Содержание к диссертации
Введение
Введение 4
1. Обзор и анализ исследований по совершенствованию тележек пассажирских вагонов. Обоснование и постановка рассматриваемых в диссертации задач 7
1.1 Краткий обзор и анализ исследований по совершенствованию тележек пассажирских вагонов 7
1.2 Формулировка и методы решения рассматриваемых в диссертации задач 23
2. Анализ эксплуатационной надежности тележек КВЗ-ЦНИИ 25
2.1 Алгоритм исследования надежности узлов тележек 25
2.2 Анализ износов деталей буксовой ступени подвешивания тележек КВЗ-ЦНИИ 28
2.3 Экспериментальные исследования влияния износа деталей буксового гасителя колебаний на его силовую характеристику 36
2.4 Анализ износов деталей центральной ступени подвешивания тележки КВЗ-ЦНИИ 42
Выводы 53
3. Исследование влияния эксплуатационных изменений параметров подвешивания тележек КВЗ-ЦНИИ на динамическую нагруженность элементов вагона 56
3.1 Установление изменений параметров буксового гасителя колебаний тележки от эксплуатационных факторов 56
3.2Стендовые испытания пассажирского вагона на тележках КВЗ-ЦНИИ с различными параметрами сопротивления буксовых и центральных гасителей колебаний 67
3.3Компьютерное моделирование динамической нагруженности элементов тележки и кузова вагона с навесным оборудованием. 71
Выводы 88
4. Эксплуатационные испытания модернизированных узлов тележек КВЗ-ЦНИИ, повышающих межремонтный пробег пассажирских вагонов 92
4.1 Методика испытаний модернизированных узлов тележек КВЗ-ЦНИИ 92
4.2 Варианты модернизации буксового гасителя колебаний тележки КВЗ-ЦНИИ 101
4.3 Ходовые и эксплуатационные испытания тележек КВЗ-ЦНИИ с модернизированными узлами рессорного подвешивания 106
Выводы 118
Заключение 121
Литература
Приложения 134
- Краткий обзор и анализ исследований по совершенствованию тележек пассажирских вагонов
- Анализ износов деталей буксовой ступени подвешивания тележек КВЗ-ЦНИИ
- Установление изменений параметров буксового гасителя колебаний тележки от эксплуатационных факторов
- Методика испытаний модернизированных узлов тележек КВЗ-ЦНИИ
Краткий обзор и анализ исследований по совершенствованию тележек пассажирских вагонов
Внедрение системы периодических видов ремонта пассажирских вагонов в Российской Федерации с учетом пробега и срока эксплуатации требует решения целого комплекса сложных научно-технических задач, затрагивающих вопросы безопасности движения, надежности элементов подвижного состава и корректировки технологических процессов их ремонта и технического обслуживания.
Известно, что тележки являются важнейшей частью вагонов и от их устройства и качества работы во многом зависят межремонтный ресурс и безопасность движения поездов. Устойчивая работа тележек является одним из основных условий создания необходимого комфорта для пассажиров и надежной работы других подсистем пассажирского вагона [68, 70, 71].
Анализ поступления пассажирских вагонов в текущий отцепочный ремонт в 1999 году в депо Красноярск и ВЧД-8 Октябрьской дороги показал, что до 70% отцепок вагонов происходило за счет отказа тех или иных элементов тележек.
В связи с этим весьма актуальной является проблема повышения работоспособности узлов тележек пассажирских вагонов в различных условиях эксплуатации. Решение этой проблемы возможно на основе глубоких научных исследований по совершенствованию конструкций и технологических процессов изготовления и ремонта элементов тележек и методов их технического обслуживания. Поэтому главной целью анализа, выполненного в данной работе, явилось обобщение ранее выполненных исследований по совершенствованию тележек отечественных пассажирских вагонов и обоснование на его основе задач, подлежащих решению, для увеличения межремонтного пробега тележки КВЗ-ЦНИИ.
Анализ ранее выполненных исследований проводился по следующему алгоритму: на первом этапе была проанализирована эволюция конструкций отечественных тележек пассажирских вагонов; на втором этапе -исследования отечественных ученых по установлению параметров этих тележек и в заключение сформулированы основные задачи, которые необходимо решить для увеличения ресурса работы элементов тележки КВЗ-ЦНИИ.
