Вагоны типов А и Б (техническое описание)
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Кузов.
Вагоны типов А и Б цельнометаллические, сварной конструкции. Каркас и рама изготовлены из углеродистых сталей марок Ст. 3 и Ст. 20. Кузов тележки и другие элементы механического оборудования вагонов типов А и Б имею одинаковую конструкцию и отличаются лишь отдельными деталями. Средние и концевые хребтовые балки рамы кузова выполнены из швеллера №16, боковые продольные балки из швеллера №18; поперечные балки из двух угольников 75 х 50 х 8 мм, соединённых между собой планками. Шкворневые балки сварены из листов и угольников. В средней их части укреплены литые пятники: на вагонах А – плоские и на вагонах Б – сферические. Торцовая часть рамы выполнена из швеллера №18, усиленного в средней части приваренным ребром жёсткости.
Дверные и оконные стойки каркаса кузова изготовлены из угольников №6 и 4. Дверные стойки соединены вверху наддверным поясом из листовой стали толщиной 3 мм, оконные стойки – надоконными и подоконными брусьями.
Снаружи кузов обшит листами толщиной 3 мм. С внутренней стороны для поглощения шума эта обивка оклеена асбестовой изоляцией.
Вагон имеет крышу фонарного типа, которая образуется дугами, выполненными из стержней V-образного сечения со стенками толщиной 3 мм. Дуги покрыты стальными листами толщиной 1,5 мм.
С обеих сторон фонаря крыши имеются прорези для вентиляции вагона. На вагонах А они закрываются металлическими створками, допускающими регулировку вентиляции, на вагонах Б – они прикрыты черпаками, обеспечивающими более интенсивный забор воздуха.
Внутри каркас кузова обшит листами толщиной 1 мм. Стены оклеены линкрустой, окрашенной масляной краской; потолок обтянут холстом или полотном и покрыт белилами.
Снаружи вагон окрашен масляной краской. В виде опыта несколько вагонов покрыты нитрокраской. Цвет окраски нижнего пояса – тёмно-голубой, верхнего – светло-голубой.
Пол вагона выполнен из волнистой оцинкованной стали толщиной 1,5 мм, которая заливается ксилолитом на высоту 40 мм. Сверху ксилолит покрывается линолеумом толщиной 3 – 5 мм.
Каждый вагон имеет кабину машиниста, отделённую от пассажирского помещения металлической перегородкой. В средней части перегородка имеет дверь, а с обеих сторон двери – открывающиеся люки для осмотра размещённых в перегородке проводов.
По обеим сторонам вагона расположены диваны. Диваны имеют металлические каркасы и съёмные мягкие подушки, обтянутые кожей или её заменителем. По краям диванов установлены стойки, упирающиеся в потолок. Смежные стойки соединены металлическими поручными. Стойки и поручни выполнены из труб и никелированы.
С каждой стороны вагона имеется по четыре раздвижных двустворчатых двери в пассажирское помещение, управляемые посредством сжатого воздуха из кабины машиниста.
Дверные створки металлические с двусторонней обшивкой. В торцовой их части установлено резиновое уплотнение, смягчающее удар при закрывании дверей. Створки подвешены в дверном проёме на рейке при помощи двух роликов. В верхней части створок установлены оконные стёкла толщиной 6 – 8 мм. С левой стороны вагона расположена дверь в кабину машиниста, а по обеим торцам – торцовые двери.
В пассажирском помещении имеется с каждой стороны по 7 оконных проёмов с опускающимися на 200 мм остеклёнными рамами. Торцовые части вагона имеют по два остеклённых оконных проёма. С правой стороны в кабине расположено также окно с опускающейся рамой. На лобовом стекле кабины машиниста установлено приспособление для очистки стекла снаружи.
Пассажирское помещение освещается 30 вакуумными лампами 60 вт, 127 в.
