Вагоны типа Г (техническое описание)
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Кузов.
Вагоны типа Г имеют кузов с более закруглённой лобовой частью, чем вагоны типов А и Б, и скругления в углах оконных и дверных проёмов. Каркас и рама кузова выполнены сварными из штампованных профилей стали марки Ст. 20. Применение штамповки и сокращение толщины наружной обшивки до 2,5 мм обеспечило уменьшение веса кузова на 2 т.
Боковые продольные балки рамы кузова выполняются из штампованного коробчатого профиля размером 180 х 86 х 6 мм, сваренного по длине из четырёх кусков. Концевые части этих балок загнуты внутрь кузова для обхвата его лобовой части.
Шкворневые балки сварены из листовой стали толщиной 8 мм и имеют также коробчатое сечение. Снизу к нижнему листу приварена накладка толщиной 10 мм для крепления плоского цилиндрического подпятника. Между шкворневыми балками расположено 11 штампованных поперечных балок, выполненных из швеллера размером 160 х 65 х 65 мм с прорезями для прохода труб и кондуитов.
Между поперечными балками в средней части рамы вварены штампованные звенья в виде швеллеров размером 160 х 65 х 65 мм, образующих средние продольные балки. На концах рамы установлены концевые хребтовые балки.
Торцовая часть рамы кузова представляет собой замкнутую коробку, впереди которой находится лобовая балка, штампованная из стали толщиной 8 мм в виде выгнутого швеллера, внутри которого вварено ребро жёсткости.
Дверные стойки Z-образного сечения со стенками толщиной 5 мм. Оконные стойки выполнены частично в виде швеллеров размером 111,5 х 355 х 3 мм и частично в виде стержней Ω-образного сечения со стенками толщиной 2 мм.
Количество окон такое же, как и на вагонах типов А и Б. Форма и конструкция крыши аналогичны крыше вагонов типа Б. Вентиляция черпакового типа. Вверху лобовой части вырезано окно для маршрутного указателя следования поезда, обрамлённое внутри приваренной рамкой. В кабине машиниста вентиляция регулируемая.
Вагоны имеют деревянный пол из сосновых досок толщиной 25 мм, которые подвергаются огнестойкой пропитке. Доски снизу обшиты листовым асбестом и кровельным железом. Сверху пол покрыт линолеумом. Конструкция диванов и окраска вагонов аналогичны вагонам типа Б.
Пассажирское помещение освещается 30 газонаполненными лампами 60 вт, 127 в, расположенными в закрытых плафонах.
Габаритный чертёж вагонов Московского метрополитена находится здесь.
Тележка.
Вагоны снабжены тележками типа УГ, которые в основном аналогичны тележкам вагонов А и Б и отличаются от них лишь конструкцией кронштейнов тяговых двигателей и пятниками. Пятника вагонов типа Г — плоские, плавающего типа. Нижний пятник свободно (без крепления) лежит на верхнем люлечном брусе в толстых резиновых прокладках, воспринимающих как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки.
Чертёж тележки УГ вагонов типа Г находится здесь.
Зубчатая передача.
Зубчатая передача цилиндрическая с косым зубом и углом спирали 8°. Модуль инструмента 10, зацепление ФАУ с углом 20°. Передаточное число 4,65. Зубчатые колёса и шестерни цельнокованые из стали 37ХН3А с твёрдостью 225 — 270 по Бринеллю. Шестерни подвергаются поверхностной закалке, повышающей их твёрдость до 500 по Бринеллю.
Зубчатое колесо насаживается на ось на расстоянии 94 мм от центра колеса с цилиндрической посадкой. Кожух зубчатой передачи прикрепляется тремя болтами к подшипниковому щиту тягового двигателя.
Тормоз и рычажная передача.
Основным способом торможения этих вагонов является электрическое реостатное торможение. Экстренным тормозом служит пневматический бандажный колодочный тормоз; этот тормоз используется также при движении на малых скоростях. Кроме того, вагоны снабжены ручным тормозом. Тормозные колодки — бакелитовые; срок службы их составляет около 2 — 3 лет при износе 1 мм на 12 тыс. км пробега.
Остальное механическое оборудование вагонов типа Г — буксовое и люлечное подвешивание, оси колёсных пар, буксовые подшипники, буксы, автосцепка, подвеска тяговых двигателей — аналогично соответствующему оборудованию вагонов типа Б.
СИЛОВЫЕ СХЕМЫ
Вагоны типа Г 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). Ослабление поля тяговых двигателей осуществляется также реостатным контроллером.