Анализ научно-технической информации за последние 40 лет показал, что научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию новых вагонов в нашей стране и за рубежом проводятся в трех основных направлениях:
- усовершенствование конструкции вагонов и их составных частей, созданных по уже известным конструктивным схемам. Эти работы выполняются в основном заводами (фирмами), выпускающими соответствующий подвижной состав [11, 15, 81];
- создание конструктивно новых элементов вагонов, основанных на известных принципах работы, но вызывающих иногда пересмотр основных технологических процессов их работы. Эти работы выполняются в основном научно-исследовательскими институтами с привлечением заинтересованных ПКБ и фирм [ 16, 26, 27, 28, 34, 45, 46, 60, 75, 76, 78, 79];
- проведение научных исследований по созданию принципиально новых вагонов и их составных частей с использованием новых принципов и конструктивных схем. Эти исследования проводятся по специальным программам специализированными организациями [81].
Большая роль в развитии вагоностроения принадлежит отечественным ученым и конструкторам, работающим в научно-исследовательских учреждениях, проектно-конструкторских организациях и высших учебных заведениях, а также на вагоностроительных объединениях.
Анализ показал, что большой вклад в совершенствование подвижного состава внесли отечественные ученые: П.С. Анисимов, Е.П. Блохин, Ю.П. Бороненко, В.И. Варава, М.Ф. Вериго, СВ. Вершинский, Л.О. Грачева, В.Н. Данилов, В.Д. Данович, Ю.В. Демин, Е.П. Дудкин, Н.М. Ершова, И.П. Исаев, Л.А. Кальницкий, А.А. Камаев, В.А. Камаев, Н.А. Ковалев, М.Л. Коротенко, В.Н. Котуранов, Н.Н. Кудрявцев, В.А. Лазарян, В.В. Лукин, А.А. Львов, В.Б. Медель, Л.А. Манашкин, Е.Н. Никольский, М.П. Пахомов, Н.П. Петров, А.А. Попов, Ю.С. Ромен, А.Н. Савоськин, М.М. Соколов, Т.А. Тибилов, В.Ф. Ушкалов, В.Д. Хусидов, И.И. Челноков, Л.А. Шадур, П.В. Шевченко, В.Ф. Яковлев и другие, а также зарубежные исследователи: И. Боймель, Д.Л. Кофман, Г. Марье, Е. Шперлинг, которыми решен ряд задач статической и динамической нагруженности рельсовых экипажей, позволяющей оценивать качество различных типов подвижного состава.
Комплексные работы по совершенствованию конструкций подвижного состава проводятся во ВНИИЖТе, МИИТе, ГосНИИВе, ПГУПСе и в ряде других университетов, академий и производственных объединений [16, 26, 27, 28, 74, 75, 76, 78, 79].
В данном разделе работы была реконструирована следующая эволюция конструкций отечественных тележек пассажирских вагонов.
Первые тележки пассажирских вагонов отечественного производства были спроектированы и построены в 1846 г. на Александровском заводе в Петербурге. Конструкция тележки включала в себя: две колесные пары с коробчатыми буксами и медными подшипниками скольжения; буксы обоих осей снизу связывались продольными металлическими балками; на верхнюю часть букс опирались концы двух листовых рессор; на рессоры прикреплялась поперечная надрессорная балка с подпятником и скользунами. В таком виде тележка эксплуатировалась длительное время [ 6, 24, 45].
В 1873-1874 г. на Александровском заводе была спроектирована и изготовлена новая тележка с продольными балансирами и с центральным подвешиванием (рис. 1.1.).
В 1882-1884 г. Русско-Балтийский завод разработал конструкцию тележки с двойным подвешиванием. Тележка имела: продольные надбуксовые рессоры, опирающиеся на буксы; жесткую клепанную раму, подвешиваемую на рессоры; центральное подвешивание из поперечных листовых рессор и надрессорную балку с подпятником и скользунами. Такая конструкция тележки исключала применение продольных балансиров и широко использовалась при постройке пассажирских вагонов до 1910 г.
В тоже время следует отметить, что наиболее распространенным типом пассажирских тележек после революции была тележка с продольными балансирами. К 1917 г. ими было оборудовано несколько тысяч вагонов. Однако, с 1912 г. на русских заводах была спроектирована и начала устанавливаться под вагоны тележка типа Фетте. У этой тележки вместо двух длинных балансиров были применены четыре малых балансира, установленных на каждой буксе. На концы балансиров устанавливались двухрядные цилиндрические пружины надбуксового подвешивания. Центральное подвешивание тележки Фетте осталось таким же, как и в тележках с продольными балансирами.
