Подвижной
состав метрополитена
Вагоны типа Д
Глава II
КУЗОВ
Кузов – цельносварной конструкции; несущими частями его являются рама, каркас и наружная обшивка. В оборудование кузова входят также пол, внутренняя отделка и потолок, перегородка кабины машиниста, двери, окна, вентиляция, поручни, диваны и арматура освещения.
4. Рама кузова
Рама кузова, общий вид которой показан на рис. 12, состоит из сваренных между собой в одно целое двух боковых продольных поясов, двух лобовых частей, двух шкворневых балок, одиннадцати поперечных балок со вставляющимися между ними отдельными частями средних продольных балок, и двух концевых хребтовых балок, размещающихся между лобовой и шкворневой балками каждая.
В устройство рамы входят также гнезда автосцепок, рамки люков пола и различные угольники, скобы, ребра, косынки и планки для подвески оборудования, электрических и пневматических приборов и аппаратов, а также для раскладки труб внизу рамы.
Все балки рамы штампованные из листовой стали 20 по ГОСТ 1052-52. Применение штампованных профилей вместо проката дало возможность получить экономию в весе при равной прочности конструкции и отсутствии концентрации напряжений в углах штамповок,
Боковой продольный пояс, поперечные и средние продольные балки имеют швеллерное сечение из листов толщиной 6 мм. Такое же сечение имеют лобовые изогнутые балки рамы, но из листов толщиной 5 мм, а также отрезки поперечной балки лобовых частей.
Хребтовые балки, к которым приклепываются гнезда автосцепок, зетообразного сечения; они выполнены из листов толщиной 12 мм. Балки ранее располагались веерообразно, что затрудняло клепку к ним гнезд автосцепок. На вагонах последующего выпуска эти балки расположены параллельно вдоль кузова.
Все 11 поперечных балок рамы выполнены одинаковыми; в них унифицированы отверстия для прохода труб и детали крепления последних, что, наряду с унификацией отверстий в средних продольных балках, упростило технологии изготовления рамы и снизило трудоемкость ее сборки.
Нижние полки швеллеров бокового продольного пояса рамы имеют усиления в виде приваренных к ним полос толщиной 8 мм, устанавливаемых в местах под дверными проемами кузова.
Лобовые части рамы перекрываются сверху и снизу листами толщиной 5 мм. Лобовые изогнутые балки обращены полками внутрь и выполнены заподлицо с лобовой частью кузова. В отличие от вагонов типа Г лобовые балки выполнены без наружных ребер отбойного бруса и имеют лишь небольшой козырек под дверным проемом на верхнем уровне рамы.
Гнезда автосцепок приклепываются к хребтовым балкам тридцатью заклепками каждое. Гнездо выступает вниз за пределы хребтовой балки, так как водило автосцепки прямое и автосцепка располагается под рамой кузова.
Шкворневая балка рамы (рис. 13), через которую осуществляется опора кузова на тележку, имеет сварное коробчатое сечение, состоящее из двух вертикальных стенок и двух горизонтальных листов – верхнего и нижнего. Вертикальные стенки входят внутрь швеллеров боковых продольных поясов рамы и привариваются к ним, а горизонтальные листы накладываются сверху и снизу на полки этих швеллеров и обвариваются по контуру прилегания. В средней части шкворневой балки к одной ее вертикальной стенке примыкают хребтовые балки, а к другой – средние продольные балки рамы.
В вертикальных стенках шкворневой балки выполнены продолговатые отверстия, которые служат для прохода труб к тормозных тяг. Эти отверстия армируются сквозными овальными втулками, привариваемыми к стенкам для возмещения их прочности.
В середине шкворневой балки к нижнему ее листу прикреплен пятник, который представляет собой стальную отливку, имеющую сферическую форму радиусом 195 мм с фланцем для крепления Фланцевая часть выполнена в виде четырех отдельных выступов в каждом из которых имеется отверстие для крепежного болта диаметром 20 мм. Для предохранения болтов от среза на нижнем листе балки имеется накладка с отверстием по размеру центрирующего выступа пятника.