При пуске на последовательном соединении кулачковый вал PК проходит 12 позиций в направлении от 1-й к 12-й; после перехода двигателей на параллельное соединение вращается в обратном направлении от 12-й к 1-й позиции; при реостатном торможении вал вращается от 1-й к 12-й позиции. Контакторные элементы РК, находящиеся в первой и второй группах тяговых двигателей, включаются не одновременно, а поочерёдно, что обеспечивает большую плавность пуска поезда.
При тяговом режиме переход с последовательного соединения на параллельное осуществляется тремя контакторными элементами П1, П2, ПЗ группового переходного переключателя.
Таблица замыкания контакторов на вагонах типа Г находится здесь.
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 схем 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 1 и 3 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 — фиг. 28). При этом:
1) тормозной переключатель ТП устанавливается в положение двигательного режима;
2) реверсор устанавливается в положение, соответствующее направлению движения;
3) переходной переключатель ПП устанавливается в положение, соответствующее последовательному соединению двигателей;
4) реостатный контроллер РК находится в исходном I положении;
5) включаются индивидуальные контакторы ЛК2, ЛК1, ЛК3.
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.
На позиции 2-й реостатного контроллера осуществляется первая ступень усиления поля посредством включения контакторных элементов Р13 и Р16 и выключения Р12 и Р15. Обмотки 3 и 2 двигателей вводятся в цепь полностью, а обмотки 1 и 4 двигателей остаются включёнными частично. На позиции 3-й производится вторая ступень усиления поля посредством включения контакторных элементов Р14 и Р17 и выключения Р13 и Р16. В результате все обмотки возбуждения оказываются включёнными полностью и двигатели имеют наибольшее возбуждение до 23 позиций включительно.
Схема построена так, что выключение контакторных элементов реостатного контроллера Р1 — Р11 и Р14 и Р17 осуществляется без разрыва тока; контакторы Р12, Р13, Р15 и Р16 выполнены с дугогашением и, выключаясь, разрывают ток, обусловленный индуктивностью обмоток возбуждения.
На позиции 12-й все секции сопротивлений полностью закорочены, двигатели выходят на автоматическую характеристику при последовательном соединении. Позиция 12а является ходовой.
Переход на параллельное соединение групп двигателей производится переводом рукоятки контроллера машиниста из II в III положение. При этом контакторные элементы П1 и ПЗ переходного переключателя замыкаются, а П2 — отключается.
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.
Пусковая диаграмма двигателей вагонов типа Г дана на фиг. 29.
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, а переходной переключатель — на позицию «Последовательно». 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 ТС. Когда реостатный контроллер приходит на последнюю позицию тормозного режима, это сопротивление остаётся единственным во всей цепи.
Силовая схема вагонов
типа Г на тормозном режиме представляет собой две параллельно
включённые группы машин, работающих в генераторном режиме на общую
нагрузку — реостаты.
Тормозная диаграмма вагона типа Г представлена на
фиг. 32.
ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ
Питание цепи управления осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 70 в. Плюс батареи подаётся на поездной провод 10, которым все батареи состава соединены параллельно. От этого провода через выключатель управления ВУ напряжение подаётся на контроллер машиниста. Минус цепи управления заземлён также через контроллер машиниста.
Аккумуляторная батарея имеет постоянный подзаряд от цепей освещения вагона и мотора-компрессора. Схема управления дана на фиг. 42.
Тяговый режим. I положение — маневровое. При установке реверсивной рукоятки контроллера машиниста в положение «Вперёд» или «Назад», а главной — в положение I — «ход», напряжение через контакторный элемент У2 главного вала контроллера машиниста подаётся с провода 10А на провод У2 и с него через контакторные элементы контроллера на поездные провода 1 и 5М (ход «Вперёд») или 4 (ход «Назад»).
По проводу 1 ток через контакты РУМ, блокировку тормозного переключателя ТП-Т, 1А-1Ж и блокировку ЛК1 подводится к катушке вентиля ТП-М. В результате происходит поворот ТП в положение тягового режима. При этом цепь питания этой катушки разрывается, а блокировка ТП-М, 1А-1Б замыкается, давая питание через блокировки реостатного контроллера РК-0, переходного переключателя ПП-С, нулевого реле РН и реле перегрузки РП катушке вентиля линейного контактора ЛК1.
По проводу 5 ток поступает к блокировкам реверсора, что обеспечивает его установку в положение, соответствующее принятому направлению движения. После этого ток подаётся на провод 5Б и через блокировки РП и ПП-С поступает в катушки вентиля реостатного контроллера РК и вентиля ЛК2, имеющих в своей цепи блокировку ЛК1.
Одновременно получает питание катушка вентиля ПП-С, обеспечивающая установку переходного переключателя в положение, соответствующее последовательному соединению тяговых двигателей.
После включения ЛК2 ток по проводу IE попадает в катушку вентиля ЛКЗ.