С целью отказа от балансиров и устранения порождаемых ими недостатков, заводом им. Егорова в 1931 г. была разработана тележка безбалансирной конструкции. Центральное подвешивание у этой тележки осталось такое же, как у тележки Фетте, а надбуксовое подвешивание было выполнено из двухрядной цилиндрической пружины, опирающейся на потолок буксового узла, и специальных буксовых лап. В 1937 г. заводом им. Егорова была разработана новая конструкция тележек, получившая название ЦВТК. Эта тележка была во многом схожа с тележкой Фетте, но центральное подвешивание было выполнено в виде люлечной системы, включающей: надрессорную и подрессорную балки; комплект листовых рессор; двойные люлечные подвески.
Дальнейшее совершенствование конструкции пассажирских тележек в послевоенный период связано с выпуском цельнометаллических вагонов. В 1947 г для цельнометаллических вагонов была разработана челюстная тележка ЦМВ (рис. 1.1.).
В ней были сохранены надбуксовые балансиры, буксовые челюсти, буксы с подшипниками скольжения и центральное люлечное подвешивание с комплектом листовых рессор. Дальнейшее совершенствование этой тележки, проведенное в 1955-1960 г.г. Калининским заводом привело к созданию бесчелюстного надбуксового подвешивания из цилиндрических пружин, установленных на крыльчатые буксы, специальных шпинтонов-огрничителей смещений рамы тележки. Такая тележка широко использовалась под всеми вагонами пассажирского типа.
Однако в процессе эксплуатации выяснилось, что пассажирские вагоны на тележках типа ЦМВ с листовыми эллиптическими рессорами не обеспечивают достаточную плавность хода и необходимые удобства для пассажиров. При повышении скоростей движения свыше 120 км/ч в этих вагонах наблюдаются случаи излома деталей тормозной рычажной передачи, а также интенсивные износы люлечного подвешивания, скользунов, поперечных брусьев рам тележек и т. д.
Необходимость повышения скоростей движения пассажирских поездов, стремление создать лучшие условия для пассажиров путем более плавного хода вагона и настоятельная потребность в снижении тары вагона привели к созданию на Калининском вагоностроительном заводе тележки типаКВЗ-5, которая с 1960 г. начала выпускаться серийно (рис. 1.1.).
Анализ износов деталей буксовой ступени подвешивания тележек КВЗ-ЦНИИ
В процессе эксплуатации детали буксового подвешивания воспринимают значительную часть действующих на вагон нагрузок и подвержены износу, который в большой степени влияет на силовые характеристики этой ступени подвешивания и на динамические качества всего подвешивания в целом.
Для более полного и наглядного анализа неисправностей, возникающих в буксовой ступени подвешивания тележки КВЗ-НЦИИ, была изучена конструктивная схема данного узла.
На рис. 2.1. приведена схема буксового подвешивания на которой выделены поверхности деталей, подвергающиеся износу в эксплуатации. Главные износы концентрируются на шпинтоне, втулке, клиньях, конусных кольцах, резиновых деталях.
Так, втулка 2 шпинтона 1 изнашивается по всей окружности в зоне контакта ее с клиньями 5 и в зонах соприкосновения со шпинтоном.
Механизм износа этих поверхностей может быть представлен в следующем виде.
В процессе работы трущихся пар гасителей из-за их шероховатости и молекулярного сцепления контактирование клиньев и втулки происходит на отдельных площадках. В контактных пятнах с небольшим давлением имеет место упругая деформация, а в контактах с большим давлением -пластическая деформация.
Фактическая площадь соприкосновения пар трения может быть представлена суммой малых площадок, которая изменяется в зависимости от смещений клиньев относительно фрикционной втулки. Размеры площадок контакта при повышении нагрузки, как показывают эксперименты, обычно растут, что приводит к их объединению. При разрушении контактных пятен выделяется тепло и интенсивно протекают химические процессы окисления. Попадание пыли, песка и других инородных частиц из окружающей среды приводит к абразивному разрушению не только контактирующего слоя, но и более глубоких слоев трущихся пар. Чрезмерное давление, превышающее порог схватывания, приводит к разрушению окисной пленки, местным вырывам материала с последующим абразивным разрушением поверхности трения.
