[04-2022] Рельсовый автобус РАЗ «ОРЛАН»: устройство экипажной части
 

Рельсовый автобус РАЗ «ОРЛАН»: устройство экипажной части

Д.О. ЗАКУТНЫЙ, инженер, Московская обл.

Тележки вагонов рельсового автобуса РАЗ «Орлан» предназначены для приведения его в движение, направления его движения по рельсовому пути с обеспечением минимального сопротивления и необходимой плавности хода, распределения и передачи всех нагрузок от кузовов вагонов на железнодорожный путь, а также восприятия тяговых и тормозных усилий, боковых, горизонтальных и вертикальных сил при прохождении неровностей пути.
По наличию в тележке тяговой передачи гидродинамического привода они подразделяются на моторные (с тяговой передачей) и немоторные. Экипажная часть головных вагонов моделей 753.10 и 753.11 состоит из одной моторной и одной немоторной двухосных тележек, прицепных промежуточных вагонов модели 753.20 — из двух немоторных тележек.


Технические характеристики тележек приведены в табл. 1. Общий вид и устройство моторной тележки показано на рис. 1.
Немоторная тележка отличается конструкцией центральной балки и расположением задней концевой балки рамы, перевернутой к низу относительно расположения задней концевой балки моторной тележки (в связи с отсутствием необходимости прохождения входного карданного вала от силовой установки к двухступенчатому редуктору). Также отличия состоят в отсутствии тяговой передачи гидродинамического привода (осевые редукторы и карданные валы), страховочных устройств (уловителей) карданных валов, оборудования системы смазки гребней первой колесной пары и опорно-регулировочных устройств системы пескоподачи.


Каждая тележка состоит из следующих основных узлов и механизмов:

• рамы с приварными кронштейнами;
• двух колесных пар;
• двухступенчатого рессорного подвешивания: буксового (первая ступень) и центрального (вторая ступень);
• тяги связи кузова с тележкой;
• четырех тормозных устройств (блок-тормозов);
• осевых датчиков противоюза ОДМ-2 (одного на моторной тележке; двух на немоторной тележке);
• четырех термодатчиков контроля нагрева букс;
• воздуховодов пневматических магистралей блок-тормозов; деталей пневмо- и электромонтажа.

На одной из букс каждой оси колесной пары немоторной тележки дополнительно установлен датчик угла поворота ДПС-У-14.06 из комплекта БЛОК-М.
Рама тележки — основной несущий узел тележки, предназначенный для передачи и распределения вертикальной нагрузки на колесные пары, восприятия тяговых и тормозных усилий, а также для размещения основного и дополнительного оборудования тележки.
Рамы моторных и немоторных тележек вагонов — сварной конструкции замкнутой конфигурации. Они состоят из двух продольных боковых балок, одной центральной балки и двух концевых балок. Балки рам тележек сварены из стальных листов и имеют коробчатое сечение. Общий вид и конструкция рам моторных и немоторных тележек показаны на рис. 2.


В конструкции каждой рамы моторной и немоторной тележек предусмотрены различные кронштейны, втулки, приварные детали электро- и пневмомонтажа для установки и крепления оборудования тележки:

• на продольных балках приварены кронштейны крепления букс, блок-тормозов, буксовых, центральных и горизонтальных гасителей колебаний, регулировочных тяг регуляторов положения кузова, страховочных скоб буксового подвешивания, транспортировочные кронштейны;
  
• на центральной балке приварены фланцы опор пневморессор, вварена втулка для установки шкворня связи кузова с тележкой и кронштейны крепления пневматических резервуаров.

Колесные пары предназначены для направления движения каждого вагона рельсового автобуса по рельсовому пути, передачи нагрузок от вагонов на рельсы, а также для преобразования крутящего момента от входного карданного вала моторных тележек в поступательное движение вагонов рельсового автобуса.