Лобовая стенка в нижней части вагона имеет вырезы, в которых установлено два белых прожектора; в верхней части вагона установлено два красных сигнальных фонаря.
Вагоны снабжены автосцепкой типа ИРТ-3 с полужёстким сцеплением головок. Передняя часть автосцепки поддерживается на радианте, прикреплённым болтами к раме кузова. Гнёзда для крепления водила автосцепки установлены с обеих сторон рамы кузова, между концевыми хребтовыми балками. Автосцепка рассчитана на рабочую нагрузку 40 т.
Габаритный чертёж вагонов Московского метрополитена находится здесь.
Тележка.
Вагоны снабжены тележками типа УБ. Эти тележки имеют такую же конструкцию, как тележки УГ вагонов типа Г. Рама тележки выполнена из двух продольных, двух средних поперечных и двух концевых поперечных балок. Продольные и средние поперечные балки сварены из штампованных профилей сталей марки Ст. 20 замкнутого сечения. Продольные балки имеют толщину стенок 13 мм, а средние поперечные – 10 мм.
Концевые поперечные балки изготовлены из стальных труб (Ст. 10) диаметром 114 мм, со стенками толщиной 10 мм и соединены с продольными при помощи специальных литых башмаков, которые одновременно являются и кронштейнами для крепления тормозных цилиндров и подвесок. Косынки, соединяющие средние поперечные балки с продольными, выполнены из листовой стали лощиной 8 мм. Сварные швы продольных балок шлифуются. На средних поперечных балках заклёпками прикреплены кронштейны для подвески тяговых двигателей.
К продольным балкам приварены стальные буксовые лапы, обхватывающие балки с двух сторон. К внутренней части буксовых лап приварены сменные стальные челюсти. Тележка имеет двойное рессорное подвешивание: люлечное на эллиптических рессорах и надбуксовое на двухрядных пружинах, установленных на балансирах. Общая статическая просадка кузова под максимальной загрузкой составляет около 60 мм.
На верхнем люлечном брусе располагаются подпятник и боковые роликовые скользуны. Этот брус посредством двух люлечных рессор опирается на нижний люлечный брус, установленный на ножевые балансиры, подвешенные каждый к раме тележки на двух болтах. Зазор между плоскими скользунами кузова и роликовыми скользунами тележки составляет около 5 мм. Через пятник кузова и подпятник люльки проходит шкворень диаметром 58 мм.
Подвеска тягового двигателя – трамвайного типа с опорой на кронштейны рамы тележки через пружинную траверсу и на ось колёсной пары через два моторно-осевых подшипника, имеющих бронзовые вкладыши марки ОЦС 5-5-5 или ОЦС 4-4-17.
Моторно-осевые подшипники работают на консистентной смазке типа кулисной. Максимальный зазор между вкладышем и осью допускается до 1,2 мм, что обеспечивает срок службы вкладышей около 200.000 км. С противоположной стороны зубчатого колеса устанавливается стопорное кольцо.
Колёсные пары.
Ось колёсной пары изготовляется из стали марки Ст. 5 по техническим условиям паровозных осей и имеет диаметр подступичной части 200 мм на моторном вагоне и 170 мм на прицепном. Диаметр шеек оси 120 мм. Галтели шеек выполнены двумя радиусами: 10 и 25 мм.
Колёса состоят из литых дисковых центров, изготовленных из углеродистой стали марки 15-40-24. В ступице с внутренней стороны выточена конусная канавка для уменьшения концентрации напряжений в оси. Бандажи имеют диаметр 900 мм, толщину 75 мм и ширину 130 мм. Износ бандажей допускается на 35 мм. Расстояние между внутренними гранями бандажей сформированной колёсной пары 1440 ± 3 мм. Бандаж надевается на центр в горячем состоянии с натягом 0,8 – 0,9 мм и закрепляется бандажным кольцом.
