В.А. Раков «Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955»
§ 13.6. Электровагоны типов М5, УМ5 и Д
В моторных электровагонах типа М5 (рис. 13.8), спроектированных и изготовленных Мытищинским машиностроительным заводом и заводом «Динамо» им. С.М. Кирова, использованные на вагонах типа В4 конструктивные решения в части передачи тягового и тормозного усилий с помощью кулачковой муфты и применения привода реостатного контроллера системы Л.Н. Решетова получили дальнейшее развитие.
Разработка проекта, которой на Мытищинском заводе руководил главный конструктор Г. И. Каштанов, велась в 1948-1949 гг., первые 5 электровагонов №401-404, 406 были выпущены в ноябре-декабре 1949 г., электровагон №405 – в январе 1950 г. В 1951 г., чтобы не прерывать номерной ряд строившихся электровагонов типа Г, электровагонам типа М5 были присвоены номера 501506, а в 1953 г. – 601-606.
На электровагонах типа М5, по сравнению с электровагонами типа Г, был ряд конструктивных изменений, обеспечивавших уменьшение массы тары вагона и повышение надежности электрооборудования и механической части. Коренному изменению подверглась конструкция тележек.
Они имели тяговые электродвигатели с опорно-рамным подвешиванием, от которых вращающий момент к колесным парам передавался при помощи кулачковой муфты и зубчатой передачи, заключенной в жесткий кожух; кожух опирался на ось колесной пары и был подвешен к раме тележки с помощью упругих элементов.
На электровагонах типа М5, в отличие от электровагонов типа В4, были применены тяговые электродвигатели ДК-104Б с консольным подвешиванием к средним поперечным балкам рамы тележки. По сравнению с двигателями ДК-102 вагонов типа Г, масса тяговых электродвигателей ДК-104 всех модификаций уменьшилась с 1490 до 700 кг.
Рама тележек электровагонов типа М5 Н-образной формы была выполнена со средним узлом по типу рам тележек типов УБ, УБП и У Г только без концевых поперечных балок. При этом толщина листа продольных балок была уменьшена с 13 до 10 мм. Колесные пары опытных электровагонов облегченного типа имели диаметр бандажей по кругу катания 900 мм. Одно из таких колес делалось с удлиненной ступицей для посадки на нее большого зубчатого колеса тяговой передачи.
По сравнению с вагонами типа Г, на новых электровагонах диаметры подступичной и средней частей оси уменьшились соответственно с 200 до 170 мм и с 180 до 160 мм. Подшипники букс вагонов типа М5, как и других вагонов, были роликовыми; пружины опирались на них через крылья вместо тяжелых и быстро изнашивавшихся балансиров. Буксовые лапы челюстей рамы выполнялись штампованными вместо литых.
Ввиду большей максимальной частоты вращения якорей тяговых электродвигателей типа ДК-104 по сравнению с ДК-102 (3000 и 2500 об/мин) передаточное число редукторов на вагонах типа М5 было увеличено с 4,64 до 5,73 (86 : 15); модуль зуба в нормальном сечении равнялся 7,5.
Кузова вагонов опирались на тележки с помощью сферического «плавающего» подпятника с расположенным под ним элементом эластичности вместо плоского подпятника, применявшегося на вагонах типа Г. На электровагонах типа М5 впервые на метрополитене стало применяться люлечное рессорное подвешивание, включавшее «глухую» нерегулируемую подвеску и эллиптические рессоры с уменьшенным с 6 до 5 количеством листов, а также малогабаритные токоприемники типа ТР-ЗА вместо ТР-2В с усовершенствованным креплением их брусьев на буксах.
Рис.13.8. Моторный электровагон типа «М5»
Масса рамы тележек опытных вагонов, по сравнению с серийными вагонами типа Г, уменьшилась с 2,2 до 1,4 т, а тележки в целом с 11,5 до 9,3 т. База тележек вагонов типа М5 составила 2100мм.