По проводу 1Г через дополнительные сопротивления питается стоп-катушка РК, удерживающая его вал в исходном положении. Если РК, не находится в нулевой позиции, то при выключенных линейных контакторах цепь его стоп-катушки разомкнута и РК возвращается в нулевую позицию.
Блокировка 5-5М автоматического выключателя автостопа обеспечивает разрыв цепи этого провода и, следовательно, отключение линейных контакторов в случае работы автостопного устройства вагона, что может быть при проезде красного сигнала. Блокировка 1Б-1Н автоматического выключателя торможения обеспечивает разрыв цепи катушки вентилей ЛК.1 и ЛК.З при торможении, вагона пневматическим тормозом, если давление в тормозном цилиндре выше 1,8 aтм. Это исключает возможность заклинивания колёс при одновременном действии электрического и пневматического тормозов.
II положение — автоматический пуск при последовательном соединении двигателей. На этом положении дополнительна напряжение подаётся на поездной провод 2. От этого провода через РУМ получает питание шка реле РБ, имеющая в своей цепи блокировку ЛКЗ. Вследствие этого контакты РБ соединяют провод 1T с проводом 12, шунтируя тем самым стоп-катушку РК и последняя даёт возможность реостатному контроллеру перейти на следующую позицию.
В процессе этого перехода между позициями замыкаются контакты промежуточного моста РК (1С-12), создавая цепь для возбуждения подъёмной катушки РУ. Подъёмная катушка РУ способствует притяжению якоря реле и размыканию его контактов в цепи проводов 1T-12. Это вновь обеспечивает питание стоп-катушки РК и чёткую фиксацию ею новой позиции.
Вследствие закорачивания контактором секции пускового сопротивления ток одной из групп двигателей возрастает и якорь РУ под действием его силовой катушки может остаться притянутым, несмотря на отключение подъёмной катушки РУ. Однако уставка РУ такова, что почти все позиции вал РК проходит без задержки со стороны РУ, т. е. хронометрически. Так происходит вращение РК до позиции 12-й включительно.
Параллельно контактам РУ, РТ, РБ и РВ присоединён конденсатор, что облегчает , им разрыв тока.
III положение — автоматический пуск при параллельном соединении двигателей. На этом положении дополнительно подаётся напряжение на поездной провод 3, от которого через РУМ и блокировку РК, 12А возбуждается катушка вентиля ПП-П и переключатель устанавливается в положение «Параллельно». При этом выключается его блокировка ПП-С, 5Г-5Д в цепи катушки вентиля РК и реостатный контроллер под действием на поршень привода сжатого воздуха получает возможность перемещаться в обратном направлении. Питание катушки вентиля ЛК2 продолжается в данном случае через блокировку нулевого реле РН, замкнувшиеся блок-контакты ПП-П и дополнительное сопротивление, заменяющее сопротивление катушки вентиля РК.
Замкнувшиеся блок-контакты ПП-П, 1Ф и 12 образуют цепь постоянного питания подъёмной катушки РУ через дополнительное сопротивление. Вследствие этого ток отпадания РУ на фиксированных позициях РК снижается. Это сделано для уменьшения нагрузки тяговой сети.
В остальном работа схемы на параллельном соединении двигателей происходит так же, как на последовательном соединении, но каждая позиция контролируется реле ускорения.
Тормозной режим. При установке главной рукоятки контроллера машиниста в положение I — «Тормоз» — получает питание поездной провод 6, по которому через РУМ и блокировки тормозного переключателя ТП-М, 6А-6Б и ЛК1 напряжение подводится к катушке вентиля ТП-Т. В результате происходит поворот ТП в положение «Тормоз». После этого ток через блокировку ТП-Т,6А-1Б по такой же цепи, как и при двигательном режиме, подводится к катушке вентиля ЛК.1.
Работа схемы аналогична работе при двигательном режиме. Отличием является то, что на тормозном режиме контакты 1Г-1Д нулевого реле шунтируются блокировкой ТП-Т, а контакты 5-5М автоматического выключателя автостопа шунтируются контакторным элементом контроллера машиниста.
II положение — тормоз автоматический. При установке рукоятки контроллера машиниста в положение II — «Тормоз» дополнительно напряжение подаётся на поездные провода 8 и 2. От провода 2 возбуждается катушка реле РБ. Как и на двигательном режиме, при этом блок-контакты РБ шунтируют стоп-катушку РК.
Переход РК по позициям осуществляется под контролем реле торможения РТ и реле времени РВ. Подъёмная катушка РУ шунтируется блок-контактами ТП-Т, 1Г-1Р. Для ограничения напряжения на двигателях на первых трёх позициях РК подъёмная катушка РТ соединяется с проводом 12 через дополнительное сопротивление и блокировку РК-1, 2, 3. Ток отпадания реле при этом уменьшается. Уставка реле замедления регулируется автоматически в зависимости от нагрузки вагона. Для этой цели оно имеет катушку авторежима, которая через ползунковый контакт 6Е-6Д присоединена к реостату. Ползунок связан с механизмом авторежима, передвигающим его в зависимости от величины просадки рессор.