Сферический пятник принят потому, что на вагонах с глухим (нерегулируемым) люлечным подвешиванием из-за разных (в пределах допусков) размеров деталей люлечная балка тележки может занять произвольное наклонное положение при горизонтальном положении кузова.
Посредине шкворневой балки, над пятником, в верхнем и нижнем листах имеются отверстия, в которые ввариваются сквозные трубы шкворня и масленки пятника. Верхние кромки труб имеют крышки лючков, которые находятся на уровне пола.
Шкворень представляет собой штырь из стали 35 диаметром 55 мм и длиной 555 мм. Он вставляется в пятник сверху через лючок в полу. Шкворень соединяет люлечную балку тележки с рамой кузова, чтобы пятник не выходил из подпятника при движении вагона.
Нижний конец шкворня выступает из люлечной балки и закрепляется за нее чекой, над которой стоят шайба и резиновая втулка. Верхний конец шкворня имеет головку, которой он опирается на пружину; таким образом, шкворень находится в затянутом положении между пружиной и резиновой втулкой. Сверху к головке шкворня приварено ушко, при помощи которого производится его выемка из гнезда.
Скользун кузова изготовляется из стального литья и крепится к шкворневой балке четырьмя болтами. Скользун прижимается к нижнему листу балки через резиновую пластину толщиной 14 мм и набор стальных прокладок, служащих для регулировки зазоров между скользунами кузова и тележки. Величина этих зазоров при порожнем вагоне должна быть в пределах 4-8 мм суммарно на обе стороны каждой шкворневой балки. Занижение зазора может, при полной нагрузке вагона вследствие дополнительного сжатия резинового амортизатора, привести к опоре кузова на скользуны, а завышение – повлечь за собой излишнюю раскачку кузова.
В теле скользуна имеются два взаимно-перпендикулярных отверстия для подведения смазки к его рабочим поверхностям. Смазка поступает через грубку из масленки, расположенной под крышкой бокового люка пола.
С одной стороны шкворневой балки, рядом со скользуном, приварены три кронштейна, служащие опорой для рычагов ручного тормоза.
5. Каркас кузова и наружная обшивка
На раму кузова устанавливаются дверные и оконные стойки, которые вместе с крышевыми дугами, стрингерами (продольными связями), надоконными и подоконными брусьями составляют каркас кузова.
Все детали каркаса – штампованные из листовой стали толщиной от 2 до 5 мм. В большинстве они имеют швеллерное, а часть из них – омего- и зетообразное сечения.
Каркас кузова в отдельных местах усилен постановкой дополнительных накладок. Так, усилены места заделки лобовых стоек в раму, наддверные места средних дверных проемов задвижных дверей и подоконные пояса у опускных окон.
Кузов с боков обшивается стальной наружной обшивкой толщиной 2 мм и сверху крышей из листов толщиной 1,5 мм.
Каждая боковина кузова (рис. 14) имеет четыре дверных проема для задвижных дверей и между ними три широких оконных проема, разделенных каждый средней оконной стойкой на две половины для размещения в них опускных окон пассажирского помещения. В задней части боковины имеют проемы для глухого окна, а в передней части – дверь в кабину (в левой боковине) или окно машиниста (в правой боковине). В лобовой и задней стенках посредине размещены створчатые двери и по два окна по бокам. Кузов имеет скругленные углы, что улучшает внешний вид вагона.
6. Внутреннее устройство и отделка кузова
Листы наружной обшивки каркаса с внутренней стороны оклеиваются шумопоглощающим асбестовым картоном толщиной до 1,5 мм или покрываются специальной противошумной мастикой.
Внутренняя обшивка стен кузова изготовляется из стальных листов толщиной 1 мм, которые оклеиваются тарной тканью и затем линкрустой.
Потолок изготовляется из стальных листов толщиной 1,2 мм, которые оклеиваются клеенкой.