Было установлено, что наиболее интенсивно изнашивается зона втулки, контактирующая с фрикционными клиньями. Для определения износа втулки по этой поверхности был изготовлен специальный прибор - профилограф, предложенный в НИЛ "Динамика вагонов" ПГУПСа, при помощи которого на бумажной ленте отображался профиль изношенной поверхности. Прибор (рис. 2.2.) состоял из основания, на котором в специальных фиксаторах устанавливалась контролируемая втулка. На кронштейнах прибора была укреплена направляющая, по которой перемещался измерительный механизм в виде индикаторной головки. Игла записывающего механизма, копируя профиль изношенной части втулки, через кинематическую передачу приводила в действие шариковое пишущее устройство, которое вычерчивало профиль износа. Кроме этого, замер износа втулок производился вручную, при помощи линейки, оборудованной глубиномером.
Замеры износа втулки производились по четырем образующим, направленным вдоль и поперек вагона. Если имелись какие-либо особенности износа и другие дефекты (трещина, задиры металла, откол буртика), то это фиксировалось в примечании акта обследования. Все данные заносились в специальную карту измерений. При этом втулки гасителей колебаний нумеровались в зависимости от их положения на вагоне (котловой конец или не котловой, правая или левая сторона). На карте указывалось расположение обмеряемых гасителей колебаний и мест замеров.
Фрикционные клинья гасителей колебаний измерялись по толщине в двух точках, характеризующих износ основной поверхности трения. Специальным шаблоном определялось расстояние между наклонными вспомогательными поверхностями, что позволяло определять износ этих поверхностей трения.
Резиновые детали гасителя колебаний измерялись по толщине в четырех точках, а также по диаметрам (наружному и внутреннему). У колец измерялись общая высота и толщина бурта, на которой устанавливается нижнее металлическое кольцо гасителя.
Все данные замеров были обработаны методом математической статистики, построены полигоны распределения частот повторения величины износов, а также графики зависимостей величины износа от пробега вагона.
На рис. 2.3. приведена наиболее характерная профилограмма износа фрикционной втулки. Из профилограммы видно, что наибольший износ втулка имеет в верхней части, где глубина износа доходит до 3.5-4.5 мм. В тоже время, в нижней части, обычно, износ меньше, а в данном случае не превышает 2.5 мм. Изношенная часть втулки начинается на расстоянии 45-50 мм от бурта. Длина изношенной части, при нормальной затяжке крепительной гайки, составляет в среднем 140-150 мм при длине фрикционных клиньев 80-100 мм. В верхней части втулки часто хорошо заметны наплывы и задиры металла, образовавшиеся, по видимому, из-за ударов фрикционных клиньев в верхнюю границу изношенной части втулки при колебаниях рамы тележки с большой амплитудой. На некоторых втулках были обнаружены отколы буртов и трещины.
Металлографический анализ чрезмерно изношенных втулок показал, что термическая обработка их была произведена с нарушениями технологии.
У фрикционных клиньев наиболее изнашивается основная (вертикальная) фрикционная поверхность. Часто возникает неравномерный износ в пределах 3.5-4.0 мм. Наклонные поверхности клиньев изнашиваются несколько меньше в пределах 2.0-3.0 мм.
Конусные кольца (верхнее и нижнее) изнашиваются также довольно интенсивно, что объясняется большим давлением на вспомогательных поверхностях трения. При этом нижнее кольцо имеет обычно больший износ (до 3.5 мм) по сравнению с верхним (2.5-3.0 мм).
Резиновые детали обычно претерпевают усадку по высоте, которая в среднем доходила до 4.0 мм, а также обнаруживается увеличение наружного диаметра в среднем на 3.0 мм. Почти во всех резиновых кольцах возникает повреждение бурта, на который опирается нижнее металлическое кольцо.
Было установлено, что износ деталей котлового конца вагона, как правило больше соответствующего износа на некотловом конце.
При исследовании буксового подвешивания также было установлено, что характерными неисправностями шпинтона являются: износ резьбы и галтели, износ и изгиб цилиндрической части.
Заводы-изготовители рекомендуют проводить затяжку корончатых гаек шпинтонов до полного прогиба тарельчатой пружины. В случае несовпадения прорезей коронки гайки с отверстиями в шпинтоне под шплинт разрешается ослабление гайки на 1/6 оборота. При этом тарельчатая пружина может распрямиться на половину расчетного прогиба 1.0 мм.