Реле времени, подъёмная катушка которого возбуждается только между фиксированными позициями РК, своими контактами обеспечивает необходимую продолжительность разрыва цепи, шунтирующей стоп-катушку РК. Замедление процесса выведения сопротивлений из тормозного контура двигателей особенно важно в начале торможения.
На 11-й позиции РК. замыкается блокировка РК-11, 2В-2Г, через которую получает питание катушка электромагнитного вентиля регенерации № 1, вследствие чего вступает в действие пневматический тормоз. Давление воздуха в тормозных цилиндрах при этом ниже уставки АВТ.
Если во время торможения произойдёт сброс электротормоза и отключатся линейные контакторы, от провода 8 получит питание катушка вентиля регенерации № 2. При этом электротормоз будет замещён пневматическим при полном давлении воздуха в тормозных цилиндрах.
Положение IA служит для осуществления ручного (неавтоматического) регулирования торможения. При переводе рукоятки контроллера с положения I на положение IA напряжение подаётся на поездные провода 2 и 7. От провода 7 через РУМ и дополнительное сопротивление получает питание удерживающая катушка реле времени РВ. Но она не рассчитана на размыкание контактов РВ. При возбуждении (от провода 2) катушки реле РБ замыкаются его контакты, что шунтирует стоп-катушку РК и его вал переходит с 1-й на 2-ю позицию. Между позициями возбуждается подъёмная катушка РВ. Суммарный поток подъёмной и удерживающей катушек РВ размыкает блок-контакт реле. Это создаёт питание стоп-катушке РК, что фиксирует позицию. Контакты РВ на фиксированной позиции РК удерживаются разомкнутыми потоком удерживающей катушки, несмотря на разрыв цепи подъёмной катушки РВ.
Для поворота РК в следующую позицию необходимо на короткое время перевести рукоятку контроллера машиниста в положение I и затем снова установить её в положение IA. При этом рассмотренный процесс повторится.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ
Схема вспомогательных цепей вагонов типа Г приведена на фиг. 50. Для защиты от коротких замыканий и перегрузок в отдельных цепях включены плавкие вставки и общий максимальный автомат. На этих вагонах имеется лишь одна вспомогательная машина — мотор-компрессор.
ПОСТ УПРАВЛЕНИЯ
На посту управления (в кабине машиниста) сосредоточено всё оборудование, необходимое для управления движением поезда. Существует два основных способа расположения оборудования на посту управления — раздельное и групповое на пульте. Примером раздельного расположения оборудования может служить пост управления на вагонах метрополитена. На фиг. 11 представлена развёртка стенок кабины машиниста вагона типа Г с указанием расположения электрических аппаратов.
1 — контроллер машиниста КВ-9; 2 — выключатели открытия правых дверей ВУ-213А; 3 — выключатели закрытия правых дверей ВУ-213А; 4 — выключатель восстановления реле перегрузки ВУ-213А; 5 — управления мотор-компрессора ВУ-21ЗБ; 6 — сигнализация ВУ-21ЗА; 7 — отключения освещения ВУ-213А; 8 — включения освещения ВУ-213А; 9 — открытие левых дверей ВУ-213А; 10 — закрытие левых дверей ВУ-21ЗБ; 11 — управление ВУ-7; 12 — автоматический выключатель автостопа; 13 — регулятор давления АК-6; 14 — автоматический выключатель АВ-1; 15 — ящик низковольтных предохранителей ГЩ-5; 16 — ящик высоковольтных предохранителей ЯП-24; 17 — выключатель аккумуляторной батареи ДП-7; 18 — дверной воздухораспределитель ДВР; 19 — соединительные зажимы СК-5; 20 — разъединитель управления и моторов РУМ-8; 21 — линейное реле Р-6Б; 22 — дверное реле Р-4Д; 23 — панель с реле ПР-21; 24 — выключатель отопления ВУ-210; 25 — выключатель аварийного освещения ВУ-7; 26 — добавочное сопротивление ЩС-11; 27 — реле разряда Р-32; 28 — печь ПР-9; 29 — плафоны аварийного освещения; 30 — левая белая фара; 31 — правая белая фара; 32 — левый красный фонарь; 33 — правый красный фонарь; 34 — лампа освещения приборов.
При подготовке материала использован
Технический справочник железнодорожника.
Том 9. Электроподвижной состав железных дорог.
Москва, Трансжелдориздат, 1957 г.
Посмотреть на фотографии вагонов типа Г можно здесь.