Подвижной
состав метрополитена
Вагоны типа Д
Глава III
ТЕЛЕЖКА
Кузов вагона опирается на две двухосные тележки. В устройство каждой тележки (рис. 15) входят: рама, две колесные пары с редукторами и буксами, люлечное и надбуксовое рессорное подвешивание, два тяговых двигателя с карданными муфтами, подвесные устройства для тяговых двигателей, редукторов, токоприемников, детали механического тормоза.
8. Рама тележки
Рама тележки (рис. 16) состоит из двух продольных и двух поперечных 2 балок, соединенных между собой в виде буквы Н. Концевых поперечных балок у рамы нет.
Как продольные, так и поперечные балки имеют замкнутое коробчатое сечение, состоящее из двух половин, выштампованных в виде швеллеров и сваренных друг с другом продольными швами встык. Половинки балок штампуются из листовой стали 20 толщиной 10 мм.
В средних узлах рамы места приварки поперечных балок к продольным перекрываются сверху и снизу штампованными косынками 3 толщиной 6 мм, приваривающимися к балкам по всем кромкам и в отверстиях над продольной балкой. Это обеспечивает плавность перехода сечений и требуемую прочность рамы.
Продольные балки имеют приваренные к ним штампованные буксовые лапы 4 из листовой стали Ст. 3 толщиной 8 мм с наличниками толщиной 5 мм; литые кронштейны 5 и 6 подвески тормоза; концевые листовые кронштейны 7 для крепления тормозных цилиндров, плоских оттормаживающих пружин и метельников или рельсосмазывателей; короткие отрезки труб 8 для центровки верхних опор надбуксовых пружин.
Литые кронштейны тормоза вставляются в сквозные отверстия, просверленные в вертикальных стенках коробки балки, и обвариваются по периметру с обеих сторон коробки.
Поперечные балки имеют вваренные внутрь литые гнезда 9 валиков люлечного подвешивания. Под гнездами, в нижней стенке поперечной балки, имеются прямоугольные армированные отверстия для прохода подвесной серьги люлечного подвешивания, а снаружи балок на боковые стенки против гнезд привариваются наличники 10 упора люлечной балки вдоль вагона.
К каждой поперечной балке приварены два верхних 11 и один нижний 12 кронштейны подвески тягового двигателя, а также один кронштейн 13 для подвески редуктора. Все эти и тормозные кронштейны – литые из стали 15Л БII по ГОСТ 977-53; в литье не должно быть трещин и раковин.
Все кронштейны ввариваются в раму, будучи вставленными в отверстия с последующей обваркой по периметру, за исключением нижнего кронштейна подвески двигателя, который приваривается к боковой и нижней стенкам поперечной балки встык. Таким образом, рама имеет только армированные отверстия для приварки кронштейнов. Других отверстий в ней нет. Это обеспечивает повышенную прочность рамы, так как концентрации напряжений в отдельных ее узлах нет.
На раме только второй тележки вагона, со стороны, обращенной к середине вагона, к поперечной балке приварен кронштейн 14 для опоры на него рычага авторежима.
На раму тележки действуют следующие силы:
1. Статическая нагрузка от веса кузова, пассажиров и обрессоренных частей тележки (не включая веса тяговых двигателей). Вся эта нагрузка составляет 20680 кг. Таким образом, в каждой точке подвески люльки прикладывается вертикальная сила 5170 кг, а реакция каждой буксовой опоры составляет 2 585 кг.
2. Возникающие при движении вагона вертикальные динамические силы, которые принимаются равными 15% от статической нагрузки.
3. При проезде вагоном кривых радиусом 125 м и менее со скоростью 40 км/ч центробежные силы, действующие на одну тележку от веса кузова с пассажирами и ее собственного веса, составляют около 2 700 кг. Точка приложения этой силы находится на высоте 1425 мм от уровня головки рельсов. Центробежная сила вызывает вертикальную реакцию со стороны каждой буксовой пружины, равную 473 кг. Со стороны наклона тележки эта сила сжимает рессоры, а с противоположной стороны разжимает.
Из-за возвышения внешнего рельса на кривой и крена вагона возникает дополнительное сжатие буксовых и люлечных рессор с одной стороны тележки, что при указанных условиях вызывает дополнительные нагрузки буксовых рессор по 384 кг.
Наконец, на кривой появляются боковые силы от упора гребня бандажа в рельс.
Все эти силы совместно действуют в горизонтальном направлении на буксовые лапы, вызывая скручивание продольных балок рамы и дополнительные напряжения в поперечных балках.
4. Из-за неровностей рельсов, разных диаметров колес и разных характеристик рессор возникают кососимметричные нагрузки, которые вызывают вертикально действующие силы на каждой буксовой рессоре, равные 11% от статической нагрузки, т. е. 290 кг, действующие по одной диагонали снизу вверх, а по другой – сверху вниз.
5. При торможении вагона на раму тележки передается усилие через наличники верхней люлечной балки.
Если считать коэффициент сцепления равным 0,3, то на каждый наличник поперечной балки будет действовать горизонтальная сила около 2 700 кг. На буксовые же лапы будет действовать горизонтальная сила 1 350 кг и вертикальные реакции на буксовых Рессорах составят 120 кг.
6. Дополнительно рама тележки получает напряжение от работы тягового двигателя и редуктора: от веса, от действующего Момента на валу двигателя и от усилия на кронштейн подвески Редуктора.
В результате действия всех рассмотренных сил, из которых Наибольшее значение имеют статические силы и вращающий момент двигателя, в отдельных точках продольных и поперечных балок тележки возникают фактические напряжения, доходящие до 1330 кг/см2. Это ниже допускаемых напряжений.
Напряжения в теле рамы распределены равномерно, без концентрации.
Рама тележки подвергалась испытаниям на разрушение. При нагрузке 162,5 т она прогнулась, но трещин и поломок не имела.
В буксовых лапах напряжение при максимально действующих эксплуатационных нагрузках не превышает 550 кг/см2.
9. Рессорное подвешивание
Рессорное подвешивание тележки двойное: люлечное и надбуксовое.