Во время эксплуатации вагона из-за износа кромок тарельчатой пружины и гайки, а также торцов фрикционной втулки и галтели шпинтона только на 1.0 мм фрикционная втулка получает возможность свободно перемещаться, приводя к ослаблению гайки и интенсивному износу деталей.
При суммарном износе перечисленных деталей в 5.0 мм и более, как это часто бывает на практике, закрепить фрикционную втулку на шпинтоне практически невозможно. Таким образом, фрикционный гаситель колебаний оказывается выключенным из работы, корончатая гайка за счет имеющихся зазоров постепенно разбивает резьбу и нередко перетирает шплинт диаметром 10 мм.
Обобщенные зависимости интенсивности изнашивания деталей буксового гасителя колебаний от пробега вагона при плотном сборочном соединении втулки на шпинтоне приведены на рис.2.4.
Характерным является наличие разных износов при эксплуатации вагонов на направлениях с большим количеством кривых (цельные линии) и небольшим количеством кривых (пунктирные линии). Анализ полученных зависимостей показывает, что сначала, при пробеге до 100 тыс. км. износ деталей почти пропорционален пробегу вагона. В дальнейшем, после приработки деталей, происходит некоторое замедление темпа износа, а далее снова начинается быстрый рост изнашивания поверхностей. Необходимо обратить внимание на тот факт, что при этих испытаниях постоянно контролировалось и поддерживалось в номинальном состоянии соединение втулки на шпинтоне.
В таблице 2.1 приведен статистический анализ выхода из строя деталей буксового подвешивания по депо Красноярск.
Установление изменений параметров буксового гасителя колебаний тележки от эксплуатационных факторов
Известно, что параметр фрикционного гасителя колебаний определяется коэффициентом относительного трения, который представляет собой отношение силы, необходимой для преодоления трения в гасителе, к силе, развиваемой упругим элементом подвешивания.
Ранее проведенными исследованиями [56, 57] установлено, что величина сил трения на трущихся поверхностях гасителя колебаний зависит от многих факторов, главными из которых являются: коэффициент трения между перемещающимися фрикционными парами на всех поверхностях сопряжения; углы взаимодействия фрикционных поверхностей; коэффициент жесткости упругого элемента, воздействующего на элементы гасителя колебаний и некоторые другие причины, включая температурное поле, отвод продуктов износа, попадание на трущиеся поверхности загрязнений и т. д.
Большую роль в работе гасителя колебаний играет полнота соприкосновения поверхностей трения. У нового гасителя колебаний, до приработки поверхностей друг к другу, коэффициент трения не является стабильным, так как соприкосновение происходит не по всей поверхности и соприкасающиеся участки непостоянны [57].
По мере прирабатывания деталей друг к другу поверхности соприкосновения возрастают, трение становится более стабильным и увеличивается. Однако, при выполнении деталей гасителя колебаний из стали, трение на фрикционных поверхностях (сталь по стали) может сопровождаться явлениями молекулярного схватывания и коэффициент трения значительно возрастает, что приводит к ухудшению ходовых качеств вагона. В то время, как расчет обычно ведут по осредненным значениям коэффициентов трения, последний в эксплуатации меняется в очень широких пределах.
Также непостоянными в процессе эксплуатации являются углы расположения фрикционных поверхностей. При работе гасителя колебаний происходит неизбежный абразивный износ, что приводит к нарушению заранее установленных углов расположения поверхностей. Кроме того, неравномерный износ приводит к нарушению поверхностей сопряжения трущихся деталей, что в свою очередь ведет к уменьшению сил трения и к их нестабильности.
Для проведения исследований силовой характеристики буксового гасителя колебаний тележки КВЗ-ЦНИИ с эксплуатационными изменениями были приняты следующие обозначения:
а - угол наклона вспомогательных фрикционных поверхностей (фрикционный клин - конусные кольца) к горизонтали;
Р - угол наклона основной фрикционной поверхности (клин - втулка) к вертикали;
Ц1, ц2 - коэффициенты трения на основной и вспомогательных фрикционных поверхностях;
Nb N2 - нормальные силы взаимодействия на основной и вспомогательных фрикционных поверхностях;
F], F2 - силы трения на основной и вспомогательных фрикционных поверхностях.
На рис. 3.1.-3.3. приведены графические модели элементов буксового гасителя колебаний с действующими на них силами.