На границе перехода от потолка к стенам, над окнами, установлен карниз в виде деревянного штабика толщиной 25 мм и шириной 50 мм. Штабиками окаймлены также все дверные проемы, подоконные пояса и углы щековин диванов. Штабики изготовляются из бука и для каждого вагона подбираются по однородным текстуре (рисунку) и цвету.
Для облегчения доступа к подвеске задвижных дверей над дверными проемами установлены люки, имеющие вместо обычных горизонтальных петель по концам крышки два штыря, на которых совершается поворот крышки. Это обеспечивает лучшую пригонку и прилегание крышки люка. Также улучшены по конструкции и качеству выполнения крышки люков на перегородке кабины машиниста со стороны пассажирскою помещения. Они изготовляются штампованными и сваренными из отдельных частей, обладают большей прочностью, не коробятся и имеют хороший вид.
Двери. Каждый дверной проем, служащий для входа в пассажирское помещение, имеет две створки задвижных дверей. Всего вагон имеет 16 створок. Кроме того, для обслуживающего персонала в вагоне имеются четыре створчатые двери на петлях – две по торцам кузова, одна на перегородке кабины машиниста и одна у входа в кабину машиниста с левой стороны вагона.
Все двери вагона стальные, сварной конструкции, состоящие из рамки - каркаса и двух листов обшивки. Каркас имеет штампованное швеллерное сечение со стенками толщиной 2 мм; толщина листов обшивки 1,5 мм. Все двери имеют выштампованные оконные отверстия, в которых размещаются стекла в резиновой армировке.
Створки задвижных дверей в месте стыка друг с другом в закрытом положении имеют резинсвое уплотнение (притвор) в виде полой резиновой трубки с лапками для крепления. Эти уплотнения смягчают удар створок одна о другую, а также предохраняют от ушибов дверными створками. Для ограничения хода створок в открытом положении к ним прикрепляются резиновые буфера, через которые осуществляется упор створок в оконные стойки.
На двух створчатых дверях в кабине машиниста прикреплены откидные сиденья
Подвеска задвижных дверей над дверным проемом выполнена на специальных наддверных балках, выштампованных в виде швеллера. На внутренней поверхности его полок имеются канавки, идущие вдоль по всей длине балки, по которым: располагается два ряда шариков, верхний и нижний, удерживаемые на месте сепараторами. По этим шарикам перемещается вставленная между ними широкая планка, к которой болтами прикрепляется створка задвижной двери.
Для приведения в действие каждая дверная створка оборудована своим дверным цилиндром, кроме первых дверных проемов, с правой и левой сторон вагона. Цилиндры к первым створкам этих проемов разместить нельзя и привод обеих створок осуществляется от одного дверного цилиндра при помощи привода с велосипедной Цепью. Учитывая, что опыт эксплуатации подтвердил работоспособность этой конструкции, предполагается унифицировать подвеску задвижных дверей и распространить систему с одним дверным цилиндром на все дверные проемы вагона, как это осуществлено на вагоне №901.
Для направления дверных створок и обеспечения их движения без раскачивания в нижней части дверных стоек, на уровне 144 мм от пола, устанавливаются резиновые ролики, а на дверных створках – съемные никелированные планки под ролики. Благодаря фиксации направления дверей оказалось возможным уменьшить зазоры между створкой и дверной пазухой до 3 мм вместо 9-11 мм на вагонах типа Г, что предотвращает возможность защемить пальцы.
Окна. С каждой стороны вагона размещено шесть опускных окон, по два попарно в пространстве между задвижными дверями. Стекла окон толщиной 6 мм не имеют армировки; они скользят в резино-бархатных пазах и могут быть опущены на высоту 210 мм, для чего непосредственно к каждому стеклу прикреплены две никелированные ручки. Окна имеют рычажно-пружинный подъемный механизм, удерживающий стекло как в закрытом, так и в открытом положении.
Все оконные проемы в стенках кузова окаймлены широкими деревянными рамками, придающими вагону более нарядный вид.
Между внутренней и наружной обшивками под каждым боковым окном размещен наклонный лоток для стока воды, могущей попасть внутрь кузова через щели в окнах при дожде или мойке вагонов. Вода отводится через резиновую трубку вниз, под раму кузова.
