Skip to main content

Принципы повышения критической скорости железнодорожных экипажей

Posted in

Железнодорожный транспорт УкраиныОбеспечение устойчивости движения — одна из главных проблем при разработке пассажирских поездов-экспрессов. Целесообразно в первую очередь ознакомиться с опытом увеличения критической скорости вагонов этих поездов.

Обычно от возникновения нежелательных колебаний защищаются путем их демпфирования (гашения) при начальных возмущениях. Но разместить демпферы поперечных колебаний между колесными парами и рельсами очень сложно. Поэтому используются устройства, которые гасят автоколебания виляния рам тележек, увеличивая критическую скорость в нужном диапазоне..

Гидравлические  демпферы  специального  типа   успешно применяются на высокоскоростных поездах-экспрессах TGV (Франция). Два гидравлических демпфера Д размещены горизонтально и параллельно оси пути. Одними концами они присоединены к кронштейнам на продольных балках рамы тележки, а противоположными — асимметрично соединенные с кузовами соседних вагонов. Виляния рамы тележки затухают, благодаря поглощению энергии в демпферах, — и потери устойчивости движения не происходит. Из фото видно, что указанные демпферы Д значительно мощнее, чем гидравлические гасители колебаний Г. Это позволило повысить безопасную скорость экспресса до 350 км/ч. Показанный вариант демпфера Д в верхней части имеет воронку для регулярного контроля и пополнения рабочей жидкости, утечка которой может привести к тяжелым последствиям.

Демпферы фрикционного типа распространены как на экспрессах, так и на обычных пассажирских вагонах. Чтобы не вводить в конструкцию новые детали, каждый демпфер создается парой прижатых друг к другу боковых скользунов:

У пассажирских вагонов (с практически стабильной массой) взаимное прижатие скользунов-демпферов обеспечивается путем опоры кузова на тележки через скользуны. Для эффективного гашения колебаний виляния необходимо, чтобы поверхности трения демпферов работали с подходящим коэффициентом трения и без микросхватываний (свойственных для  пары стальных скользунов). Поэтому скользуны кузова изготовляют стальными, а тележки — из специальных пластиков (ранее — из чугуна).

Обязательным условием эффективности скользунов-демпферов является синхронная передача колебаний виляния от рамы тележки на надрессорную балку. Необходимо, чтобы угловые перемещения этих деталей  возмущались совместно.

Передающее устройство — специальный узел, который обеспечивает минимальные угловые зазоры между рамой тележки и надрессорной балкой, оборудованной деталями  скользуна-демпфера. Если колебания виляния с самого начала их возмущения не передаются на демпферы (в результате наличия зазоров), то возможна потеря устойчивости движения вагона.

Известны два типа передающих устройств — трех-рычажные и поводковые.

Трех-рычажное передающее устройство представляет собой шарнирный механизм, стержни которого размещены П-образно. Свободные концы продольных стержней  присоединены вертикальными шарнирами к балкам Р рамы тележки, а противоположные концы — к поперечному стержню с помощью горизонтальных шарниров. Внешняя сторона поперечного стержня  плотно прилегает к боковой поверхности надрессорной балки НБ. Такая конструкция устройства связывает угловые перемещения надрессорной балки с виляниями рамы тележки, оставляя независимыми их вертикальные и поперечные перемещения. Трех-рычажные устройства нашли использование в конструкции опытных тележек «ГОША» (совместимые разработки скоростных тележек для пассажирских вагонов стран ОСЖД) для скорости движения до 250 км/ч. Каждая тележка «ГОША» оборудовалась одним трех-рычажным передающим устройством. По два устройства (с обеих сторон надрессорной балки) установлены на тележку MD-530 для ІС-ЕКСПРЕССОВ (Германия), которые эксплуатируют со скоростью до 280км/ч.

На ряде пассажирских тележек (в том числе и разработанных для вагонов стандарта 1520 мм — КВЗ-ЦНИИ, ТСК) функции передачи на скользуны-демпферы автоколебаний виляния рам тележек, которые возбуждаются при потере устойчивости движения, выполняют поводковые устройства.

Поводковое передающее устройство состоит из трубчатого вала, который с помощью «шарниров без трения» (повороты которых осуществляются за счет упругих деформаций резиновых блоков) связанный одним концом с надрессорной балкой, а другим — с кронштейном на раме тележки, установленным в вертикальной плоскости оси колесной пары. Два таких устройства, которые размещены в шахматном порядке, обеспечивают совместимость автоколебаний виляния рамы тележки и надрессорной балки, стимулируя работу фрикционных скользунов-демпферов.