Колесные пары вагонов рельсового автобуса подразделяются на колесные пары с осевыми редукторами (на моторных тележках) и колесные пары немоторных тележек. Технические характеристики колесных пар приведены в табл. 2. Общий вид и устройство колесных пар моторных и немоторных тележек показаны на рис. 3.
Каждая колесная пара состоит из оси, двух цельнокатаных колес и двух букс. На ось каждой колесной пары моторных тележек напрессован редуктор тяговой передачи.
Ось каждой колесной пары имеет несколько участков с различными диаметрами:
буксовые шейки, служащие опорными поверхностями для буксовых подшипников;
предподступичные части, служащие для смягчения перехода от подступичных частей к шейкам оси (кроме того, на эти части напрессовываются уплотняющие детали букс);
подступичные части, на которые напрессовывают ступицы колес; среднюю часть.
Кроме того, на осях колесных пар моторных тележек в средней части имеются шейки под опорные подшипники редуктора и ступицу шестерни.
На оси каждой колесной пары жестко (на прессовой посадке) закреплены цельнокатаные стальные колеса, имеющие диск, который соединяет ступицу с ободом. У одного края обода колеса, обращенного внутрь колесной пары, имеется гребень, предохраняющий колесную пару от схода с рельсов.
Внешняя поверхность обода колеса (поверхность катания) сделана двойной конической с различными конусностями. Двойная конусность позволяет колесной паре самоустанавливаться в рельсовой колее на прямых участках пути и улучшает условия прохождения кривых, уменьшая пробуксовку и износ обода. С внешней стороны обода каждого колеса имеется канавка, предназначенная для контроля предельного износа колеса.
Для контроля взаимного положения колес относительно оси при эксплуатации рельсового автобуса на ступицах колес и подступичных частях оси нанесены контрольные полосы красного цвета. В ступице каждого колеса выполнено резьбовое отверстие, закрываемое пробкой 19 (см. рис. 3), предназначенное для подсоединения трубопровода подачи масла под давлением в зону соединения колеса с осью при расформировании колесной пары (т.н. маслосъем).
На осевых шейках каждой колесной пары установлены буксы. Буксы служат для соединения колесной пары с рамой тележки и передачи нагрузки от веса вагона на шейки осей колесных пар. Буксы также воспринимают тяговые и тормозные усилия от колесных пар и передают их на раму тележки. Кроме того, корпус буксы защищает шейку оси и подшипники от влаги и грязи. Он заполнен смазкой, необходимой для нормальной работы подшипников.
Корпус буксы выполнен в виде рычага, на одном конце которого установлен резинометаллический шарнир, который своим валиком крепится к кронштейну на продольной балке рамы тележки, а второй конец рычага с приливом служит для установки комплекта пружин буксового подвешивания и крепления буксового демпфера.
Каждая букса имеет два цилиндрических роликовых подшипника 33 и 35 (см. рис. 3) с установленными между ними промежуточными дистанционными кольцами: малым 34 и большим 28. Смазка удерживается в буксе при помощи лабиринтного кольца 40, воротника 29, крышки 31 и тарельчатой шайбы 30.
На буксах расположены масленки 22, через которые пополняется смазка. Букса удерживается от осевых перемещений через тарельчатую шайбу 30 и упорное внутреннее кольцо 42 четырьмя болтами 24. Под болты 24 установлена стопорная шайба 25, которая предохраняет их от отворачивания.
На буксах колесных пар всех тележек предусмотрены места под установку датчиков перегрева букс (термодатчиков). Также конструкция букс обеспечивает установку осевых датчиков противоюза и датчиков угла поворота.
Рессорное подвешивание служит для передачи веса вагона рельсового автобуса на шейки осей колесных пар, распределения этого веса равномерно между осями, смягчения ударов, получаемых колесными парами при неровностях пути и уменьшения воздействия вагона на путь.