Люлечное подвешивание (рис. 17) – глухое (нерегулируемое) и состоит из пятниковой опоры кузова 1 и 2, верхней люлечной балки 3 со скользунами 4, двух люлечных рессор 5, нижней подрессорной балки 6, четырех подвесок 7, четырех валиков подвесок 8 в раме тележки, двух предохранительных скоб 9.
Пятниковая опора состоит из сферического подпятника 1 и резинового амортизатора 2.
Подпятник выполнен из стального литья со сферической рабочей поверхностью радиусом 195 мм. Своим круглым основанием он свободно лежит на резиновом амортизаторе («плавающего» типа). Для предотвращения от сдвига в сторону подпятник в нижней части заканчивается втулкой, которая входит в отверстие резинового амортизатора.
На сферической поверхности подпятника имеются две кольцевые и восемь радиальных канавок для удержания смазки, поступающей сверху через пятник.
Резиновый амортизатор 2 выполнен из прессованной резины в виде плоского кольца наружным диаметром 272 мм, внутренним 102 мм и толщиной 28 мм. Для предохранения от истирания резина имеет две привулканизированные к ней накладки, выштампованные в виде тарелок с отбортовками из листовой стали 20 толщиной 4 мм.
Верхняя накладка имеет отбортовку внутрь, а нижняя – наружу. Таким образом не только вертикальные, но и горизонтальные усилия, передающиеся также через амортизатор, приходятся на ограждающие его с боков отбортовки накладок.
Верхняя люлечная балка 3 сварной конструкции; она имеет коробчатое сечение, состоящее из двух вертикальных стенок и двух горизонтальных поясов – верхнего и нижнего. Средняя часть балки имеет развитое сечение в зоне опоры вагона на балку.
Сверху к верхнему поясу балки приваривается гнездо под резиновый амортизатор, представляющее собой накладку толщиной 20 мм с внутренним отверстием диаметром 280 мм.
На концевых частях балки к верхнему поясу привариваются накладки толщиной 20 мм, которые прострагиваются под общий уровень и служат основанием для приварки стаканов верхних скользунов, а с боков балки привариваются другие накладки, которые также прострагиваются под общий уровень для приварки к ним наличников скользунов упора балки вдоль вагона. Стаканы верхних скользунов имеют наверху вогнутую шаровую поверхность с радиусом 100 мм, на которую укладываются чугунные чечевицы 4, являющиеся скользунами.
Эти скользуны круглой формы диаметром 134 мм и толщиной в средней части 40 мм. Чечевичная форма позволяет скользуну легко наклоняться и тем самым обеспечивать прилегание по всей его плоской части к скользуну кузова. Как плоская, так и сферическая поверхности скользуна имеют по две кольцевые и по четыре радиальные канавки, а в средней части сквозное отверстие для протока смазки, которая поступает из верхнего скользуна кузова. Износ скользунов в эксплуатации незначителен.
Верхние скользуны наряду с пятником служат для опоры кузова на тележку, поддерживая кузов при прохождении вагоном кривых со стороны наружной нити рельсов.
По концам балки к нижнему поясу приварены гнезда под хомуты люлечных рессор, на которых покоится балка.
Люлечная рессора 5 имеет эллиптическую (замкнутую) форму и состоит из двух дугообразных полурессор, обращенных вогнутыми сторонами друг к другу. В каждой полурессоре имеется три пакета рессор, состоящих каждый из пяти листов желобчатой рессорной стали сечением 76 х 13 мм и длиной 946, 822, 620, 420 и 220 мм. Листы до сборки подвергаются термообработке с обеспечением твердости 364-413 по Бринеллю. Коренные листы рессоры имеют прямые концы для упора в бурты наконечников, а малые (наружные) листы – со срезанными углами, для того чтобы приблизить их конфигурацию к форме тела равного сопротивления.
Листы одного пакета соединены между собой заклепкой с потайными головками, после чего на пакет надевается хомут и в горячем состоянии обжимается на прессе. Наружные стенки хомутов трех пакетов полурессоры после сборки рессоры обрабатываются на строгальном станке совместно для подгонки под гнезда в люлечной и подрессорной балках и под требуемый размер высоты рессоры в свободном состоянии. Такая технология изготовления рессор позволяет обеспечить их взаимозаменяемость с небольшими отклонениями по высоте.
Верхняя и нижняя полурессоры имеют по концам специальные наконечники с соприкасающимися цилиндрическими поверхностями, по которым они перекатываются и по мере увеличения нагрузки на рессору перемещают точку соприкосновения верхнего и нижнего наконечников к середине рессоры; при этом сокращается : рабочая хорда. Таким образом, люлечные рессоры обладают переменной гибкостью, что способствует уменьшению вертикальной раскачки кузова.
Характеристика люлечных рессор приведена в табл. 6.
Нижняя подрессорная балка (рис. 18), которая висит на серьгах люлечной подвески, служит опорой для обеих люлечных рессор. Из-за наклонного положения серег подрессорная балка испытывает не только вертикальные, но к горизонтальные усилия на продольное сжатие балки.
Балка состоит из двух балансиров 1 и двух распорных труб 2. Каждая труба имеет по концам вваренные в нее наконечники, оканчивающиеся конусами диаметром 50 мм с конусностью 1 : 50. Этими конусами наконечники плотно входят в такие же конусные отверстия в теле балансиров. Таким образом, усилия распора, приходящиеся на балку, еще плотнее напрессовывают балансиры на наконечники.
Балансир штампуется из стали 35 и в средней части имеет сечение усиленного двутавра. По концам балансира расположены две цапфы седловидной формы, которыми он опирается на нижние проушины серег люлечной подвески. Нижняя поверхность цапф является местом опоры. В зоне 120-180° окружности она подвергается закалке токами высокой частоты до твердости 40 по Роквеллу на глубину 1-3 мм. По торцам цапфы имеют буртики, которые предотвращают соскальзывание серег подвески с цапф.
Серьга люлечной подвески (рис. 19) представляет собой плоскую толщиной 32 мм штамповку из стали 35 в виде двух замкнутых.