Колёсные центры моторных вагонов напрессовываются на ось под давлением 65 – 90 т при наличии бандажа и 50 – 75 т – без бандажа. Давление при запрессовке колёсных пар прицепных вагонов на 5 т меньше, чем у моторных.
Корпуса букс колёсных пар выполнены из стального литья и имеют приваренные наличники из Ст. 3 толщиной 3 мм. Разбег колёсной пары в поперечном направлении допускается 1 – 10 мм и в продольном – 1 – 6 мм. Каждая букса имеет двойные роликовые подшипники: с внутренней стороны №42624 и с наружной №52624. Уплотнение букс с внутренней стороны – лабиринтовое. На оси колёсной пары прицепных вагонов устанавливается кольцо заземляющего устройства.
Зубчатая передача.
Зубчатая передача цилиндрическая с прямыми зубьями и передаточным числом 3,95. Модуль инструмента 10. Зацепление ФАУ с углом 20°. Зубчатое колесо состоит из литого центра, на который насаживается венец. Венец изготовлен из углеродистой стали марки Ст. 50; он подвергся нормализации (нагреву до 800° и медленному охлаждению на воздухе) и закалке с высоким отпуском.
Зубчатое колесо насаживается на ось колёсной пары моторного вагона на расстоянии 6 мм от ступицы колеса конусной посадкой под давлением 30 – 55 т. Шестерня изготавливается из хромоникелевой стали марки 20ХН3А с цементацией и последующей поверхностной закалкой. Зубья шестерни шлифуются. Твёрдость поверхности зубьев зубчатого колеса составляет 300, а шестерни – до 500 по Бринеллю. В кожух зубчатой передачи заливается 1 – 1,5 л тракторного нигрола. Зубчатые передачи обеспечивают пробег 1 млн. км и более.
Тормоз и рычажная передача.
Рабочим и экстренным тормозом служит пневматический бандажный колодочный тормоз. Кроме того, вагоны оборудованы ручным тормозом, использующим ту же систему рычажной передачи. В качестве аварийного тормоза может быть использовано электрическое торможение, осуществляемое путём короткого замыкания тяговых двигателей.
Тормозные колодки бакелитовые, срок службы их составляет от 2 до 3 месяцев при износе около 1 мм на 1000 км пробега. Применение бакелитовых колодок вызывает образование на поверхности бандажа сетки трещин термического характера, что требует обточки бандажей через каждые 140 – 180 тыс. км. В настоящее время вагоны оборудуются электрическим реостатным торможением.
СИЛОВЫЕ СХЕМЫ
Схема включает четыре тяговых двигателя, электрического торможения как рабочего не предусматривает. Двигатели во время пуска имеют последовательно-параллельное соединение, а затем – параллельное соединение. Переход с одной группировки на другую осуществляется по схеме моста.
Ослабление поля предусмотрено лишь при параллельном соединении двигателей. Общее количество экономических скоростей равно трём. Процесс разгона осуществляется автоматически под контролем реле ускорения (фиг. 26). Работа с частью отключённых тяговых двигателей схемой не предусмотрена.
Все контакторы силовой схемы индивидуальные. Силовые схемы вагонов типа А и Б полностью одинаковые. Первая маневровая позиция соответствует постановке рукоятки контроллера машиниста в I положение – «Вперёд» или «Назад» с последующим включением кнопки управления контроллера машиниста. При этом:
1) реверсор устанавливается в положение, соответствующее направлению движения;
2) включаются контакторы LB1, IR и 12.
При переводе рукоятки контроллера машиниста во II положение и нажатии кнопки управления следующие позиции последовательно-параллельного соединения двигателей получаются выведением секций пусковых сопротивлений включением контакторов в соответствии с таблицей, помещенной на стр. 398. При включении контактора 1 на 9-й позиции все пусковые сопротивления выведены и двигатели работают на характеристике полного поля. Эта позиция является ходовой.