Для обеспечения комфорта пассажиров на каждой тележке применено двухступенчатое рессорное подвешивание. Первая ступень (буксовое подвешивание) включает цилиндрические рессоры — пружины и гидравлические демпферы. Вторая ступень рессорного подвешивания (центральное подвешивание) представляет собой пневматическую подвеску с гидравлическими демпферами гашения колебаний.
Буксовое подвешивание является первой ступенью рессорного подвешивания тележки и предназначено для передачи вертикальных, боковых и продольных усилий, возникающих при движении вагона рельсового автобуса по рельсовой колее, снижения динамических усилий и ударных нагрузок от колесной пары на раму тележки и уменьшения динамического воздействия колес на рельсы.
На каждой тележке предусмотрены четыре узла буксового подвешивания, расположенные между корпусом буксы каждой колесной пары и рамой тележки. Буксовое подвешивание обеспечивается резинометаллическим сферическим шарниром, связывающим буксу колесной пары с рамой тележки с одной стороны, и комплектом буксовых пружин с демпфером (гасителем колебаний), установленными между буксой колесной пары и рамой тележки, с другой стороны.
Комплект буксовых пружин, установленный в вертикальном положении на нижней опоре прилива корпуса буксы, состоит из двух винтовых цилиндрических пружин сжатия (наружной и внутренней) разного диаметра с противоположным направлением навивки.
вставленных друг в друга. На верхние витки пружин через верхнюю опору и прокладку опирается рама тележки. При установке комплекта буксовых пружин на тележку их подбор производится по маркировке пружин.
Буксовый демпфер (гаситель колебаний) предназначен для гашения колебаний, возникающих между колесной парой и рамой тележки при движении вагона.
Центральное подвешивание является второй ступенью рессорного подвешивания тележки и предназначено для опоры кузова вагона на тележку, снижения динамических усилий и ударных нагрузок от рамы тележки к кузову, гашения вертикальных и горизонтальных колебаний, возникающих между ними при движении вагона рельсового автобуса по рельсовой колее.
Центральное подвешивание каждой тележки расположено между рамой тележки и кузовом вагона и состоит из:

• > пневморессорного пневматического подвешивания, содержащего две резинометаллические рессоры (пневморессоры) и два пневматических резервуара, которые установлены на центральной балке рамы тележки;
• > пневматического оборудования системы высоторегулирова-ния (управления пневмоподвешиванием) кузова;
• > двух центральных (вертикальных) и двух горизонтальных демпферов (гасителей колебаний или гидродемпферов).

Кузов каждого вагона устанавливается на пневморессоры, которые своими вкладышами входят в направляющие стаканы шкворневых балок рамы кузова.

Основным элементом пневморессоры является резинокордная оболочка диафрагменного типа, заполняемая сжатым воздухом. Воздух поступает в резинокордную оболочку из напорной магистрали пневмосистемы вагона через вкладыш. Внутри пневморессоры установлена аварийная резинометаллическая опора, на которую опирается верхняя плита при отсутствии давления воздуха в пневморессоре. Резинокордные оболочки своей деформацией в горизонтальном направлении обеспечивают поворот тележки относительно кузова. Каждая пневморессора непосредственно связана с пневморезервуаром через соединительную трубу.
Демпферы (гидравлические гасители колебаний или гидродемпферы) предназначены для рассеивания энергии (гашения) механических колебаний кузова вагона и тележек, возбуждаемых неровностью пути при работе рессорного подвешивания.
Центральные (вертикальные) демпферы крепятся одним концом к продольным балкам рамы тележки, а другим — к раме кузова вагона и предназначены для гашения вертикальных колебаний кузова при движении вагона.
Горизонтальные демпферы крепятся одним концом к продольным балкам рамы тележки, а другим — к раме кузова вагона и предназначены для гашения поперечных колебаний кузова при движении вагона.
Буксовые демпферы крепятся одним концом к буксам колесных пар, а другим — к раме тележки и предназначены для гашения вертикальных колебаний рамы тележки при движении вагона. Для обеспечения перемещений кузова вагона относительно рамы тележки и рамы тележки относительно колесных пар в узлах крепления демпферов используются резинометаллические шарниры, запрессованные в проушины корпусов демпферов.
Связь каждой тележки с рамой кузова вагона осуществляется продольной тягой, которая воспринимает тяговые, тормозные усилия и передает их на кузов вагона.
Тяга связи кузова с тележкой состоит из трубы и двух проушин. Один конец тяги крепится через валик сферического резинометаллического шарнира двумя крышками и болтами к кронштейну на раме кузова вагона. Другой конец тяги через сферический резинометаллический шарнир крепится к вертикальному шкворню, запрессованному во втулку на центральной балке рамы тележки, и зафиксирован сверху центральным упором. По конструкции тяги связи передней и задней тележек одинаковы и отличаются только длиной шкворней в узлах крепления к центральным балкам рам тележек.


