Вагоны типа Д (техническое описание)
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Вагоны типа Д на 17% легче вагонов типа Г и имеют подрессоренную подвеску тяговых двигателей с карданной передачей и более совершенную электрическую схему. Облегчение вагона типа Д достигнуто благодаря применению новой системы подвески тяговых двигателей, усовершенствованной конструкции тележек и автосцепки, облегчению кондуитов, компрессора и т. д.
Кузов
Кузов вагона типа Д в основном аналогичен кузову вагона типа Г. Все поперечные и средние продольные балки кузова унифицированы, лобовой отбойный брус рамы выполнен без рёбер и произведено усиление каркаса в углах средних дверных проёмов, в нижних углах крайних двойных оконных проёмов и в лобовых стойках. Наружная обшивка выполнена из листов Ст. 3 толщиной 2 мм. Пятники кузова имеют сферическую форму.
Габаритный чертёж вагонов Московского метрополитена находится здесь.
Автосцепка
Автосцепка (фиг. 3) комбинированная, жёсткого типа. Она осуществляет сцепление вагонов с одновременным соединением воздухопроводов и электрических цепей. Головка автосцепки представляет собой тонкостенный полый литой корпус, передняя часть которого оканчивается буферным фланцем. Слева фланца выступает конус с проёмом, в котором размещена сцепная скоба 2.
Справа имеется конусная воронка, размеры которой соответствуют выступающему конусу. При сцепке конус одной автосцепки заходит в воронку другой. Ударно-тяговый прибор состоит из водила 3 и двух цилиндрических пружин 4, при тяге и при ударе пружины работают на сжатие. Головка автосцепки опирается на П-образный радиант 5. Пружинные амортизаторы 6 дают возможность регулировать высоту её установки.
Электрическая часть автосцепки 7 состоит из литого корпуса, подвешенного к головке, внутри которого расположена панель с электрическими контактами. Для соединения электрических цепей корпус с панелью системой рычагов 8 перемещается вперёд.
Сверху и снизу буферного фланца головки автосцепки расположены два отверстия для установки клапанов напорной и тормозной воздушных магистралей. Все детали механической части автосцепки рассчитаны на тяговое усилие 10 т и удар 12 т.
Тележка
Тележка (фиг. 4) штампованная сварная, двойного подвешивания. Рама её в основном аналогична раме тележки УГ, но без концевых поперечных балок. Продольные балки имеют толщину стенок 10 мм. Средние поперечные балки выполнены так же, как и на тележках УГ, но места для установки шарниров люлечных подвесок значительно усилены.
Люлечное подвешивание выполнено глухим на плоских подвесках. Люлечные рессоры – листовые, эллиптические, с переменной гибкостью. Буксовое подвешивание безбалансирное с пружинами, опирающимися на крылья буксы. Рама тележки опирается на буксовые пружины через резиновые прокладки.
Пятник сферический с
резиновыми амортизаторами. Боковые скользуны – плоские с чугунной
опорной чечевицей. Регулировка зазора между боковыми скользунами
производится посредством установки подкладок под опоры кузова.
Колёсные пары
Колёса (фиг. 5) временно бандажные на литых центрах 1. Одно из колёс, расположенное со стороны редуктора, имеет удлинённую ступицу для посадки на неё зубчатого колеса 2, шарикоподшипников 3, кожуха 4 и заземляющего кольца 5. Ось колёсной пары аналогична осям вагонов типа Г, но подступичная часть имеет диаметр 170 мм. Буксы – крыльчатого типа; буксовые подшипники такие же, как и на вагонах типов А, Б и Г.
Подвеска двигателя и передача (см. фиг. 4)
Тяговые двигатели подвешены консольно на кронштейне средних поперечных балок рамы тележки. Передача вращающего момента осуществляется через карданную муфту 2 к редуктору, заключённому в жёсткий кожух 3. Передаточное число – 86 / 15 = 5,73; модуль 7,5. Шестерня редуктора откована вместе с валом из стали 37ХНЗА и закрепляется в кожухе 3 при помощи шариковых подшипников № 313 и 314. Зубчатое колесо цельнокованное из стали 37ХНЗА с шириной зубьев 108 мм.
Кожух редуктора опирается с одной стороны на шариковые подшипники № 244, расположенные на удлинённой ступице колеса, а с другой стороны подвешивается на специальном рычаге 4 к кронштейну рамы тележки. Уплотнение кожуха – лабиринтовое.