Переход на параллельное соединение двигателей производится переводом рукоятки контроллера машиниста из II в III положение с последующим нажатием кнопки управления. При этом замыкаются контакторы LB2 и G, Мостовой контактор 1 размыкается. Силовая цепь после главного предохранителя составится из двух параллельных ветвей. Первая включает: контактор LB1, два параллельно соединённых тяговых двигателя 1 и 3, пусковые сопротивления Р6 – Р10. Вторая включает: контактор LB2, ступени пусковых сопротивлений Р1 – Р5 и два параллельно соединённых тяговых двигателя 2 и 4.
Таблица замыкания контакторов на вагонах типов А и Б находится здесь.
При этой группировке так же под контролем реле ускорения в цепях двигателей выводятся пусковые сопротивления. На 14-й позиции двигатели работают по характеристике полного поля. Эта позиция является ходовой.
Переход на позицию ослабленного поля осуществляется переводом рукоятки контроллера в IV положение и нажатием кнопки управления. Ослабление поля до 67% осуществляется секционированием обмоток возбуждения двигателей контактами переключателя шунтировки поля.
Пусковая диаграмма приведена на фиг. 27. Вследствие того, что включение первых четырёх контакторов, выводящих пусковые сопротивления, замедленно, первые позиции пуска осуществляются хронометрически, без контроля реле ускорения.
При положении контроллера машиниста на «Ход назад» – возможно получение только последовательно-параллельного соединения двигателей.
В случае, если движение вагона происходит «Вперёд», а рукоятка контроллера машиниста будет установлена в положение «Назад», в контурах двигателей первой группы (1 и 3) и второй группы (2 и 4) возникнет электроторможение. В каждом контуре оба двигателя первоначально в течение доли секунды работают как генераторы.
Затем один из них «опрокидывается», переходя в тяговый режим. Момент опрокидывания сопровождается резким повышением тока в контурах, вызывающим оплавление контактов реверсора и круговой огонь по коллектору. В дальнейшем процесс электроторможения протекает спокойно. Применение электроторможения на этих вагонах не допускается. Для разрыва цепей контуров групп тяговых двигателей при транспортировке вагонов за 1 и 2 якорями установлены контакты РУМ (РВ1 и РВ2).
ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ
Питание цепей управления производится от потенциометра. На моторном вагоне высокое напряжение от токоприёмников через демпферное сопротивление, автоматический выключатель и предохранитель «Управление» подаётся на контакторный элемент контроллера машиниста, который замыкается при установке рукоятки контроллера в одно из ходовых положений. После включения кнопки управления контроллера ток через добавочное сопротивление попадает в катушку контактора управления; через контактор управления питание по поездному проводу подаётся на потенциометры всех вагонов. Стороны низкого напряжения всех потенциометров соединены параллельно поездными проводами 8 и 9, которые подводят напряжение к контакторным элементам контроллера машиниста.
В зависимости от количества включённых контакторов и напряжения сети напряжение на «низкой» стороне потенциометра колеблется от 130 до 60 в. Схема управления дана на фиг. 41.
При установке рукоятки контроллера в положение I – «Вперёд» или «Назад» и включении кнопки управления напряжение подаётся на поездные провода 1 и 5 (или 4). От провода 5 (или 4) через РУМ (разъединитель управления и моторов) ток идёт к блокировочным контактам реверсора и вызывает его установку в положение, соответствующее принятому направлению движения. После этого от провода 5А получает питание катушка линейного контактора LB1, имеющая в своей цепи блокировки нулевого реле низкого напряжения РН-2Б, нулевого реле высокого напряжения РН-2А и реле перегрузки. Одновременно от провода 5А получает питание и катушка контактора 12. От провода 1 через РУМ и блокировки LB1 и LB2 получает питание катушка контактора IR.
II положение – автоматический пуск при последовательном соединении тяговых двигателей. На этом положении дополнительно напряжение подаётся на поездной провод 2. От провода 2 через РУМ и блокировки LB1, IR, контакты реле ускорения, LB2, 1R и RR1 возбуждается катушка контактора RR1.
