предусмотрено также положение деталей механизма «на буфер», при котором автосцепки не сцепляются. Это положение используется при производстве маневровых работ, когда подвижной состав перемещается толканием без необходимости его сцепления. 
Надежное сцепление осуществляется при отклонении осей автосцепок по вертикали до 240 мм у новых и до 150 мм у предельно изношенных, но еще отвечающих нормам содержания в эксплуатации. С целью обеспечения надежной работы сцепленных автосцепок при формировании поездов разность высот их осей допускается до 100 мм в грузовых и 50 мм в пассажирских вагонах. Максимальные отклонения продольных осей автосцепок в горизонтальной плоскости (рис. 3.49), при которых в начальный момент соударения происходит автоматическое улавливание, составляет 175 мм. Процесс сцепления происходит следующим образом.  
При соударении вагонов малый зуб корпуса одной автосцепки скользит по направляющей ударной поверхности малого 4 (положение а) или большого 1 (положение б) зубьев, стремясь попасть в зев, и нажимает на выступающую часть замка 3, а затем и на лапу 2 замкодержателя. При незначительном отклонении продольных осей автосцепок или их совпадении замки взаимодействуют друг с другом.

 
  В этих случаях каждый из  замков 1 (рис. 3.50, а) начинает свободно  входить внутрь кармана корпуса,  так как верхнее плечо 3 предохранителя, навешенного на шип 2 замка  1, скользит по полочке 4 и проходит  над упором 5 противовеса 6 замкодержателя. Продвигаясь дальше в зевах, малые зубья перемещают внутрь кармана замки 1, которые перекатываются своей дуговой опорой 9 по наклонному дну кармана 8. Сигнальный отросток 7 при этом выходит из корпуса. Одновременно малые зубья нажимают на лапы 11 и утапливают их, поворачивая замкодержатели вокруг шипов 10, расположенных на вертикальных стенках внутри кармана. При этом противовесы 6 поднимаются и становятся упорами для верхнего плеча 5 предохранителей. Когда малые зубья полностью утопят выступающие части замков 1 и лапы 11 замкодержателей, они начнут скользить по направляющим ударным поверхностям зева и занимать крайнее положение в упор к большим зубьям.

 
  В этот момент замки 1 потеряют  свои опоры (на малые зубья)  и под действием собственной  силы тяжести, перекатываясь дуговыми  опорами 9 по дну кармана 8, выпадут  в образовавшееся пространство  между малыми зубьями, обеспечивая  запирание автосцепок. Вместе с  замками 1 продвинутся в сторону  зевов верхние плечи 3 предохранителей,  скользя по противовесам 6, и упадут  на полочки 4 (рис. 3.50, б), обеспечивая  предохранение автосцепок от  саморасцепа. В таком положении сцепленных автосцепок (см. рис. 3.50, б) замки 1 не могут войти внутрь карманов, так как торцы верхних плеч 3 предохранителей, расположенных на полочках 4, находятся против упоров 5 противовесов б замкодержателей. При этом верхнее положение противовесов 6 обеспечивается постоянным нажатием на лапы 11 замкодержателей малыми зубьями сцепленных автосцепок. В положении сцепления сигнальные отростки 7 замков 1 не выступают наружу. 
  Процесс расцепления осуществляется человеком путем поворота против часовой стрелки рукоятки расцепного рычага, что посредством соединительной цепочки приводит к повороту валика подъемника 6 (рис. 3.51, а) и одетого на его квадратную часть подъемника 7.