Центральный упор, установленный на шкворне и зафиксированный на нем гайкой с фиксатором, служит для ограничений поперечных смещений кузова по отношению к тележке и для аварийного поднятия кузова вагона вместе с тележкой. При поперечных перемещениях кузова центральный упор упирается боковыми цилиндрическими поверхностями в резинометаллические боковые упоры (ограничители хода), установленные на раме кузова вагона. Зазор между центральным и каждым боковым упором должен быть в пределах 15 + 1 мм.
Связь центрального упора тележки с рамой кузова при аварийном его поднятии осуществляется штангой, закрепленной двумя крышками к шкворневой балке рамы кузова с помощью болтов.
Тяговая передача моторной тележки является исполнительным механизмом гидродинамического привода и состоит из входного (ведущего) карданного вала 4 (рис. 4), двухступенчатого редуктора 3, межосевого карданного вала 2 и одноступенчатого редуктора 1. В режиме тяги редукторы через карданные валы передают вращающий момент от двигателя и гидропередачи к колесным парам. В режиме гидродинамического торможения передают тормозной момент.
Передача крутящего момента в тяговой передаче осуществляется по схеме: входной (ведущий) карданный вал — двухступенчатый редуктор — ось второй колесной пары — межосевой карданный вал — одноступенчатый редуктор — ось первой колесной пары моторной тележки.
На колесных парах моторной тележки применяются два типа осевых редукторов: двухступенчатый (проходной) и одноступенчатый.
Двухступенчатый осевой редуктор (см. рис. 4) второй колесной пары моторной тележки предназначен для передачи крутящего момента от гидропередачи к одноступенчатому редуктору и на ось колесной пары (с уменьшением частоты вращения и увеличением крутящего момента общим передаточным отношением 3,32).
Тип зубчатой передачи — косозубая цилиндрическая. Редуктор соединен входным карданным валом непосредственно с гидропередачей с одной стороны и межосевым карданным валом с одноступенчатым редуктором с другой.
Одноступенчатый осевой редуктор (см. рис. 4) первой колесной пары моторной тележки предназначен для передачи крутящего момента от двухступенчатого редуктора на ось колесной пары (с уменьшением частоты вращения и увеличением крутящего момента передаточным отношением 2,78). Тип зубчатой передачи — коническая, с круговым зубом.