Карданная муфта (фиг. 6) – кулачкового типа допускает смещение осей тягового двигателя и шестерни на 4°. Тяговый двигатель может перемещаться вместе с рамой тележки относительно колёсной пары по вертикали на 30 мм, поперёк пути от 1 до 8 мм и вдоль пути от 2 до 6 мм.
Кулачки муфты 1 напрессовываются в горячем состоянии на концы валов двигателя и шестерни и закрепляются фасонной гайкой 2. На двух диаметрально противоположных выступах каждого кулачка на игольчатых подшипниках 3 установлены втулки 7, укреплённые грибком 13. Между грибком и втулкой установлен шариковый подшипник.
Каждый кулачок вставляется в вилку 4 таким образом, что его втулки располагаются между упорами 8. Упоры изготовляются из стали 20ХН3А. Рабочая поверхность их закаливается с предварительной цементацией.
На вилки надеваются стаканы 9 с отверстиями для заполнения смазкой. С торцов стаканы закрываются резиновыми колпачками 10, допускающими некоторое перемещение стаканов относительно кулачков. Резиновые колпачки укрепляются с одной стороны на теле кулачка и с другой – прижимаются к стаканам шайбой 11. Шайба и стакан крепятся к вилке болтами 12. В настоящее время резиновые колпачки заменяются металлическими уплотняющими щитками. Вилки двигателя и шестерни во фланцах соединяются между собой болтами 5. Для центрирования соединения имеется промежуточное упорное кольцо 6.
Тормоз и рычажная передача
Тормозные устройства на вагонах типа Д аналогичны устройствам вагонов типа Г. Механический тормоз этих вагонов имеет рычажную передачу отдельно на каждое колесо, которое тормозится от своего тормозного цилиндра диаметром 150 мм. Ручной тормоз воздействует только на колёса одной стороны вагона.
СИЛОВЫЕ СХЕМЫ
Вагоны типа Д имеют по четыре тяговых двигателя. В качестве рабочего предусматривается электрическое (реостатное) торможение.
На тяговом режиме группы двигателей имеют два соединения: последовательное и параллельное. Переход с одного соединения групп двигателей на другое осуществляется по схеме моста.
Процессы пуска и электрического торможения автоматизированы и происходят под контролем реле ускорения и реле торможения. Переключения пусковых сопротивлений на тяговом и тормозном режимах производятся контакторными элементами группового реостатного контроллера (РК). При пуске на последовательном соединении кулачковый вал проходит 13 позиций. При пуске на параллельном – с позиции 13-й на позицию 20-ю.При реостатном торможении реостатный контроллер проходит те же 20 позиций.
При тяговом режиме переход с последовательного соединения на параллельное осуществляется двумя контакторными элементами П1 и П2 реостатного контроллера и индивидуальным контактором М.
Переход с тягового режима на тормозной и обратно в обоих случаях осуществляется при помощи группового тормозного переключателя, а изменение направления движения – контакторными элементами реверсора. Линейные контакторы с индивидуальными приводами. Особенностью этих вагонов является то, что на тормозном режиме якоря первой группы двигателей соединены последовательно с обмотками возбуждения второй группы двигателей, а якоря второй группы с обмотками первой группы. Благодаря этому нагрузки обеих групп автоматически выравниваются, что обеспечивает необходимую устойчивость системы при тормозном режиме. Кроме того, при переходе с тягового режима на тормозной и обратно не требуется реверсирования обмоток возбуждения.
На тормозном режиме точки силовой цепи между якорями 2 и 4 двигателей через контакторный элемент тормозного переключателя и катушку реле заземления соединяются с землёй. Благодаря этому ни в одной точке схемы потенциал по отношению к земле не может подняться выше напряжения одного якоря. Реле заземления защищает силовую цепь на тормозном режиме от токов утечки, превышающих 4,5 А, посредством воздействия на реле перегрузки.
Тяговый режим. Первая маневровая позиция соответствует постановке съёмной рукоятки контроллера машиниста на положение «Вперёд» или «Назад», а главной – на I положение «хода» (схема вагонов типа Д – фиг. 30). При этом:
1) тормозной переключатель ТП устанавливается в положение двигательного режима;
2) реверсор устанавливается в положение, соответствующее направлению движения;
3) реостатный контроллер РК находится в исходном I положении;
4) включаются контакторы ЛК1, ЛК3, М и ЛК2.
При этом двигатели работают с ослабленным полем возбуждения. При переводе главной рукоятки контроллера машиниста во II положение следующие позиции последовательного соединения двигателей получаются выведением секций пусковых сопротивлений контакторными элементами реостатного контроллера.