 
  В начальный момент широкий  палец 1 подъемника 7 нажмет на  нижнее фигурное плечо 8 предохранителя  и поднимет с полочки 3 верхнее  его плечо 2 выше упора противовеса  4 замкодержателя. Таким образом, произойдет выключение предохранителя от саморасцепа. При дальнейшем повороте валика подъемника 9 (рис. 3.51, б), а следовательно, и подъемника 13, его широкий палец 5 нажмет на выступ 5 замка 1, который, перекатываясь по днищу 11 своей дуговой опорой 12, войдет внутрь кармана. При этом верхнее плечо 6 предохранителя скользит по верху противовеса 7 замкодержателя, не препятствуя уходить замку 1 внутрь. Одновременно подъемник 13, поворачиваясь, своим узким пальцем 4 нажимает на горизонтальную грань 3 расцепного угла замкодержателя и приподнимает его на шипе 2 благодаря овальному отверстию. 
Сигнальный отросток 10 замка 1 начинает выходить из корпуса. Заключительный этап расцепленного состояния автосцепок характерен тем, что узкий палец 4 подъемника 8 (рис. 3.51) заскакивает за вертикальную грань 3 расцепного угла замкодержателя 2, который опускается вниз и опирается на шип 1. Такое расцепленное состояние (рис. 3.52) будет сохраняться до разведения вагонов, так как замок 10 посредством выступа 6 через широкий 5 и узкий 4 пальцы подъемника 8 опирается на вертикальную грань 3 расцепного угла замкодержателя 2, лапа 11 которого, в свою очередь, взаимодействует с малым зубом соседней автосцепки. Сигнальный отросток красного цвета 7 замка 10 выступает из корпуса, указывая на то, что автосцепки расцеплены.

 
  Если автосцепки ошибочно  расцеплены, то можно восстановить  сцепленное состояние деталей  механизма без разведения вагонов.  С этой целью необходимо тонким  стержнем через нижнее отверстие  в корпусе нажать на лапу 11 замкодержателя 2, который благодаря овальному отверстию приподнимется на шипе 1. Горизонтальная грань 9 окажется выше верха узкого пальца подъемника 8, который, потеряв опору (вертикальную грань 3), под действием силы тяжести балансира валика подъемника и давления со стороны выступа 6 упадет в горизонтальное положение. 
  Замок 10 окажется свободным и выпадет в зев под действием собственной силы тяжести. При положении «на буфер» рукоятка расцепного рычага укладывается на полочку кронштейна. В результате цепочка расцепного привода всегда будет натянута, а подъемник 8 постоянно находиться в вертикальном положении. Следовательно, замок 10 посредством широкого пальца 5 подъемника 8 и выступа 6 будет располагаться внутри кармана. Таким образом, при соударении автосцепок они не будут сцепляться. 
  Для восстановления готовности к сцеплению автосцепок необходимо рукоятку расцепного рычага установить в вертикальное положение, сняв ее с полочки кронштейна.

8.1. Назначение  поглощающих аппаратов 
  Поглощающие аппараты предназначены гасить часть энергии удара, уменьшая продольные растягивающие и сжимающие усилия, передающиеся на раму кузова вагона через автосцепку. Принцип их действия основан на возникновении в аппарате сил сопротивления и преобразовании кинетической энергии соударяющихся масс в другие виды энергии. По типу рабочего элемента, создающего силы сопротивления, поглощающие аппараты бывают: пружинные, пружинно-фрикционные, с резинометаллическими элементами, гидравлические и др. Пружинные аппараты не нашли широкого применения в вагонах из-за большой отдачи пружин и невозможности получить высокую энергоемкость в ограниченных габаритах в конструкциях вагонов. Они применяются лишь в буферных устройствах.