проушин-головок с перешейком между ними. Штамповка серег обеспечивает им высокую прочность и расположение волокон вдоль действия силы растяжения. Допускается также вырезка серьги из толстого листа, но при условия расположения -изделия вдоль волокон этого листа. Серьга по всей поверхности фрезеруется и имеет чистую обработку, поскольку обработка увеличивает поверхностную прочность детали и позволяет легче обнаружить в ней зачаточные трещины.
В обеих проушинах серьги имеются фасонные отверстия, состоящие из двух частей: одной – большего диаметра для продевания через нее буртика цапфы или головки валика и другой – в виде части окружности меньшего диаметра для опоры на цапфу или валик. Для обеспечения возможности раскачки люлечной балки с рессорами и подрессорной балкой в пределах люлечного-проема вдоль вагона опорные поверхности отверстий имеют выпуклый профиль сечения.
Для предотвращения износа опорные поверхности закаливаются токами высокой частоты до твердости не менее 40 по Роквеллу на глубину 1-3 мм. Вся серьга, кроме того, подвергается термообработке – нормализации с последующим улучшением, что обеспечивает твердость поверхности в пределах 187-241 по Бринеллю. Каждая серьга подвергается испытанию на растяжение под нагрузкой 20000 кг в течение 3 мин и, кроме того, проверяется на магнитном дефектоскопе.
Валик люлечного подвешивания изготовляется из стали 40 и подвергается термообработке для получения твердости 241-286 по Бринеллю. Рабочая часть его выполнена седловидной формы и чисто обработана. Несмотря на свободную посадку валика в гнезде балки, выскочить он не может, так как удерживается серьгой, располагающейся в его седловине.
Возможность свободного перемещения валика позволяет ему работать при минимальной смазке с небольшим износом; однако предполагается дополнительно проработать конструкцию смазки валиков и цапф люлечного подвешивания. С торца валик имеет внутреннюю резьбу, при помощи которой его можно извлечь из гнезда при демонтаже люлечного подвешивания, для чего следует приподнять серьгу.
Поскольку валик является весьма ответственной деталью, его периодически проверяют на магнитном дефектоскопе.
Предохранительные скобы люлечного подвешивания не несут нагрузки и предназначены для удержания собственного веса подрессорной балки с рессорами в случаях обрыва или излома элементов подвески, при которых кузов сядет непосредственно на раму тележки, а верхняя люлечная балка повиснет на шкворне.
Предохранительная скоба изготовляется из полосовой стали Ст. 3 сечением 75 х 16 мм. Полосе придается форма, напоминающая букву П, с внутренней стороны которой на концах отковываются заплечики, необходимые для разгрузки болтов крепления от срезывающих усилий. Каждый конец скобы опирается на литое ухо, составляющее одно целое с отливкой гнезда валика люлечного подвешивания, и крепится к нему болтом М20 х 70 с корончатой гайкой и шплинтом.
При необходимости вынуть люлечную рессору поступают следующим образом: домкратами поднимают конец кузова и при этом он шкворнем извлекает из люлечного проема тележки верхнюю люлечную балку, после чего можно вынуть распрямившуюся люлечную рессору целиком или, для удобства, по частям – сначала верхнюю полурессору, затем нижнюю.
Для демонтажа нижней подрессорной балки необходимо один конец ее приподнять и сбросить освободившиеся серьги с цапф балансира.
Глухое люлечное подвешивание, применяющееся для устранения резьбы в подвесках и повышения тем самым безопасности Движения, имеет ту особенность, что в эксплуатации отсутствует возможность регулирования положения кузова относительно рамы тележки. В сочетании же с нерегулируемым и надбуксовым подвешиванием получается, что высота кузова относительно головок рельсов может колебаться в пределах 60 мм, в зависимости от допусков на изготовление всех деталей ходовых частей, рамы и подвешивания. Поэтому, например, как указывалось выше, высота уровня пола вагонов типа Д над головками рельсов под тарой может быть от 1199 до 1259 мм.
Надбуксовое подвешивание (рис. 20) безбалансирное, с крыльчатой буксой, т.е. с прилитыми к буксе опорными крыльями для надбуксовых пружин.
На опорную плоскость дна каждого крыла буксы устанавливается нижняя опора буксовых пружин 1, имеющая в средней части выступающую втулку для центровки внутренней пружины 2.
На внутреннюю пружину надевается вторая, наружная пружина 3, а сверху на них укладывается верхняя опора буксовых пружин 4, которая, так же как и нижняя, имеет втулку для центровки. Обе опоры кованые из стали 15.
Между верхней опорой и продольной балкой рамы тележки устанавливается резиновая прокладка 5 в виде кольца толщиной 12 мм. Для предотвращения от сдвига верхняя опора вместе с прокладкой надевается на специальную направляющую трубку, приваренную к раме тележки.
При смене пружин комплект их вместе с нижней и верхней опорами вынимается целиком при помощи специального болта диаметром 32 мм. Этот болт ввертывается снизу торцевым ключом в резьбовое отверстие верхней опоры и стягивает таким образом пружины. Для прохода головки болта в дне крыла буксы имеется отверстие.
Пружины изготовляются из стали 60С2 и выполняются с разными навивками: наружная – с правой, а внутренняя – с левой, чтобы при сжатии пружин они являлись направлением друг для друга.
Основные данные пружин надбуксового подвешивания приведены в табл. 4.
В связи с тем, что при скоростях движения 45-50 км/и и выше ощущается раскачка кузова вагона, необходимо дополнить конструкцию рессорного подвешивания амортизационными устройствами.
Как показал анализ, раскачка происходит в горизонтальной плоскости (на люлечном подвешивании поперек пути) и в вертикальной плоскости (на надбуксовом подвешивании, поскольку витые пружины не обладают трением, гасящим колебания, как листовые рессоры).
Для устранения этого явления и обеспечения спокойного хода вагона намечается оборудовать гидравлическими (масляными) амортизаторами поперечные балки рамы тележки и связать с ними люлечную балку так, чтобы затруднить раскачку люльки. Кроме того, возможна установка гидравлических или клиновых амортизаторов в надбуксовом подвешивании.