При II положении главной рукоятки контроллера машиниста реостатный контроллер переходит последовательно с 1-й на 13-ю позицию, которая и является ходовой для этой группировки двигателей. Со 2-й позиции двигатели работают с полным полем возбуждения. Ослабление поля осуществляется вновь на позициях 12-й и 13-й.
Переход на параллельное соединение групп двигателей производится переводом рукоятки контроллера машиниста из II в III положение. В результате обе группы тяговых двигателей оказываются включёнными параллельно, причём в цепь каждой группы двигателей введены сопротивления.
В дальнейшем РК начинает вращаться в обратном направлении, при этом последовательность включений и выключений его контакторных элементов обратна тому, что было при последовательном соединении (зеркальное отражение).
На позиции 21-й все секции сопротивлений полностью закорочены, двигатели выходят на автоматическую характеристику, имея максимальное или полное возбуждение. Позиции 22-я и 23-я подобны 21-й, за исключением того, что на 22-й размыкается контакторный элемент Р8, а на 23-й – Р6.
На позиции 24-й производится первая ступень ослабления поля, а на позиции 25-й – вторая. 25-я позиция является основной ходовой позицией.
В схеме вагонов типа Д при установке главной рукоятки контроллера машиниста в III положение реостатный контроллер переходит с 13-й позиции на 14-ю. При этом включаются контакторные элементы П1 и П2 и отключаются контакторы Ш1 и Ш2. На 15-й позиции отключается контактор М, чем осуществляется параллельное соединение групп двигателей.
В дальнейшем до 18-й позиции выводятся секции пусковых сопротивлений, а на 19-й и 20-й позициях производится двукратное ослабление возбуждения двигателей. Позиция 20-я является окончательной ходовой позицией. Пусковая диаграмма двигателей вагонов типа Д дана на фиг. 31.
Таблица замыкания контакторов на вагонах типа Д находится здесь.
Тормозной режим. Для получения электрического реостатного торможения главная рукоятка контроллера машиниста устанавливается в положение «Тормоз 1» или «Тормоз 2».
При переходе с двигательного режима на тормозной происходит выключение линейных контакторов. Затем тормозной переключатель устанавливается в положение «Тормоз», реостатный контроллер – на 1-ю позицию. При этом вся силовая цепь отсоединяется от питающей сети как со стороны третьего рельса, так и со стороны земли. Процесс торможения начинается с момента включения линейных контакторов.
При установке рукоятки контроллера машиниста в положение «Тормоз 2» реостатный контроллер, вращаясь, выводит соответствующие секции сопротивлений. Реостатное торможение происходит обычно автоматически под контролем реле торможения, однако возможно и неавтоматическое (ручное) торможение. Для его осуществления главная рукоятка контроллера машиниста последовательно переставляется из положения «Тормоз 1» в положение «Тормоз 1А» и обратно.
В отличие от тягового режима, в силовую цепь дополнительно включено одно невыключаемое сопротивление Р14. Когда реостатный контроллер приходит на последнюю позицию тормозного режима, это сопротивление остаётся единственным во всей цепи.
Силовая схема вагонов типа Д на тормозном режиме представляет собой две параллельно включённые группы машин, работающих в генераторном режиме на общую нагрузку – реостаты.
Тормозная диаграмма вагона типа Д представлена на фиг. 33.
ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ
Схема цепей управления (фиг. 43) по питанию, назначению поездных проводов и контроллеру машиниста аналогична схеме вагонов типа Г.
На I положении при двигательном режиме от провода 1 питается вентиль ТП-М привода тормозного переключателя и от 5 (или 4) – вентиль реверсора.
Установка тормозного переключателя в двигательный режим, если реостатный контроллер находится на 1-й позиции, сопровождается замыканием его блокировки в цепи катушек контакторов ЛК1 и М и, следовательно, выключением этих контакторов. Прямой блокировкой ЛК1 замыкается цепь катушки контактора ЛК2 в цепи провода 5, а прямой блокировкой ЛК2 – замыкается цепь катушки Л КЗ, питающейся от провода 1.
Включение контактора ЛК2 и его блокировки 1Д-1В устанавливает для катушек ЛК1 и М питание помимо блокировки РК1. Размыкание обратной блокировки ЛКЗ, 18Б-0 сигнализирует красной лампой о завершении процесса включения силовой цепи.