Рис.3.53  Расположение поглощающего аппарата (поз.10) на вагоне ( вид снизу)

8.2. Пружинно-фрикционные  аппараты 
 Пружинно-фрикционные аппараты автосцепки получили наибольшее распространение в вагонах из-за простоты и возможности их проектирования с удовлетворительными параметрами. Основная часть подвижного состава российских железных дорог оснащена пружинно-фрикционными поглощающими аппаратами шестигранного типа — аппаратами Ш-1-ТМ, которыми оборудовались четырехосные грузовые вагоны постройки до 1979 г., а затем преимущественно аппаратами Ш-2-В. Восьмиосные вагоны оснащались аппаратами типа Ш-2-Т и Ш-4-Т, имеющими отличие в габаритных размерах (Ш — шестигранный, Т — термически обработанный, М — модернизированный, В — взаимозаменяемый). Эти аппараты сходны между собой по конструкции и различаются в основном параметрами: энергоемкостью, ходом, первоначальной и конечной силой сжатия. 
  Пружинно-фрикционные аппараты шестигранного типа (рис. 3.54, а) состоят из корпуса 1 с шестигранной горловиной, в которой размещены нажимной конус 7 и три клина 6. Внутри корпуса поставлена двухрядная пружина: наружная 4 и внутренняя 3, сверху которой уложена нажимная шайба 5. С целью увеличения высоты пружины у аппаратов Ш-2-В, Ш-2-Т и Ш-4-Т отсутствует нажимная шайба.

 
  Из анализа силовой характеристики (диаграммы) (рис. 3.54, б), показывающей  зависимость между силой нажатия  T в МН и величиной сжатия  аппарата в мм, действие пружинно-фрикционных  аппаратов сводится к следующему. Точка А диаграммы соответствует  силе, возникающей от предварительного  сжатия стяжным болтом 2, а точка  В — усилию конечного сжатия  при полном ходе X аппарата, когда  нажимной конус 7 (см. рис. 3.54, а)  полностью входит в корпус 1.При  превышении силы предварительного  сжатия (Т. А ), действующей на  нажимной конус 7, фрикционные  клинья 6, прижимаясь к внутренней  поверхности горловины, перемещаются  внутрь корпуса 1, передавая усилия  на пружины 3 и 4 через нажимную  шайбу 5. Давление клиньев на  горловину корпуса возрастает  по мере сжатия пружин, а следовательно,  увеличиваются силы трения между  трущимися поверхностями и силы  сопротивления аппарата до величины, соответствующей точке В на  диаграмме (см. рис. 3.54, б). 
  После уменьшения сжимающей силы до величины, соответствующей точке С, клинья остаются неподвижными вследствие удержания их силами трения. Дальнейшее уменьшение силы приведет к восстановлению (отдаче) аппарата за счет упругих сил пружин, которые по величине превышают силы трения клиньев о корпус. В точке Е диаграммы аппарат полностью восстановится и будет готов к восприятию следующего удара. Для того чтобы клинья при перемещении не перекашивались и не смещались в сторону, они сделаны в форме угла, а горловина корпуса аппарата выполнена шестигранной формы, т.е. клинья перемещаются по направляющим. Для облегчения восстановления аппарата грани горловины корпуса выполнены с уклоном 2° в наружную сторону. 
  Основные параметры аппарата определяют по его диаграмме: площадь OABD — энергоемкость; АВСЕ — необратимо поглощаемая энергия; OECD — потенциальная энергия деформации пружин, преодолевающая работу сил трения и возвращающая детали в исходное положение. После сборки аппарата и сжатия его под прессом на стягивающий болт навинчивают гайку, под которую ставят временную подкладку толщиной 10 мм, что обеспечивает свободную постановку его на вагон, а после первого удара в автосцепку и выпадания подкладки аппарат занимает нормальное положение в распор между задними и передними упорами. 
  Пружинно-фрикционный аппарат типа Ш-6-ТО-4 разработан для грузового четырехосного подвижного состава. Он состоит из корпуса 4 (рис. 3.55), выполненного за одно целое с тяговым хомутом, отъемного днища 9, нажимного конуса 1, трех фрикционных клиньев 2, опорной шайбы 3, наружной пружины б, двух внутренних пружин 7, между которыми установлена промежуточная шайба 5, и стяжного болта с гайкой 8. Аппарат Ш-6-ТО-4 имеет шестигранную схему фрикционного узла и принцип действия по типу рассмотренных выше конструкций. Он взаимозаменяем с аппаратами Ш-1ТМ и Ш-2-В по установочным размерам. Однако при установке данного аппарата в вагоны прежней постройки требуется модернизация упоров, обеспечивающих свободное размещение между ними съемного днища.

