КУЗОВ ВАГОНА
Кузов вагона электропоезда является цельнонесущей конструкцией, все элементы которой воспринимают на себя нагрузки от внутривагонного, крышевого и подкузовного оборудования, а также нагрузки, возникающие при движении электропоезда. Кузов вагона представляет собой сварную облегченную конструкцию, выполненную из алюминиевых профилей. В их конструкции предусмотрены элементы для обеспечения крепления оборудования, компонентов и внутренней облицовки. Кузов каждого вагона состоит из остова кузова и изоляции. Остов каждого прицепного промежуточного вагона состоит из нижней рамы, двух боковых стенок, двух торцевых стенок и крыши.
Основным элементом остова кузова вагона является рама. Кроме вертикальных нагрузок от массы кузова и размещенных в нем узлов и оборудования, она воспринимает продольные усилия тяги и торможения. Рама состоит из настила, усиленного по торцам поперечными балками. По консольным частям рамы установлены буферные брусья со стяжными ящиками для установки сцепок, а по бокам — продольные боковины (рис. 1).
Верхняя поверхность рамы образует пол вагона. Боковые и торцевые стенки с оконными и дверными проемами привариваются к нижней раме и свариваются между собой, образуя внутреннее пространство вагона. Сверху к стенкам приваривается цельная крыша.
В конструкции кузова головного моторного вагона 01 (05) торцевая стенка со стороны кабины управления отсутствует. Вместо нее тамбур кабины машиниста отделен от салона вагона перегородкой, а к боковым стенкам приварены передние стойки для крепления стального крэш-модуля. С внешней стороны крэш-модуль декорируется облицовкой, состоящей из фронтальной маски, переднего и верхних фальшбортов, выполненных из полимерных негорючих материалов. В нижней части крэш-модуля установлен путеочиститель.
ТЕЛЕЖКА
Тележка воспринимает тяговые и тормозные усилия, боковые, горизонтальные и вертикальные силы при прохождении неровностей пути и передает их на раму кузова, а также служит для расположения оборудования. Каждый вагон электропоезда опирается на две двухосные тележки, которые подразделяются на моторные и немоторные (рис. 2, 3). Конструктивно каждая тележка состоит из рамы, шкворневого узла с демпфером гашения поперечных колебаний, рессорного подвешивания первой ступени, рессорного подвешивания второй ступени с пневматическими рессорами, торсионной системы стабилизации и демпфера виляния.
Рама тележки служит для передачи нагрузки от кузова на колесные пары, передачи тяговых и тормозных усилий, а также установки на ней колесно-моторного блока и клещевых механизмов тормозной системы. Рама тележки состоит из двух сварных продольных балок коробчатого профиля, соединенных между собой поперечной балкой. Рамы моторных и немоторных тележек различаются наличием на поперечной балке кронштейнов подвески колесно-моторного блока и различной формой кронштейнов подвешивания клещевых механизмов тормозной системы.
Продольные балки моторных тележек имеют кронштейны для монтажа оборудования системы подачи песка. Продольные балки рамы первой по ходу движения поезда моторной тележки имеют кронштейны под установку приемных катушек локомотивной сигнализации (рис. 4).
ШКВОРНЕВОЙ УЗЕЛ
Шкворневой узел (рис. 5) обеспечивает передачу продольных усилий тяги и торможения с рамы тележки на раму остова кузова. Шкворень также ограничивает поперечные перемещения кузова и является опорой для установки демпфера гашения поперечных перемещений. Шкворень является литой алюминиевой конструкцией и крепится к раме остова кузова. На верхней монтажной поверхности шкворня со стороны рамы остова кузова имеются центровочные болты, исключающие возможность неправильной установки шкворня.
На боковых поверхностях в области контакта с упорами буферных устройств передачи продольного усилия и ограничения поперечных перемещений установлены скользуны из нержавеющей стали. Нижняя часть шкворня входит в «окно» поперечной балки рамы тележки. В нижней части шкворня закреплена пластина с износостойкими накладками, являющаяся ограничителем вертикального перемещения.
Ограничитель вертикального перемещения предотвращает выход шкворня из «окна» поперечной балки тележки при подъеме кузова. Передача продольного усилия с рамы тележки на шкворень осуществляется через два резинометаллических буферных устройства, расположенных на кронштейнах поперечной балки рамы тележки. Деформирующее воздействие шкворня на буфер ограничено предохранительным упором.