10. Подвеска тягового двигателя
Тяговый двигатель подвешен консольно на поперечной балке рамы тележки и таким образом полностью подрессорен буксовым пружинами, что видно из рис. 21.
Особенностью конструкции подвески тягового двигателя является расположение его опорных поверхностей на трех точках -двух вверху и одной внизу, находящихся в одной плоскости. Это облегчает технологию изготовления, улучшает крепление и повышает его надежность, а также обеспечивает точность расположения тягового двигателя. Из-за условий размещения эта опорная плоскость кость всех трех точек наклонена к вертикали под углом 15°.
Верхние кронштейны подвески, вваренные в поперечную балку рамы тележки, оканчиваются пластинами 1 толщиной 38 мм, к которым приболчиваются две лапы двигателя. Для того чтобы предотвратить его соскальзывание вниз, лапы имеют выступы 2 которые надеваются сверху на клиновидные окончания плит кронштейнов и благодаря этому двигатель может висеть на них даже без крепления болтами.
Нижний кронштейн подвески, также приваренный к поперечной балке рамы тележки, имеет форму открытой коробки 3, в которой размещается нижняя лапа двигателя. Задняя наклонная стенка этой коробки служит опорной поверхностью для лапы двигателя, а боковые стенки, усиливающие кронштейн, расположены шире лапы и благодаря этому позволяют перемещать двигатель вдоль его оси.
Для этого в боковые стенки ввернуты стопорные болты 4 диаметром М24, которые упираются с двух сторон в нижнюю лапу. При помощи этих болтов тяговый двигатель устанавливается в положение, диктуемое регулированием разбега корпуса карданной муфты, и закрепляется на месте тремя стяжными болтами 5 диаметром М27, под которые в теле кронштейнов выполнены продолговатые отверстия. Оба стопорных болта фиксируются контргайками, а стяжные болты – корончатыми гайками со шплинтами.
Таким образом регулировка положения двигателя производится только в направлении поперек вагона. Регулировку положения двигателя вдоль вагона производить не требуется.
Остов тягового двигателя имеет два предохранительных ребра 6, которыми двигатель может опереться на ось в случае излома верхних точек подвески. Для нижней лапы предохранением является дно коробки кронштейна.
11. Колесная пара
Колесная пара (рис. 22) состоит из оси 1, двух колес – одного 2 крыльчатых и другого 3 с короткой ступицами, редуктора 4 и двух крыльчатых букс 5 с роликовыми подшипниками.
Ось изготовляется из углеродистой стали марки Ос.М по ГОСТ 6690-53. Химический состав стали должен соответствовать следующим нормам (в %):
Углерода – 0,35-0,45
Марганца – 0,50-0,80
Кремния – 0,15-0,35
Хрома не более – 0,30
Никеля не более – 0,30
Меди не более – 0,25
Фосфора не более – 0,045
Серы не более – 0,050
Осевые заготовки изготовляются ковкой на молотах или прессах, причем уковка металла, считая от слитка, должна быть не менее пятикратной. После ковки заготовки подвергаются термообработке – нормализации (нагреву до 870-890° C с последующим охлаждением на спокойном воздухе) или нормализации с дополнительным отпуском. Отпуск (вторичный нагрев до температуры не выше 600-700° с последующим охлаждением определенной продолжительности), уменьшающий хрупкость и выравнивающий внутренние напряжения, обязателен при содержании в стали углерода более 0,40%.
Механические свойства металла после термической обработки оси должны удовлетворять следующим нормам:
Предел прочности при растяжении – 58-63 кг/мм2
Относительное удлинение на длине l = 5 не менее – 22%
Среднее значение ударной вязкости не менее – 8 кгм/см2
Минимальное значение ударной вязкости для отдельных образцов – 4,5 кгм/см2
При увеличении предела прочности свыше 63 и до 68 кг/мм2 среднее значение ударной вязкости понижается до 7 кгм/смг и минимальное – до 4 кгм/см2.
Ось имеет размеры: диаметров подступичной части 170 мм, предподступичной 165 мм, средней части 160 мм и шеек 120 мм; расстояние между серединами шеек 2 114 мм. По сравнению с осями вагонов типа Г уменьшенные размеры средней и подступичной частей при одинаковых шейках более выгодны для распределения напряжений в оси ввиду отсутствия резкого перехода сечений. Также более удачно выполнены и галтели перехода от шейки к предподступичной части одним радиусом 16 мм, вместо конуса с двумя Радиусами.
На поверхности оси после ее обработки не допускаются раковины, трещины, расслоения, волосовины. Проверка на их отсутствие производится при помощи магнитного дефектоскопа.
На торце первой осевой шейки (расположенной со стороны зубатого колеса) выбиваются клейма – знаки с обозначениями завода-изготовителя, порядкового номера оси, номера плавки, год изготовления и приемки оси инспекторами ОТК и метрополитена.
Колесо с удлиненной ступицей напрессовывается на ось. На ступицу посажены зубчатое колесо и большие шарикоподшипники редуктора. Это позволяет уменьшить диаметры оси, разгрузить ось от непосредственного воздействия на не указанных деталей и повысить надежность ее работы.
Колесный .центр 6 с удлиненной ступицей – литой из мартеновской стали или электростали повышенного качества марки 15÷25Л КП по ГОСТ 977-53; он имеет обод и диск, одинаковые с обычным центром.
Длина ступицы, включая удлиненную часть, составляет 520 мм, но прессовая посадка на ось производится не по всей длине, а только на участке в 350 мм. Это облегчает напрессовку, обеспечивает точность ее и требуемые натяги, а также предотвращает разрыв края втулки удлиненной части ступицы.
На обод колесного центра насаживается бандаж, который закрепляется кольцом, как и на обычных колесах.
В диске имеются четыре отверстия: два – для чалочных приспособлений, необходимых при подъеме и транспортировке колесу ной пары и два для размещения в них скалок при распрессовка зубчатого колеса.
Колесо с обычной ступицей ничем не отличается от колес вагонов метрополитена прежних типов.
Редуктор состоит из зубчатой передачи, шарикоподшипников и корпуса.
Зубчатая передача представляет собой одну пару цилиндрических шестерен с косым зубом.