 
  Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4У (рис. 3.56) является вариантом предыдущего типа. Его особенностью является то, что в конструкции отсутствует стяжной болт с гайкой. Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4У состоит из корпуса 1, изготовленного совместно с хомутовой частью, имеющей упоры 2, упорной плиты 3, конуса 4, фрикционных клиньев 5, размещенных в горловине б корпуса аппарата, и пружин 11 и 12, предварительно сжатых съемным днищем 10. В сжатом состоянии через вырез 7 закладываются сухари 9, которые после снятия монтажной нагрузки посредством заплечиков 8 и буртиков 13 (рис. 3.56, 6) корпуса фиксируют днище, удерживающее все детали в собранном состоянии аппарата. 

 

Пружинно-фрикционный поглощающий  аппарат ПМК-110А с металлокерамическими элементами (рис. 3.57) применяется в рефрижераторном подвижном составе, платформах для перевозки контейнеров и частично восьмиосных вагонах.

 

 В аппарате ПМК-110А  в целях повышения энергоемкости  и стабильности характеристик  в качестве фрикционных элементов  применены металлокерамические  пластины. Он состоит из корпуса  10, наружной 8 и внутренней 7 пружины,  опорной пластины 6, фрикционных  клиньев 4, нажимного конуса 2. Между  боковыми стенками корпуса 10 и  неподвижными пластинами 5 размещаются  подвижные пластины 1. Детали аппарата  фиксируются стяжным болтом 9 с  гайкой 3. 
  Поглощающий аппарат типа ПФ-4 (рис. 3.58) состоит из корпуса 6 коробчатого сечения, выполненный в виде единой отливки с тяговым хомутом. 
В корпусе размещен сменный фрикционный узел, взаимодействующий через центральную опорную плиту 7 с подпорным комплектом. Фрикционный узел состоит из распорного клина 12, опирающегося своими наклонными поверхностями на подвижные клинья 2 подвижных плит 1, установленных подвижно в продольном направлении на поперечных ребрах корпуса, неподвижных клиновых вкладышей 5 и боковых вкладышей 3, отбойной пружины 4 и центральной опорной плиты 7. Подпорный комплект аппарата включает в себя силовые наружную 9, внутренние 10 пружины с промежуточной шайбой 8, размещаемые в удлинителе 11, который монтируется в корпусе через отверстие в днище. Работа аппарата характеризуется высокой скоростью приработки и для условий эксплуатации оценивается периодом 0,5—1 год.

 
  Работа аппарата сводится  к следующему. При действии продольной  сжимающей силы от корпуса  автосцепки через упорную плиту  распорный клин 12 перемещает подвижные  клинья 2 относительно неподвижных  клиновидных вкладышей 5. От подвижных  клиньев 2 уси¬лие передается на центральную опорную плиту 7, которая, перемещаясь совместно с подвижными клиньями 2, сжимает силовые пружины 9 и 10. В момент соприкосновения упорной плиты с торцами подвижных плит 1 они начинают продвигаться, в результате чего сила сопротивления возрастает с большей интенсивностью. Отбойная пружина 4 обеспечивает отжатие распорного клина 12 от подвижных клиньев 2 на обратном ходе аппарата при уменьшении продольных усилий, исключая заклинивание аппарата на ходе восстановления. 
Поглощающий аппарат типа ПГФ-4 имеет аналогичную конструкцию с аппаратом ПФ-4 и отличается от него наличием гидроусилителя (рис. 3.59), размещенного в наружной силовой пружине удлинителя.

Назначение, типы и устройство рам грузовых вагонов