Заправка масла в редукторы производится через заправочные отверстия до нижних кромок отверстий. Контроль уровня масла в эксплуатации выполняют по щупу на пробке заправочного отверстия. Слив масла из редукторов осуществляется через сливные отверстия. Сливная пробка снабжена магнитной вставкой.
Реактивная тяга предназначена для восприятия и передачи реактивных сил, возникающих на редукторе при передаче крутящего момента от гидропередачи к колесной паре, на раму тележки. Реактивная тяга представляет собой соединительную трубу 15 (см. рис. 4), которая одним концом крепится к корпусу редуктора с помощью резинометаллического шарнира 14, а другим укреплена через резинометаллический шарнир 16 к кронштейну реактивной тяги 22, который закреплен на шкворне (стяжке) 27 на центральной балке рамы тележки.
Шкворень 27 кронштейна реактивной тяги 22 установлен внутри втулки 28, вваренной в центральную балку рамы тележки. Шарниры в реактивной тяге обеспечивают свободное перемещение осевого редуктора при колебаниях колесной пары относительно рамы тележки. Реактивные тяги одноступенчатого и двухступенчатого редукторов по конструкции одинаковы.
Благодаря установке реактивных тяг горизонтально при вертикальных колебаниях вагона фланцы осевых редукторов и фланцы прикрепленных к ним карданных передач практически сохраняют горизонтальное положение. Этим обеспечивается более равномерная передача крутящего момента от гидропередачи к колесным парам и улучшаются условия работы карданных валов. Кроме того, при
горизонтальном расположении реактивных тяг не происходят перегрузка и разгрузка колесных пар при действии силы тяги, чем улучшаются условия сцепления колес с рельсами и снижается нагрузка на путь.
Карданные валы служат для передачи крутящего момента от гидропередачи силовой установки к двухступенчатому (промежуточному) и одноступенчатому редуктору моторной тележки. Карданные валы подразделяются на входной 4 и межосевой 2. Конструктивно входной и межосевой карданные валы выполнены одинаково и отличаются только длиной. Для предохранения от падения на путь карданных валов на раме силовой установки и на раме тележки установлены страховочные устройства — уловители. Карданные валы динамически балансируются.

В карданном вале применены жесткие карданные шарниры (карданы) неравных угловых скоростей открытого типа. Каждый такой шарнир состоит из двух вилок — вилки 38 с фланцем и скользящей вилки 36 со шлицевым валом с одной стороны карданного вала и вилки 30 с фланцем, вилки 32 — с другой. В расточках вилок установлены крестовины 31 и 37, относительно шипов которых вилки могут поворачиваться. Возможность поворота вилок относительно взаимно перпендикулярно расположенных шипов крестовины обеспечивает передачу вращения (крутящего момента) от одной вилки к другой при переменном угле между ними.
Вилки 30, 38 фланцами крепятся к фланцам редукторов (гидропередачи). Скользящая вилка 36 со шлицевым валом и втулкой 35 соединяется с шлицевой втулкой 34 трубы 33. В скользящую вилку ввернута пресс-масленка 39 для смазывания шлицевого соединения. Шлицевое соединение карданного вала герметичное. Смазка во внутренней полости вала удерживается от вытекания заглушкой скользящей вилки, а также уплотнением 42 между шлицевой втулкой 34 и втулкой 35.
Шарнирное соединение вилок с крестовиной выполнено на игольчатых подшипниках. В стакане размещены игольчатые подшипники, внутренней беговой поверхностью которых служат шипы крестовины. Каждый стакан подшипника крестовины зафиксирован в вилке от проворачивания и смещения в осевом направлении. Через сверления в шипах крестовины к подшипникам подводится смазка. В центре крестовин имеются масленки 40,41.
Тележки вагонов рельсового автобуса оборудованы пневматическими колодочными (фрикционными) тормозами с односторонним нажатием колодок на поверхность катания колес.
Пневматический колодочный тормоз рельсового автобуса РАЗ представляет собой моноблочную конструкцию (блок-тормоз), включающую в себя тормозной цилиндр, рычажный механизм, тормозную колодку, авторегулятор положения (зазора) тормозной колодки относительно колеса. Размещение на тележке, общий вид и устройство блок-тормозов показаны на рис. 5.