Данные зубчатой передачи приведены в табл. 5.
Данные по шестерне и зубчатому колесу приведены в табл. 6.
Как зубчатое колесо 7 (рис. 22), так и шестерня 8 изготовляются из стали 37ХН3А по ГОСТ 4543-48. Зубчатое колесо цельноштампованное, а шестерня выполняется свободной ковкой. Поковки подвергаются термообработке (улучшению), после которой приобретают следующие механические свойства:
Временное сопротивление разрыву не менее – 75 кг/мм2
Предел текучести не менее – 55 кг/мм2
Относительное удлинение не менее – 16%
Относительное сужение не менее – 50%
Ударная вязкость не менее – 8 кг/см2
Твердость по Бринеллю – 223-285
Рабочие поверхности зубьев зубчатого колеса обрабатываются под VV6, а малой шестерни шлифуются под VV7. Перед шлифовкой зубья малой шестерни подвергаются поверхностной закалке на глубину 2 мм с нагревом в кислородно-ацетиленовом пламени или токами высокой частоты для получения твердости рабочих поверхностей зубьев 47-52 по Роквеллу. Как показал опыт эксплуатации, это обеспечивает большой пробег передачи (1 млн. км и более).
Зубчатое колесо напрессовывается на удлиненную ступицу, а по обе стороны от него располагаются первый шарикоподшипник 9 №244у, имеющий наружный диаметр 400 мм, внутренний диаметр 221 мм и ширину 65 мм, и второй шарикоподшипник 10 №244 с такими же размерами, только внутренним диаметром 220 мм. Это сделано потому, что прессовая посадка зубчатого колеса должна разместиться в пределах между диаметрами обоих шарикоподшипников так, чтобы первый подшипник свободно проходил над поверхность посадки зубчатого колеса, а зубчатое колесо в свою очередь свободно продевалось через место посадки второго подшипника.
Кроме этих деталей, на удлиненную ступицу напрессовываются упорное 11 и запорное 12 лабиринтовые кольца, а также насаживаются диски маслоотбойников 13 и 14.
Малая шестерня 8 составляет одно целое со своим валом. С обе их сторон вала горячей посадкой насаживаются шарикоподшипники, служащие его опорой в корпусе редуктора. На конце вала, обращенном в сторону колеса, ставится подшипник №318 (15) с наружным диаметром 190 мм, внутренним диаметром 90 мм и шириной 43 мм. На конце вала, обращенном в сторону тягового двигателя, ставится подшипник №315 (16) с наружным диаметром 160 мм, внутренним диаметром 75 мм и шириной 37 мм.
Большой подшипник с торца закрепляется упорной шайбой 17 с помощью трех болтов. Меньший подшипник закрепляется на валу лабиринтовой втулкой 18, имеющей горячую посадку.
Длинный конец вала, как и вал тягового двигателя, имеет конус для посадки кулачка карданной муфты.
Между шестерней и подшипниками на вал скользящей посадкой устанавливаются маслоотбсйные заслонки 19 и 20, которые зажимаются при посадке подшипников; их назначение – защитить подшипники от твердых частиц, могущих оказаться в смазке корпуса редуктора и препятствовать вытеканию смазки.
Корпус редуктора представляет собой стальную литую коробку, состоящую из двух половин – верхней 21 и нижней 22., Линия разъема между ними – наклонная под углом 22°30' к горизонту и проходит через ось колесной пары, разделяя на две части расточку под большие шарикоподшипники на удлиненной ступице колеса. Шестерня же и зубчатое колесо располагаются по горизонтали, так как только такое расположение может обеспечить наименьшие величины взаимного смещения валов редуктора и тягового двигателя.
Сторона корпуса редуктора, насаживающаяся на первый шарикоподшипник 9, имеет упорный буртик для упора в него наружного кольца подшипника и фиксации тем самым корпуса редуктора вдоль оси; при этом кольцо подшипника с другой стороны зажимается лабиринтовой крышкой 23, для чего подбирается соответствующая толщина картонной прокладки 24 или последняя исключается вовсе.
В верхней половине корпуса размещается вал малой шестерни. Под его шарикоподшипниками имеются отверстия: в одной стенке 160 мм и в другой – 190 мм в соответствии с наружными диаметрами подшипников.
При монтаже редуктора вал малой шестерни с посаженными и закрепленными шарикоподшипниками вставляется в верхнюю половину корпуса через большее отверстие, после чего закрепляется в нем крышкой 25, прижимающей наружное кольцо шарикоподшипника к буртику корпуса. Нажатие крышки регулируется картонными прокладками 26. При неправильном подборе прокладок не происходит зажатия наружного кольца шарикоподшипника.
С другой стороны вала, также на картонной прокладке, устанавливается лабиринтовая крышка 27.
Необходимо отметить, что при монтаже вала по нему не должны допускаться удары во избежание повреждения шарикоподшипников. Досылка вала с подшипниками должна производиться при помощи специального приспособления, действующего непосредственно на наружные кольца шарикоподшипников.
В верхней части корпуса расположено прямоугольное отверстие люка, через которое можно осматривать зубья передачи и заливать смазку в редуктор. Штампованная крышка люка 28, прижимаемая плоской пружиной 29, показала себя в эксплуатации неудовлетворительно, так как не обеспечивает герметичности и пропускает смазку. Эта конструкция будет заменена крышкой на свободных петлях с резиновым уплотнением, прижимаемой сверху двумя гайками-барашками на шарнирных болтах.
Рядом с люком в боковую стенку верхней половины корпуса ввертывается сопун 34, сообщающий внутреннюю полость с атмосферой через сетку фильтра для устранения компрессии внутри редуктора.
В верхней половине корпуса, под валом шестерни и на одной вертикали с ним расположено углубление для размещения ушков подвески редуктора к раме тележки. В середине этого углубления имеется выступ в виде ребра, в отверстие которого вставляется шаровая опора 30 подвески редуктора.
В нижней половине корпуса имеются два круглых люка: один из них боковой, закрывающийся плоской крышкой 31 на трех болтах, служит для очистки корпуса от загрязненной смазки; другой с торца корпуса, внизу, также закрывающийся крышкой 32, в которой имеется пробка на резьбе 33, служит для контроля уровня смазки, заливаемой в корпус в количестве около 1,5 л.