Учитывалось, что при износе втулки, фрикционных клиньев и колец изменяются углы наклона поверхностей трения, в результате чего коэффициент относительного трения (параметр) гасителя будет также изменяться. Угол наклона (3 основной фрикционной поверхности к вертикали, при расчетах, принимался положительным при конусности втулки, направленной вверх (d2 di) (рис. 3.2.). Исследования стабильности фрикционных гасителей колебаний, произведенные ранее, показывали, что в случае, когда Р становится отрицательным, т. е. di d2 (рис. 3.2.) фрикционный гаситель начинает работать нестабильно.
Однако, наблюдения, проведенные в депо Красноярск, как и ранее в ЛИИЖТе [17], показывают, что при износе втулки ее конусность увеличивается в положительном направлении.
Для установления этих изменений сил трения в гасителе колебаний были выполнены специальные расчеты.
Подставив значение величин, было получено - q =0.27. Таким образом, можно констатировать, что после перехода фрикционного клина в зону неравномерного износа шпинтонной втулки, коэффициент трения, а следовательно и сила сопротивления гасителя колебаний, резко возрастают, что приводит к передаче на раму тележки целого спектра возмущающих воздействий, вызывающих резкое усиление динамической нагруженности других подсистем: элементов тормозной передачи, предохранительных скоб и т.д.
Методика испытаний модернизированных узлов тележек КВЗ-ЦНИИ
При проведении испытаний тележек КВЗ-ЦНИИ с модернизированными узлами применялись типовые измерительные, усилительные, регистрирующие и обрабатывающие приборы и средства. Для измерения перемещений использовались балочные прогибомеры АП. 457.00.000 ПС. Диапазон измерения их (без ходоуменьшителя) находился в пределах ± 20 мм, а приведенная погрешность не превышала ± 1,5%. Для измерения ускорений применялись ускорениемеры RFT типа BWH с погрешностью ± 3,0%.
Для усиления сигналов применялись тензоусилители ТУП 12 по ТУ ВНИИЖТ (погрешность ± 3%), а фильтрация сигналов производилась фильтрами ПФ6 с погрешностью + 2,0%).
Запись измеряемых параметров производилась светолучевыми осциллографами типа Н-004М и Н-010М поТУ25-04-582-73 и ТУ25-04-831-63 (погрешность ± 2,0%о). Для определения масштаба осциллографических записей и контроля стабильности показаний средств измерений производилась тарировка измерительных трактов в начале и конце каждого опыта.
Ускорение меры тарировались на величину l,0g путем переворота вокруг соответствующей оси на + 90, а также на специальном вибростенде.
Для тарировки прогибомеров использовался шаблон Д775. 00. 000 с размерами ступеней 5,0 ± 0,1 мм.
Важное место в методике испытаний опытных конструкций отводилось подготовительным операциям, когда конструкции готовились к испытаниям.
Так, при подготовке к испытаниям тележки КВЗ-ЦНИИ, проводилось ряд контрольных проверок: правильности установки шпинтонов на раме и посадки кузова на тележку.
Для проверки правильности постановки шпинтонов на раме тележки, последняя переворачивалась так, чтобы привалочная плоскость (нижние листы) ее находились в верхнем положении. Контроль правильности установки шпинтонов предусматривал, в первую очередь, измерение перпендикулярности постановки их к раме тележки. Для этого рама тележки устанавливалась на специальный стенд с горизонтальной станиной. Проверка перпендикулярности шпинтонов к раме тележки производилась специальным шаблоном. Проведение этих проверок выявило, что у 40% тележек, изъятых из эксплуатации, имелись отклонения от перпендикулярности более 2,0 мм.
Для устранения перекосов, между подошвами шпинтонов и нижним листом рамы тележки устанавливались соответствующие прокладки.
Учитывалось, что важное значение для правильной работы буксовых узлов имеет то обстоятельство, чтобы шпинтоны находились в одной плоскости вдоль оси тележки на каждой стороне рамы.
Такое расположение шпинтонов проверялось специальной линейкой, которая прикладывалась к цилиндрическим поверхностям шпинтонов, и при несоблюдении норм, производилась их регулировка. Необходимо отметить, что во всех тележках, выбранных для испытания, пришлось проводить эту регулировку.