При одинаковой с электровагонами типа Г форме кузова вагоны типа М5 имели упрощенную его конструкцию, благодаря унификации поперечных и средних продольных балок рамы, что значительно снизило затраты на их изготовление. У опытных электровагонов отсутствовали отбойные брусья на раме лобовых частей кузова; толщина внешней обшивки уменьшилась с 3 до 2,5 мм; была применена неравномерная установка вентиляционных черпаков по всей длине крыши.
Повышение освещенности пассажирского салона на вагонах типа М5 было достигнуто без увеличения затрат электроэнергии. На электровагонах широкое распространение получили алюминиевые сплавы в конструкциях кондуитов для монтажа электропроводов, дверей, во внутренней отделке пассажирских помещений.
Как и вагоны типов В, опытные вагоны были оборудованы облегченной автосцепкой жесткого типа Шарфенберга, которая по сравнению с другими типами автосцепок вагонов метрополитена и подвижного состава магистральных железных дорог обеспечивала не только механическое сцепление, но и соединение пневматических магистралей и электрических цепей. Эта автосцепка не допускала взаимных перемещений головок относительно друг друга нив вертикальной, ни в горизонтальной плоскостях.
В связи с применением на вагонах типа М5 реостатных контроллеров ПКГ-756А с приводом системы Л. Н. Решетова и менее мощных тяговых электродвигателей ДК-Ю4Б, под их кузовами устанавливались примененные ранее на вагонах типа В4 аппараты: тормозной переключатель с реверсором ПКГ-757А-1, ящик с линейными контакторами ЛК-753Б-2 и пуско-тормозные резисторы КФ-6А-3. При этом электрические аппараты цепей управления, расположенные в кабине машиниста, в том числе контроллер машиниста КВ-9В, а также электрические схемы вспомогательного оборудования остались почти такими же, как и на вагонах типа Г.
На каждом электровагоне типа М5 устанавливался компрессор Э-300 производительностью 200 л/мин с электродвигателем трамвайного типа ДК-407 мощностью 2,1 кВт, рассчитанным на работу при напряжении 550 В и поэтому включавшимся через демпферный резистор.
В отличие от вагонов типов А, Б, Г, вагоны типа М5 №401 – 404, 406 имели тележки с четырьмя (один на колесо) тормозными цилиндрами диаметром 6» и один на вагон тормозной воздухораспределитель №75М. Воздухораспределитель обеспечивал подачу сжатого воздуха в тормозные цилиндры одной тележки и управлял работой пневматического реле №304, через которое сжатый воздух поступал в тормозные цилиндры другой тележки. В отличие от других опытных электровагонов, у которых тормозные колодки располагались с обеих сторон каждого колеса, электровагон №405 имел у каждого колеса только одну колодку.
В 1949 г. Мытищинский машиностроительный завод провел статические испытания кузова электровагона №405. В дальнейшем исследовались тележки электровагона №403.
Шестивагонный состав, состоявший из электровагонов типа М5, поступил, также как и электровагоны типа 34, для опытной эксплуатации на участок Сокол – Завод им. Сталина. По данным специалистов, каждый электровагон обеспечивал по сравнению с вагонами типа Г экономию электроэнергии около 500 тыс. кВт/ч в год.
В 1953 г. электровагоны типа М5 подверглись модернизации на Мытищинском машиностроительном заводе. Были усовершенствованы тележки, установлены малогабаритные групповые контакторы в цепях управления поездом, что позволило применить более совершенные по массо-габаритным показателям электрические аппараты: контроллеры машиниста КВ-20А, реостатные контроллеры ПКГ-758А-1, тормозные переключатели и реверсоры ПКГ-759А, реле ускорения и торможения Р-40В. Были установлены также тяговые электродвигатели ДК-104Г, отличавшиеся от своих предшественников наличием со стороны, противоположной коллектору, однорядного роликового подшипника вместо двухрядных шариковых; стал применяться нерегулируемый подзаряд аккумуляторных батарей 56НКН-45 от контактного рельса.