В корпусе редуктора на внутренних стенках, вокруг посадочных мест под шарикоподшипники, сделаны кольцевые выемки – канавки; эти канавки дают дополнительное предохранение от вытекания смазки наружу. Обе половины корпуса соединены между собой двенадцатью болтами 35 размером М16. Кроме того, для предотвращения сдвига одной половины относительно другой ставятся два установочных штифта 36.
Между фланцами корпуса устанавливаются прокладки 37 из плотного картона толщиной 0,5 мм. Они уплотняют стык обеих половин и потому расточка отверстий под шарикоподшипники про изводится в сболченном положении вместе с прокладками.
Снаружи к каждой половине корпуса приварены ручки 38, выполненные из полосовой стали.
На боковой стенке верхней половины корпуса, снаружи, прилита бобышка 39, в которой сделано отверстие с резьбой М24 для крепления пальца ЗУМа.
Формирование колесных пар для вагонов типа Д производится в следующем порядке.
Первым на ось с усилием 60-90 т напрессовывается колесо с удлиненной ступицей, у которого места под посадку зубчатого колеса, шарикоподшипников и других деталей обработаны лишь вчерне, с припусками. После этого ось вместе с колесом устанавливается в центрах на токарный станок для чистовой обработки посадочных мест удлиненной ступицы.
Такая технология принята с той целью, чтобы исключить влияние напрессовки на точность окончательно обработанных посадочных мест.
На удлиненную ступицу последовательно надеваются и насаживаются следующие неразъемные детали: первая лабиринтовая крышка 23; лабиринтовое упорное кольцо 11; шарикоподшипник №244у 9; внутренний маслоотбойник 13; зубчатое колесо 7; наружный маслоотбойник 14; шарикоподшипник №244 10; лабиринтовое запорное кольцо 12; вторая лабиринтовая крышка 40.
Первая лабиринтовая крышка 23, вытачиваемая из стали 35 в виде круглого диска, надевается свободно на ступицу и остается :в таком положении до тех пор, пока не будет смонтирован редуктор.
Затем с горячей или прессовой посадкой на выступ у основания удлиненной части ступицы насаживается лабиринтовое упорное кольцо 11, которое вместе с лабиринтовой крышкой составит уплотнительный лабиринт с аксиальными и радиальными зазорами, равными 1 мм.
Вслед за лабиринтовым кольцом на удлиненную ступицу устанавливается шарикоподшипник 9, который для этой цели разогревается в масле. Затем надевается маслоотбойник 13, имеющий вид диска толщиной 8мм, и производится напрессовка зубчатого колеса 7.
Зубчатое колесо напрессовывается на удлиненную ступицу до полного упора с обязательным поджатием всех ранее надетых деталей, в связи с чем диаграмма запрессовки должна иметь в конце посадки скачок давления свыше установленного предела, иначе между смежными деталями останутся зазоры-, что недопустимо.
По другую сторону зубчатого колеса насаживается второй маслоотбойник 14 и шарикоподшипник 10.
Лабиринтовое запорное кольцо 12, насаживаемое в горячем состоянии, имеет небольшую удлиненную втулку с наружной цилиндрической частью диаметром 240 мм и шириной 35 мм, чисто обработанной под VV6, которая служит местом под щетки заземляющего устройства на колесной паре.
Монтаж корпуса редуктора производится следующим образом: сначала на большие шарикоподшипники устанавливается верхняя половина корпуса 21 вместе с вмонтированным в нее валом малой шестерни, а затем к ней снизу приболчивается нижняя половина корпуса 22. После этого к корпусу приболчиваются обе лабиринтовые крышки 23 и 40.
Все последующие работы по формированию колесной пары, как то: напрессовка второго колеса, монтаж букс и др., производятся обычным порядком в соответствии с Инструкцией по освидетельствованию, формированию и ремонту колесных пар подвижного состава метрополитена.
При монтаже редуктора необходимо соблюдать максимальную чистоту и предохранять подшипники от загрязнения.
При необходимости сменить лабиринтовое запорное кольцо 12 или зубчатое колесо 7 сначала должна быть произведена распрессовка второго колеса 3. Лабиринтовое запорное колесо снимается путем захвата за его внутренний буртик. После этого возможно спрессовать зубчатое колесо (совместно со вторым шарикоподшипником), выталкивая его двумя скалками, пропущенными через отверстия дисковой части колесного центра 6.
Цельнокатаные колеса. Описанная выше конструкция редуктора устанавливается на удлиненную ступицу литого колесного центра, на который обычным способом насаживается бандаж.
Согласно техническому заданию и проекту колеса на вагонах типа Д должны быть цельнокатаные. Эти колеса более надежны, прочны, экономичны и имеют меньший вес, чем колеса со съемными бандажами. Однако трудности по изготовлению цельнокатаных колес с удлиненной ступицей задерживают их применение.
Конструкция редуктора, смонтированного на цельнокатаном колесе, отличается тем, что цельнокатаное колесо по условиям твоего изготовления не может иметь удлиненную ступицу такой же длины, как литой центр, а несколько короче. В этом случае, как показано на рис. 23, на обработанную (после напрессовки колеса на ось) удлиненную часть ступицы надевается лабиринтовая крышка 1 и насаживаются лабиринтовое упорное кольцо 2, шарикоподшипник 3, маслоотбойник 4 и зубчатое колесо 5.
Последнее у основания имеет придаточную часть в виде втулки, возмещающей отсутствие конца удлиненной ступицы колеса, на которой размещаются маслоотбойник 6, второй шарикоподшипник 7 и запорное лабиринтовое кольцо 8 с другой лабиринтовой крышкой 1. Посадка на ось цельнокатаного колеса производится по всей удлиненной ступице. Укороченная же несколько посадка на удлиненную ступицу зубчатого колеса должна быть возмещена более точным, определенным и тщательно выполненным натягом.
Положительной особенностью этой конструкции является возможность постановки одинаковых шарикоподшипников 3 и 7 №244.