Далее проверялись расстояния между серединами шпинтонов вдоль тележки, поперек тележки и по диагонали. Проверка расстояния между шпинтонами производилась на раме тележки, установленной на горизонтальной площадке шпинтонами вверх. Для измерений, на шейки шпинтонов надевались специальные трубки, которые служили опорами для движков мерной линейки. На трубки устанавливались линейки с винтами движков вниз. При таком положении установочное центровое отверстие линейки являлось опорой для ножек штихмасса. Далее штихмасом измерялись расстояния между осями середин буксовых проемов вдоль оси тележки, сначала с одной стороны, а затем с другой стороны. Аналогично производилась проверка расстояний между шпинтонами поперек тележки и расстояния между шпинтонами по диагонали.
При проведении обмеров тележек КВЗ-ЦНИИ, описанным выше методом, были выявлены следующие его недостатки: большая трудоемкость работ, наличие громоздких и тяжелых ручных измерительных линеек и небольшая точность измерительных операций. Эти недостатки утвержденной МПС технологии контроля тележек приводят к тому, что во многих вагонных депо, как установлено автором, постоянно допускаются ее нарушения или контроль установки шпинтонов совсем не производится.
С целью снижения трудоемкости работ, повышения точности и автоматизации контрольных операций был разработан специальный стенд для проверки правильности монтажа шпинтонов на тележке (рис 4.1.).
Стенд содержит горизонтальную станину 1, на которой установлены восемь (по количеству шпинтонов в тележке, а на схеме показана только половина стенда с четырьмя подвижными фиксаторами) подвижных фиксаторов 2, снабженных улавливающими воронками, установленными на основания с шаровыми катками. Фиксаторы 2 могут свободно перемещаться по станине 1, а величина их продольных и поперечных смещений измеряется датчиками перемещений 3, установленными на кронштейнах 4 и рычажно-соединенных с фиксаторами 2. Измерительные датчики 3 соединены с измерительно-печатающим устройством 5, включающем мини ЭВМ. Подлежащая контрольной проверке рама тележки 6 со шпинтонами 7 устанавливается нижними концами шпинтонов в головках фиксаторов 2.
Стенд для проверки монтажа шпинтонов на тележке функционирует следующим образом. Подлежащая контролю рама тележки 6, с установленными на ней шпинтонами 7, с помощью грузоподъемного механизма (на схеме не показан) опускается на стенд таким образом, чтобы шпинтоны 7 вошли в улавливающие воронки фиксаторов 2. При дальнейшем опускании рамы тележки шпинтоны 7 входят в фиксаторы 2 до упора, сдвигая их в продольном (поперечном, в продольно-поперечном) направлениях, в соответствии с положением на тележке, благодаря шаровым каткам. Эти смещения фиксаторов 2 улавливаются и измеряются датчиками 3, а полученная информация передается в измерительно-печатающее устройство 5, где по специальному алгоритму обрабатывается, а результаты контроля выдаются на печатающее устройство.
Предлагаемый стенд имеет простую конструкцию, удобен в сборке и проведении контрольных операций. При его использовании резко снижается трудоемкость контроля, повышается точность и автоматизация контрольных операций. Разработанный стенд может быть применен на вагоностроительных и вагоноремонтных предприятиях МПС.
Большое внимание при подготовке испытаний тележек КВЗ-ЦНИИ уделялось гасителям колебаний. Перед постановкой на шпинтоны буксовых гасителей колебаний они устанавливались на специальный вибрационный пресс и прирабатывались в течении шести часов, с перерывами на один час после каждого часа динамического воздействия с амплитудой 10 мм и частотой 3 Гц. Гаситель колебаний, установленный на стенде, обдувался воздухом с помощью вентилятора.
Гидравлические гасители колебаний подвергались контрольной прокачке с записью диаграммы на стандартных стендах в депо Красноярск.
Анализ ранее выполненных экспериментальных исследований [25, 28] показал, что при подготовке испытаний вагонов не измерялся момент трения в опоре кузова на тележку, что, по нашему мнению, являлось существенным недостатком методики испытаний. Дело в том, что чрезмерно большое сопротивление ухудшает условия движения экипажа по кривым участкам пути, т.к. при этом растут боковые усилия и увеличивается износ гребней колесных пар. При малом же сопротивлении появляется склонность экипажа к колебаниям виляния на прямых участках пути.
Теоретические исследования этого вопроса не всегда дают исчерпывающий ответ и окончательный выбор требуемой величины сопротивления, как правило, производится при натурных испытаниях конкретных конструкций вагонов и тележек.