Отдельные изменения в электрических схемах вызвали замену ящика ЛК-753Б-2 с линейными контакторами на ящик ЛК-753Б-4, пуско-тормозных резисторов КФ-6А-3 на КФ-6А-7, ящика с реле ЯР-9А на ящик ЯР-ЮА-1, ящиков ЯК-4К-1 с электромагнитными контакторами на ящики ЯК-4К-2, Модернизированные вагоны получили обозначение типа УМ5 и номера 701-706.
Рис. 13.9. Основные размеры электровагона типа «Д»
В июне 1955 г. Мытищинский машиностроительный завод и завод «Динамо» приступили к серийному выпуску вагонов, имевших лишь незначительные изменения по сравнению с вагонами типа УМ5 и получивших обозначение типа Д (рис. 13.9). Всего в 1955 г. было выпущено 19 таких вагонов (№807-825), которые, как и вагоны типа Г последнего выпуска, поступили на Ленинградский метрополитен. В свою очередь, опытные вагоны типа УМ5 уже под номерами 801-806 были переданы для работы в электродепо Северное Московского метрополитена и обслуживали линию Сокольники – Центральный парк культуры и отдыха им. Горького, на которой в скором времени предполагалось использовать вагоны типа Д вместо устаревших типов.
В отличие от вагонов типов М5 и УМ5, на вагонах типа Д были несколько изменены рычаг передачи ручного тормоза, привод раздвижных дверей первого дверного проема и некоторые другие узлы. В основу электрической схемы этих вагонов, как и их предшественников – вагонов типов В4, М5 и УМ5, была положена схема моторных электровагонов серии Ср3 пригородных участков железных дорог (см. § 12.9); исключение составляла аппаратура реостатного электрического тормоза, которого на секциях Ср3 не было.
Электровагоны типов М5, УМ5 и Д имели ящик ЛК-753В-2 с электропневматическими контакторами: мостовым и двумя контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. Ослабление возбуждения, как и на моторных вагонах секций серии р3, осуществлялось путем параллельного подключения к обмоткам главных полюсов резисторов и имело две ступени – 65 и 40% полного возбуждения. Вторая ступень (40 %) применялась в конце пуска как при последовательном, так и при параллельном соединении тяговых электродвигателей; первая (65%) использовалась в начальный момент пуска и реостатного торможения.
Реостатный контроллер ПКГ-758Б электровагонов типа Д имел 20 позиций, из них 14 реостатных – 9 при последовательном и 5 при параллельном соединении групп тяговых электродвигателей.
Переключения в схеме этот контроллер производил 12 реостатными и 2 переходными контакторами. Число тормозных позиций, по сравнению с контроллером электровагонов типа Г, увеличилось с 13 до 20, что повысило плавность при тормозном режиме. Отключение и защита цепей тяговых электродвигателей электровагонов типа Д обеспечивались тремя линейными контакторами, два из которых устанавливались в каждой группе электродвигателей, а один вместе с главным предохранителем в общей для них цепи.
Контроллер машиниста КВ-20А-1, как и на вагонах типов Г и М5, имел реверсивную рукоятку, а также главную с положениями: «О», «Ход-1» – маневровый режим, «Ход-2» – последовательное соединение электродвигателей, «Ход-3» – параллельное их соединение (последние три положения соответствовали 1-й; 13-й и 20-й позициям реостатного контроллера), «Тормоз-1», «Тормоз-1 А» и «Тормоз-2». Первое и последнее тормозные положения соответствовали 1-й и 20-й позициям реостатного контроллера, а среднее применялось при ручном торможении.
Масса вагона типа Д составляла 36,2 т, конструкционная скорость – 75 км/ч. Ускорение при трогании и замедление при служебном торможении порожнего вагона равнялись 1,0 м/с2, вместимость был а такой же, как и у вагонов типов А, Б и Г (мест для сидения 44, мест для стояния 220 из расчета 8,5 чел. на 1 м2). Соотношение между часовой мощностью тяговых электродвигателей и массой секций у вагонов типа Д (8,14 кВт/т) было выше по сравнению с вагонами типа Г (7,62 кВт/т).