В остальной части редуктор не отличается от ранее описанного. Буксы с роликовыми подшипниками. Корпус буксы – литой из стали повышенного качества марки 25Л БII по ГОСТ 977-53, и вместо балансиров с поддонами корпус имеет крылья – опорные выступы для установки на них пружин надбуксового подвешивания.
При такой конструкции подбор пружин для каждой буксы должен производиться более тщательно, с обеспечением одинаковых характеристик, иначе букса будет располагаться наклонно и все время истирать один из углов наличников. ;
Положительной стороной крыльчатой буксы является то, что в случае излома пружин одной стороны пружины с прстивоположной стороны не смогут выскочить, как при балансирах, так как повороту буксы будут препятствовать буксовые лапы рамы тележки.
Наличники буксы выштампованы из листовой Ст. 3 толщиной 5 мм и в сечении имеют форму уголка. Полотно наличника, прилегающее к боковой стенке буксы и ограничивающее ее перемещения вдоль вагона, образуется широкой стороной угольника, а узкая его сторона, прилегающая к боковому буртику буксы, ограничивает перемещение колесной пары поперек вагона.
По концам наличника вверху и внизу делаются отбортовки, которые загнуты на тело буксы для предотвращения сдвига наличника в вертикальном направлении. Крепление наличников к корпусу буксы производится сварным прерывистым швом по вертикальным кромкам. В теле полотна наличника имеется пять продолговатых, наклонно расположенных сквозных отверстий для удержания смазки.
Односторонний упор букс в буксовые лапы (только с наружной стороны, сбоку вагона) облегчает замеры и упрощает определение разбегов колесных пар.
Величиной продольного разбега каждой буксы (вдоль вагона) является половина суммы четырех зазоров между наличниками буксы и буксовых лап, замеренных щупом вверху и внизу буксы, т. е. равна, как показано на рис. 24.
Поперечный разбег колесной пары (рис. 25) определяется так.
1. Производится замер щупом зазоров q5 и q7 вверху и внизу между буксой и буксовыми лапами с одной стороны вагона и из этих четырех зазоров выбирается наименьший)
2. Производится замер зазоров q6 и q8 у другой буксы данной колесной пары, с выбором наименьшего из них.
3. Определяется разбег, который является суммой указанных двух наименьших зазоров.
Крышка буксы, при помощи которой обычно закрепляются наружные кольца буксовых роликоподшипников, имеет прилитый к ней кронштейн для крепления бруса токоприемника. Кронштейн представляет собой продолговатое гнездо – коробку, открытую с наружной (боковой) стороны буксы.
Для крепления кронштейна клапана автостопа к переднему «рылу корпуса первой правой буксы вагона прилита небольшая прямоугольная плита. Эта плита обрабатывается как по плоскости: для привалки кронштейна, так и по двум кромкам, верхней и нижней, для пригонки их под выступы кронштейна.
Крепление кронштейна производится при помощи двух болтов диаметром 20 мм, причем верхнее отверстие в плите под болт крепления распиливается до верхней кромки с тем, чтобы можно было устанавливать болт без снятия надбуксовых пружин.
12. Подвешивание редуктора
Корпус редуктора, опиракщийся на большие шарикоподшипники и поворачивающийся на них вокруг оси колесной пары, закрепляется другим концом к раме тележки при помощи специальной подвески (рис. 26), назначение которой поддерживать вал шестерни редуктора на одном уровне с валом тягового двигателя.
Подвеска представляет собой кривой штампованный стержень 1 из стали 35, имеющий двутавровое сечение в средней изогнутой части и заканчивающийся внизу вильчатой проушиной 2, а вверху резьбой двух размеров: 2М52х2 (в середине стержня) и 2М48х2 (в конце стержня). Стержень в целом подвергается термообработке (нормализации), которая обеспечивает его твердость 186-241 по Бринеллю, конусообразные отверстия проушины, кроме того, закаливаются токами высокой частоты на глубину 1 мм до твердости 40 по Роквеллу.
Стержень внизу соединяется с корпусом редуктора своей вильчатой проушиной в точке, находящейся под осью шестерни на одной вертикали с ней, чем достигается минимальное вертикальное расхождение между валами редуктора и тягового двигателя при просадке надбуксовых пружин. В теле корпуса редуктора имеется выемка под проушину с выступающим ребром 3 толщиной 20 мм, входящим в вилку проушины; в ребре просверлено отверстие диаметром 62 мм, куда ставится шаровой подшипник 4.
Через отверстия в проушине и шаровом подшипнике проходит ось 5, имеющая среднюю часть диаметром 40 мм и с обеих концов резьбу 2М36х2. На резьбу навинчиваются конические гайки 6, входящие в конусные отверстия проушин, и контргайки 7, закрепляемые пластинчатыми шайбами 8 толщиной 1 мм. Таким образом, подвеска вместе с закрепленной в ней осью может поворачиваться по отношению к корпусу редуктора на шаровом подшипнике во всех направлениях. Шаровой подшипник смазывается от масленки 9 на торце оси через каналы, просверленные в ней.
Наверху подвеска закрепляется в кронштейне 10 подвески редуктора, приваренном к поперечной балке рамы тележки.
Кронштейн оканчивается плитой толщиной 22 мм, наклоненной к горизонту под углом 17° для обеспечения перпендикулярности ее к резьбовому стержню подвески, пропущенному сквозь отверстие в середине плиты.
Плита служит опорой для двух резиновых амортизаторов 11, располагающихся на ней сверху и снизу. Каждый амортизатор представляет собой круглую резиновую шайбу диаметром 150 мм и толщиной 24 мм, у которой с одной стороны выступает небольшая втулка. К резиновой шайбе привулканизированы две стальные накладки, предохраняющие ее от истирания: со стороны втулки, обращенной к плите кронштейна и заходящей в ее отверстие, – штампованная обойма из листовой стали толщиной 2 мм, а с наружной стороны – плоская шайба толщиной 12 мм.