На II положении рукоятки контроллера машиниста от провода 2 через блокировочные контакты РК1-П, 14-18, РУ, ЛКЗ, переключателя вентилей ПВ получают питание соответствующие вентили реостатного контроллера РК. Работа блок-контакта РУ происходит при пониженном токе тяговых двигателей, так как блокировкой РК, 2-10 на позициях со 2-й по 10-ю включена размагничивающая катушка РУ. Вентили РК возбуждаются только до 13-й позиции, так как далее цепь их питания размыкается блокировкой РК1-11 в цепи проводов 2Б-2В и РК-12, 19 в цепи проводов 2К-2В.
На III положении главной рукоятки контроллера машиниста от провода 3 через блокировку РК-13 в Цепи проводов ЗА-2В вентили привода РК вновь получают питание.
На 14–15-й позициях двигатели переключаются с последовательного на параллельное соединение и переходят на работу с полным полем возбуждения, так как цепь катушки контактора М размыкается блокировкой РК1-13 в цепи проводов 1К-12, а катушек контакторов Ш1-2 – блокировкой РК, 12-13, 19-20. На 14-й позиции размыкается блокировка РК-13 в цепи провода 3 и вновь замыкается блокировка РК1-11, 14-18 в цепи провода 2, чем обеспечивается перевод питания вентилей РК с провода 3 на провод 2. Блокировки РК12-13, 19-20 в цепи проводов 1Л-1Г на позициях 19-й и 20-й вновь включают катушку контакторов ослабления поля Ш1-2. Включение этих контакторов своей прямой блокировкой 2Б-2К замыкает цепь питания вентилей РК и обеспечивает его переход на 19-ю и 20-ю позиции.
При переводе главной рукоятки контроллера машиниста в I тормозное положение от провода 6 через блокировку контактора ЛК1 возбуждается катушка вентиля ТП-Т, что переводит тормозной переключатель в положение торможения. Одновременно от того же провода через блокировки ТП-Т и РК1 восстанавливается питание катушки контактора М. От этого же провода получает питание и катушка контакторов Ш1-2, чем обеспечивается ослабление поля двигателей на первой тормозной позиции. Замыкание линейных контакторов ЛК2 к ЛКЗ происходит в той же последовательности, что и при тяговом режиме.
При переводе рукоятки в положение 1А от провода 7 возбуждается удерживающая катушка реле РВ, а одновременное включение провода 2 обеспечивает получение одного импульса тока управления для питания вентилей РК. Повторные импульсы при неавтоматическом управлении режимом торможения могут быть получены последовательными перемещениями главной рукоятки из положения I в положение IA и обратно.
При постановке рукоятки контроллера машиниста во II тормозное положение от провода 6 осуществляется возбуждение вентилей РК, и автоматическое движение РК. по позициям, как и при двигательном режиме. Однако за счёт реле РВ время движения системы несколько повышается. Привод РК, будет работать до 20-й позиции. На 16-й позиции блокировкой РК16-20 в цепи проводов 8В-12 включается катушка вентиля ВТ-1, что приводит в действие пневматический тормоз. Катушка вентиля ВТ-2 имеет обратную блокировку контактора ЛКЗ, что обеспечивает при неисправности электрооборудования действие замещающего пневматического тормоза при полном давлении воздуха в тормозных цилиндрах.
При отключении реле перегрузки его контакты размыкают цепи катушек линейных контакторов ЛК1, ЛК2, ЛКЗ и М. Восстановление реле возможно только при нулевом положении главной рукоятки контроллера нажимом на кнопку импульсного действия «Возврат РП» в цепи проводов У4-17. При этом возбуждается катушка «Возврат РП».
При размыкании под действием защиты линейных контакторов хотя бы на одном из вагонов поезда красная сигнальная лампа при пуске не гаснет. В этом случае для определения неисправного вагона машинист нажимает кнопку «Сигнализация», подавая напряжение на поездной провод 24. При этом на неисправном вагоне через замкнутую обратную блокировку ЛКЗ возбудится специальная катушка реле заземления РЗ-2.
Так как блок-контакты реле заземления и реле перегрузки общие, то на неисправном вагоне замыкается блок-контакт в цепи зелёной сигнальной лампы (провода 10Г-0), что даёт возможность найти неисправный вагон.
При подготовке материала использован
Технический справочник железнодорожника.
Том 9. Электроподвижной состав железных дорог.
Москва, Трансжелдориздат, 1957 г.
Посмотреть на фотографии вагонов типа Д можно здесь.