Следовательно, включение контактора RR1 возможно при условии, если контакторы LB1 и IR включены, а LB2 и I – выключены. При включении контактора RR1 его блокировки переводят питание его катушки на провод 1А, т. е. помимо контактов реле ускорения.
Процесс включения контактора RR1 завершается полностью к тому времени, когда контакты реле ускорения уже успевают разомкнуться под воздействием возросшего потока силовой катушки РУ. В этот период происходит включение блокировки RR1, соединяющей провода 2е и 2f, в результате чего подготовляется цепь питания катушки контактора R1.
Когда в процессе разгона поезда ток силовой цепи уменьшается до величины, при которой вновь замкнётся контакт реле ускорения, происходит включение контактора R1. Процесс включения контактора R1 и всех последующих реостатных контакторов (RR2; R2; RR3; R3; RR4; R4) протекает точно так же, как и контактора RRL Последним на последовательном соединении тяговых двигателей включается контактор I, при этом размыкается его блокировка, через которую на всех предыдущих позициях заземлялись цепи катушек реостатных контакторов и контактора IR. В результате происходит выключение указанных контакторов и в цепи тяговых двигателей остаются включёнными только контакторы LB1, 12 и I.
III положение – автоматический пуск при параллельном соединении тяговых двигателей. Это положение предусмотрено лишь для движения «Вперёд». На нём напряжение дополнительно подаётся на поездной провод 3, от которого через РУМ и блокировки I, IR, контакты реле ускорения, LB2 и IR получает питание катушка контактора G. Одновременно с этим от провода 1Д получает питание катушка контактора LB2, имеющая в своей цепи блокировки реле перегрузки.
При включении контактора LB2 его блокировочные контакторы переводят питание его катушки на провод 1А. На этот же провод переводится питание и катушки контактора G. Момент, когда контакторы LB2, G и I оказываются включёнными одновременно, силовая цепь собрана по схеме моста.
После замыкания контактора G его блокировка в цепи контактора I размыкается и контактор I выключается. При этом замыкается его блокировка, через которую получают землю цепи катушек реостатных контакторов. Таким образом, собирается схема параллельного соединения групп тяговых двигателей с полностью введёнными группами пусковых сопротивлений.
Поскольку силовая катушка РУ находится в цепи тяговых двигателей 2-4, последующее замыкание его контактов в процессе пуска вызывает включение контактора RR1, аналогично тому, как это происходило при последовательном соединении групп двигателей с последующим включением через его блокировку контактора R1. В результате этого ток в цепи 2 и 4 двигателей увеличивается и реле ускорения размыкает свои контакты. В дальнейшем при замыкании контактов реле ускорения точно таким же образом включаются контакторы RR2 и R2; RR3 и R3; RR4 и R4.
IV положение – ослабление поля. На этом положении дополнительно подаётся напряжение на поездной провод 6, от которого через РУМ, блокировки контакторов G и R4 получают питание катушки вентилей переключателя шунтировки поля, имеющие в своей цепи блок-контакты реле шунтировки поля. Силовая катушка реле шунтировки включена в цепь двигателей 1 и 3. Блокировки контакторов G и R4 обеспечивают переход на ослабленное поле только на последней позиции параллельного соединения двигателей.
При установке контроллера в положение «АВ» – напряжение подаётся на поездной провод 25, включающий вспомогательное реле. Его блок-контакты при последовательном соединении двигателей вводят в цепь провода 2 вторую блокировку РУ, работающую от второй силовой катушки с более высокой уставкой.
При подготовке материала использован
Технический справочник железнодорожника.
Том 9. Электроподвижной состав железных дорог.
Москва, Трансжелдориздат, 1957 г.
Посмотреть фотографии вагонов А и Б можно здесь.