Амортизаторы прижимаются к плите двумя гайками: верхней 12 на меньшей резьбе и нижней 13 на большей резьбе стержня подвески. Затяжка гаек должна быть достаточной, но не чрезмерной, чтобы сохранить некоторую податливость резины. Это необходимо потому, что подвеска в верхней точке опоры на раму тележки должна также поворачиваться относительно плиты кронштейна, как и в нижней точке соединения с редуктором, а возможность такого поворота реализуется только за счет гибкости амортизаторов.
При помощи гаек производится регулировка положения редуктора, а с ним и вала шестерни, по высоте относительно вала тягового двигателя.
Чтобы поднять редуктор, необходимо отпустить нижнюю гайку и подтянуть верхнюю. Регулировка должна обеспечивать уровень вала шестерни на свободной (без кузова) тележке ниже вала тягового двигателя на 3,3-4,0 мм. Тогда при опущенном на тележку кузове этот размер уменьшится до 1-1,5 мм, а при полной нагрузке пассажирами, наоборот, вал тягового двигателя окажется ниже вала шестерни на 1-1,5 мм.
Таким образом, при просадке рессор вал тягового двигателя опускается на большую величину, чем вал редуктора. Это происходит потому, что подвеска редуктора занимает наклонное положение и в процессе просадки изменяет свой угол наклона.
Перед установкой амортизаторы подвергаются десятикратному испытанию на сжатие изменяющейся нагрузкой от 0 до 4000 кг. Каждый цикл должен продолжаться 8-10 сек. При этом на амортизаторе не должны появляться ни отслоения, ни надрывы. При работе же амортизаторы испытывают максимальные сжимающие усилия около 3880 кг.
После регулировки и затяжки гаек последние закрепляются шплинтами, под которые в теле стержня просверлено по два взаимно-перпендикулярных отверстия (на расстоянии 10 мм друг оn друга) на каждый шплинт.
По бокам подвески устанавливаются две предохранительные скобы 14, имеющие изогнутую форму. Скобы внизу прикрепляются болтом 15 диаметром М22 к телу подвески при помощи корончатой гайки со шплинтом, а вверху имеют продольные продолговатые отверстия, которыми они свободно надеваются на две цапфы 16 диаметром 30 мм, прилитые снаружи к плите кронштейна. Про долговатые отверстия не мешают регулировке, а в случае обрыва резьбовой части подвески редуктор повиснет на предохранительных скобах.
В случае излома оси шарового подшипника в нижней точке под вески редуктор повиснет на вильчатой проушине, размещающейся в его выемке.
13. Крепление бруса токоприемника
Деревянный брус токоприемника 1 (рис. 27а, 27б) сечением 75 х 130 мм изготовляется из сухого, с влажностью не более 12%, бука и окрашивается серой электроэмалью.
На каждый конец бруса тремя болтами 2 диаметром М20 прикрепляется штампованный кронштейн 3, выполненный из листовой стали 20 толщиной 5 мм. Концевые части кронштейна, входящие в кронштейн 4 крышки буксы, имеют швеллерное сечение, выполненное в виде части цилиндра по верхней и нижней стенкам, так что при разных уровнях колесных пар тележки связывающие их брусья могут шарнирно поворачиваться в вертикальной плоскости. Кроме того, на задней стенке кронштейна бруса выштампованы выступы цилиндрической формы, которые позволяют брусу также шарнирно поворачиваться и в горизонтальной плоскости. С этой же целью отверстия под болты в задней стенке имеют продолговатую форму.
Брус сбоку вставляется в гнезда кронштейнов крышек букс, внутрь которых ввариваются штампованные наличники 5, после чего каждое гнездо закрывается плоской крышкой 6, которая прикрепляется к гнезду двумя болтами 7 диаметром М16 с пружинными шайбами.
В крышке имеется два отверстия для установки двух пружин 8, которые с одной стороны упираются через наконечники 9 в заднюю стенку кронштейна, прижимая ее к дну гнезда, а с другой – в специальные колпачковые шайбы 10, свободно проходящие в отверстия крышки.
Для сжатия каждой пружины сквозь отверстие в колпачковой шайбе, в дно гнезда ввертываются два болта 11 диаметром М16, которые закрепляются двойной лепестковой шайбой 12.
Таким образом все перемещения бруса совершаются на цилиндрических поверхностях кронштейна за счет сжатия пружин в пределах имеющихся между кронштейнами и гнездами зазоров.
14. Заземляющее устройство ЗУМ-1А
Заземляющее устройство (рис. 28) предназначено для заземления всех электрических цепей вагона. Главной его частью является щеткодержатель, укрепленный на корпусе редуктора.
Щеткодержатель состоит из двух штампованных стальных оцинкованных коробок 1, свободно вращающихся на осях 2 диаметром 10 мм, выполненных из Ст. 2. Ось 2 укреплена в штампованной скобе 3, при помощи которой щеткодержатель вместе со скобой 4 крепится двумя болтами 5 на пальце 6 держателя. На этих же болтах закреплены и наконечники шунтов щеток и подходящих кабелей. Между собой болты соединены латунной пластиной 7.
Держатель состоит из двух стальных щек 8, между которыми расположена дистанционная втулка 9 и палец щеткодержателя 6; на последнем имеется бакелитовая накатка, а по краям его установлены изоляционные шайбы 10. Изоляция пальца предотвращает Утечку тока через корпус редуктора и шариковые подшипники.
Через дистанционную втулку проходит шпилька 11, которая одним своим концом ввертывается в тело корпуса редуктора и закрепляется предохранительной шайбой 12. Для исключения действия срезывающих усилий на резьбу цилиндрическая часть шпильки входит в тело корпуса редуктора.
Держатель на шпильке крепится гайкой с пружинной шайбой и коническим разводным штифтом 13.
В каждой коробке устанавливается меднографитовая щетка 14 размером 40 х 16 х 50 мм с укрепленными в них четырьмя шунтами 15 сечением 4 мм2. Щетки могут применяться и марки ЭГ-2.
В коробке щетка закрепляется винтом 16. К скобам крепятся нажимные пружины 17, которые другим своим .концом укрепляются в распорке скобы 3.
Щетки пружинами прижимаются к поверхности заземляющего кольца, напрессованного на удлиненную ступицу вагонного колеса.