На каждой тележке установлены четыре блок-тормоза. Блок-тормоза подвешены на кронштейнах продольных балок рамы тележки. Тормозная колодка — полуметаллическая с сетчато-проволочным каркасом и чугунной вставкой.
Два блок-тормоза, расположенные по диагонали на каждой тележке вагонов, оборудованы дополнительно стояночными пневмопру-жинными камерами для обеспечения стояночного торможения.
Блок-тормоза с пневмопружинной стояночной камерой дополнительно оснащены устройствами аварийного ручного отпуска стояночных тормозов, рукоятки 16 (см. рис. 5) с тросами 15 которых выведены и закреплены на кронштейнах продольных балок рамы тележки. Для аварийного ручного отпуска стояночного тормоза блок-тормоза необходимо откинуть вверх скобу и вынуть стержневой фиксатор, потянуть рукоятку до упора. Затем задвинуть рукоятку обратно, установить стержневой фиксатор и закрыть скобу.
На головных вагонах рельсового автобуса РАЗ установлена система пескоподачи, предназначенная для дозированной подачи песка в место контакта рельсов с колесами первой по ходу движения колесной пары моторной (приводной) тележки головного вагона при необходимости увеличения сцепления колес с рельсами. Песок применяют для предупреждения боксования колесной пары при трогании рельсового автобуса с места и наборе скорости либо движении по подъему (особенно при замасленных, влажных или обледеневших поверхностях рельсов), а также для исключения заклинивания колесной пары (юза) при торможении.
Система пескоподачи установлена на каждом головном вагоне и включает в себя воздухопроводы, разобщительный кран, фильтр воздухопровода, электропневматический клапан, два песочных бункера (песочницы) вместимостью около 40 кг каждый, две форсунки песочниц, два резиновых песковода с наконечниками (инжекторами) и два опорно-регулировочных устройства песководов.
Подача песка осуществляется дистанционно в режиме ручного или автоматического управления подачей питания на электропневматический вентиль КЭПЗ. Ручное управление подачей песка производится нажатием и удержанием кнопки «Песок» на пульте машиниста. Автоматическая подача песка осуществляется по команде от системы управления рельсового автобуса, при экстренном торможении краном машиниста или контроллером машиниста и скорости движения более 10 км/ч.
Песок в форсунки подается самотеком через патрубки из песочных бункеров, расположенных под рамой кузова головного вагона с каждой ее стороны возле первой колесной пары приводной тележки. Для предотвращения попадания влаги в песок заправочные горловины бункеров закрываются герметичными крышками. Каждый бункер в нижней части торцевой стенки имеет смотровое окно из закаленного стекла, предназначенного для визуального контроля минимального уровня песка.

Для снижения интенсивности износа гребней колесных пар и боковых граней рельсов, а также снижения энергопотребления
путём уменьшения сил сопротивления движению на рельсовом автобусе РАЗ применен автоматический гребнесмазыватель АГС10, предназначенный для циклического нанесения пластической смазки в зону переходного радиуса между поверхностью катания и гребнем каждого колеса первой по ходу движения колесной пары передней тележки при движении рельсового автобуса.
Подача смазочного материала производится на гребни через программируемые периодические интервалы пути, которые автоматически изменяются в зависимости от наличия поворотов и скорости движения. Для выбора оптимального количества смазочного материала, подаваемого на километр пути, режимы работы гребнесмазывателя могут оперативно корректироваться при изменении условий эксплуатации.
Гребнесмазыватель работает в трех режимах:

• режим обмена информации с системой управления СКИФ-РА;
• автоматический режим, применяемый при движении рельсового автобуса вперед, при котором работает гребнесмазыватель, расположенный в головном вагоне (гребнесмазыватель хвостового вагона, соответственно, смазку в этот момент не подает);
• полуавтоматический (ручной) режим, используемый во время стоянки рельсового автобуса для проверки работоспособности гребнесмазывателя и правильности расположения форсунок относительно гребней колес.

Автор выражает признательность работникам Северной дирекции моторвагонного подвижного состава ОАО «РЖД», ГП «Крымская железная дорога», Управлению эксплуатации подвижного состава АО «Центральная пригородная пассажирская компания» за консультации и предоставление ряда материалов.