Поперечные перемещения шкворня в «окне» поперечной балки тележки ограничены резиновыми буферами, которые также имеют металлические предохранительные упоры. Между шкворнем и поперечной балкой рамы тележки установлен демпфер, гасящий поперечные горизонтальные движения между кузовом и тележкой. С одной стороны поперечный демпфер соединен с кузовом вагона через шкворень, с другой — с рамой тележки при помощи консоли.
БУКСОВЫЙ УЗЕЛ
Буксовый узел передает вертикальные нагрузки от массы вагона электропоезда на ось колесной пары, а от колесных пар — на раму тележки боковые и горизонтальные усилия, усилия торможения, а также усилия тяги (только на вагоне 01 и 05). На электропоезде ЭС2Г «Ласточка» применены бесчелюстные буксовые узлы с двухрядным коническим подшипником кассетного типа. Конструкция буксового узла была рассмотрена ранее (см. журнал «Локомотив» № 1, 2023 г.).
РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ
Рессорное подвешивание предназначено для передачи веса вагона электропоезда на шейки осей колесных пар, распределения этого веса равномерно между осями, смягчения ударов, получаемых колесными парами при неровностях пути и уменьшения воздействия электропоезда на путь. Для обеспечения комфорта пассажиров на электропоезде ЭС2Г «Ласточка» применено двухступенчатое рессорное подвешивание. Рессорное подвешивание первой ступени включает в себя цилиндрические рессоры (пружины) и гидравлические демпферы. Рессорное подвешивание второй ступени представляет собой пневматическую подвеску с гидравлическими демпферами гашения колебаний.
Первая ступень рессорного подвешивания расположена между корпусом буксового узла каждой колесной пары и рамой тележки и состоит из комплекта двух цилиндрических винтовых пружин сжатия, образующих единый блок, и гидравлического демпфера (см. рис. 8). Комплект из двух цилиндрических винтовых пружин, установленный в вертикальном положении, удерживается и центрируется двумя опорами — верхней и нижней. Между верхней опорой и рамой тележки установлен комплект регулировочных пружин, используемый при развеске электропоезда.
Между нижней опорой и корпусом буксы установлена многослойная упругая резинометаллическая рессора. За счет применения упругого упора рессорное подвешивание первой ступени имеет прогрессивную характеристику, т.е. её жесткость увеличивается по мере возрастания нагрузки (прогиба) путем воздействия упора на нижнюю опору пружи
ны. Дальнейший прогиб цилиндрических пружин ограничен жестким упором. Применяемый совместно с цилиндрическими пружинами гидравлический гаситель колебаний первой ступени служит для гашения колебаний, возникающих при прохождении колесной парой неровностей пути, и предотвращает их передачу на раму тележки.
Вторая ступень рессорного подвешивания расположена между рамой тележки и кузовом вагона. Она обеспечивает амортизацию и гашение возникающих между ними вертикальных колебаний, а также обеспечивает постоянную высоту кузова вагона независимо от изменяющейся нагрузки (увеличения или уменьшения количества пассажиров в вагоне). Вторая ступень рессорного подвешивания каждой тележки состоит из двух пневматических рессор и двух вертикальных гидравлических демпферов.
Резиновая пневматическая рессора крепится к кузову вагона через адаптер — литую металлическую пустотелую конструкцию, закрепленную на раме остова кузова. Внутренние полости адаптера служат дополнительным объемом сжатого воздуха (100 л) и соединены с внутренним объемом пневматической рессоры через втулку. Один из адаптеров данной системы оборудован предохранительным клапаном, другой — разобщительным краном для выпуска воздуха при техническом обслуживании. Бурт пневматической рессоры при помощи кольца закреплен на крепежной плите, которая, в свою очередь, закреплена на адаптере.
Между крепежной плитой и адаптером устанавливаются регулировочные прокладки, при помощи которых во время сборки выставляется точный горизонтальный уровень кузова вагона. Обратная сторона пневматической рессоры крепится к установочному ободу. Он имеет опору с опорной плитой, на которую опускается кузов вагона при отсутствии сжатого воздуха в пневматической рессоре. На левую и правую боковины рамы тележки устанавливаются опорные плиты, на которые сверху устанавливаются бочкообразные цельнорезиновые страховочные рессоры, выполняющие функции амортизаторов при повреждении пневматических рессор. Воздух из полости под страховочной рессорой выводится через дренажную втулку. Между опорной плитой и рамой тележки установлены регулировочные прокладки.