Диваны. Шести- и трехместные диваны сделаны короче, чем в вагонах типа Г, поэтому щековина диванов отодвинута от дверного проема на 182 мм. Это создает удобства стоящим у двери пассажирам, которые вместе с этим не мешают входу и выходу других пассажиров. Сиденья диванов укладываются на сварной каркас, прикрепленный, к полу, а спинки своей нижней частью надеваются на штыри. В верхней части спинки имеют прорези, попадающие на крючки в стенках. В шестиместных диванах, состоящих из трех спинок и трех сидений, имеющаяся затрудненность выемки одной из спинок объясняется слишком плотной пригонкой их друг к другу.
Нижние наклонные стенки каркасов диванов имеют узорчатую перфорацию, которая придает более красивый вид диванам.
Поручни, за которые держатся стоящие пассажиры, установлены вверху вдоль вагона над диванами и внизу на щековинах диванов. Они выполняются из стальных никелированных или хромированных труб диаметром 27 мм. Верхние поручни прикрепляются к потолку и стенам, а нижние – к стене и щековине дивана.
Вентиляция. Приточно-вытяжная вентиляция вагонов естественная и действует только во время движения. С каждой стороны вагона на крыше установлены черпаки, через которые встречный воздух поступает в вагон. Черпаки правой и левой сторон обращены навстречу друг другу, и при движении вагона в любом направлении всегда рабочей стороной вентиляции является правая по ходу. Внутри вагона у выходного отверстия в фонарной части потолка установлена вентиляционная пластмассовая декоративная решетка.
Недостатком конструкции вентиляции является то, что неудачно направленный воздушный поток неприятно ощущается пассажирами левой по движению стороны вагона. Поэтому в настоящее время рассматриваются возможности размещения на потолке дополнительных закрылков или других устройств, которые изменили бы направление воздушных потоков и направили их вверх, к потолку.
Освещение. Для освещения вагона на его потолке размешено 30 никелированных светильников с закрытыми фасонными стеклянными колпаками молочно-белого цвета. Светильники расположены вдоль вагона в три ряда: по 11 над диванами и 8 вдоль середины потолка. Светильники создают яркий и мягкий свет, придающий вагону нарядный вид. Недостатком металлической арматуры светильников является то, что замки в них выполнены с гайками на болтах, вследствие чего затрудняется работа по протирке плафонов. Рассматривается вопрос о замене болтов пружинными защелками.
7. Данные по прочности кузова
Кузов испытывает растягивающие и сжимающие усилия от вертикально действующих сил: веса пассажиров – 18 т, собственного веса – 18 т и динамических нагрузок, принимаемых за 10% от суммарного веса кузова и пассажиров. Для учета центробежной силы к этим нагрузкам прибавляется еще 5% от общего веса пассажиров и кузова.
Кроме этих сил, имеются еще сжимающие усилия, действующие по оси автосцепки и достигающие при сцеплении вагонов со скоростью 1 км/ч величины 12 т, а также скручивающие усилия, появляющиеся от неровностей пути, на кривых, которые вызывают так называемые кососимметричные нагрузки. Эти нагрузки возможны суммарно примерно 1,2 тм, отчего происходит скручивание кузова по продольной оси.
С учетом всех указанных сил напряжения в частях кузова не должны превышать 1650 кг/см2 для отдельных элементов, а в шкворневых и хребтовых балках не более 1550 кг/см2. Фактически в продольных балках рамы имеются напряжения до 1455 кг/см2, а в шкворневых до 800 кг/см2. В кузове напряжения доходят до 600 кг/см2 и только предельно допустимые напряжения получаются в углах верхнего пояса среднего дверного проема задвижных дверей и нижних углов проема крайних двойных окон.
Проведенные, испытания кузова путем равномерной загрузки его грузом 36 т показали, что середина хребтовой балки прогнулась по отношению к пятникам на 10,5 мм, середина боковой стенки на 7 мм, а консольные части боковой стенки по отношению к концам шкворневых балок прогиба не имели.