Правая и левая пневматические рессоры одной тележки образуют единую систему. В систему пневматических рессор одной тележки входят также трубопроводы сжатого воздуха и установленные на них впускной клапан и клапан ограничения хода. Клапаны установлены в контейнере, закрепленном на раме остова кузова вагона в подвагонном пространстве. Оба клапана имеют одинаковую конструкцию — корпус с расположенными в нем впускным и выпускным клапанами, на которые воздействует поршень. Поршень клапана через эксцентрик соединен с рычагом управления, шарнирно связанным с тягой управления. Тяга управления представляет собой регулируемую по длине конструкцию, один конец которой закреплен на поперечной балке рамы тележки, а второй взаимодействует с рычагом управления клапана (рис. 6).
Гашение вертикальных колебаний, возникающих во второй ступени рессорного подвешивания, осуществляется гидравлическими демпферами, установленными между кронштейнами кузова вагона и рамой тележки (по одному с каждой стороны).
Регулировка высоты кузова вагона происходит путем изменения давления в системе пневматических рессор второй ступени подвешивания для удерживания пневматических рессор, на которые опирается кузов вагона, на одной и той же высоте независимо от создаваемой на них нагрузки. В качестве регулятора используется впускной клапан, который в соответствии с изменением нагрузки
на рессору (разницей между заданной длиной тяги управления и фактической высотой рессоры) подает сжатый воздух в рессору, выпускает его из рессоры или блокирует подачу.
При постоянной нагрузке система пневматических рессор находится в уравновешенном положении, впускной клапан перекрывает подачу сжатого воздуха в полость рессоры, находясь в запорном положении. В запорном положении предусмотрен диапазон холостого хода рычага управления клапаном, в результате чего незначительные изменения нагрузки (например, боковые качки) не учитываются, и воздуха не расходуется.
При увеличении нагрузки на пневматическую рессору заданная длина тяги управления становится больше фактической высоты рессоры, и рычаг управления, воздействуя на впускной клапан, открывает доступ воздуха из пневматической магистрали вагона в полость пневматической рессоры. Наполнение рессоры сжатым воздухом прекратится, когда заданная длина тяги управления вновь сравняется с фактической высотой рессоры.
При уменьшении нагрузки на пневматическую рессору заданная длина тяги управления становится меньше фактической высоты рессоры, и рычаг управления, воздействуя на выпускной клапан, открывает выход воздуха из полости пневматической рессоры в атмосферу. Выпуск сжатого воздуха из рессоры прекратится, когда заданная длина тяги управления вновь сравняется с фактической высотой рессоры.
Клапан ограничения хода защищает пневматическую рессору от недопустимого удлинения, чтобы предотвратить превышение максимально допустимого уровня кузова вагона. При его превышении заданная длина тяги управления становится меньше фактической высотой рессоры, и рычаг управления, воздействуя на клапан ограничения хода, открывает выход воздуха из полости пневматической рессоры в атмосферу. Выпуск сжатого воздуха из рессоры прекратится, когда заданная длина тяги управления вновь сравняется с фактической высотой рессоры. Система пневматических рессор в сборе показана на рис. 7.
ТОРСИОННАЯ СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ И ДЕМПФЕР ВИЛЯНИЯ
Торсионная система стабилизации (рис. 8) ограничивает поперечные качания вагона, а при движении по кривым участкам пути предотвращает наклон кузова вагона во внешнюю сторону.
Основным элементом системы стабилизации является торсионный вал, на оба конца которого в горячем состоянии насажены рычаги системы стабилизации (рис. 9) и опорные втулки. Торсионный вал посредством опорных втулок устанавливается в сайлент-блоки кронштейнов кузова вагона. Рычаги и опорные втулки после посадки на торсионный вал представляют собой единую конструкцию, не подлежащую разборке (выпрес-совке).
Связь торсионного вала системы стабилизации с рамой тележки осуществляется через поводки. Каждый поводок состоит из верхней и нижней опор, соединенных между собой тягой. Палец верхней опоры поводка вставляется в
проушину рычага торсиона и крепится с обратной стороны корончатой гайкой. Поводок нижней опоры, представляющей собой сайлент-блок, установлен в кронштейн рамы тележки (рис. 10).
Параллельно поводку системы стабилизации между кронштейном кузова и кронштейном рамы тележки устанавливается гидравлический демпфер второй ступени рессорного подвешивания (см. рис. 8). При следовании электропоезда по участку качание кузова вагона приводит к круговому движению рычага и скручиванию торсиона, что при движении в кривых участках пути предотвращает наклон кузова вагона во внешнюю сторону. Установленный между кузовом вагона и рамой тележки демпфер виляния совместно с системой стабилизации гасит колебания тележек при входе в кривые участки пути и выходе из них.
