Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

ции их условно можно разделить на колеса с резиновыми элементами, работающими на сжатие, на сдвиг и работающими одновременно на . сдвиг со сжатием.

Первые варианты колес выполнялись с резиновыми амортизатора­ ми, расположенными так, что они работали преимущественно на сжа­ тие (рис. 47). Резиновый элемент помещался в замкнутый объем, в ко­ тором он почти не мог деформироваться при циклических нагрузках, в процессе качения колеса и по существу выполнял роль жесткой про­ кладки. И хотя колеса этой группы представляли относительно про­ стую конструкцию, имели малый вес и были просты в изготовлении, они не получили практического применения. Позднее более глубокое изучение своеобразных свойств резины как конструкционного материа­ ла позволило создать конструкции амортизирующих элементов коле­ са, полнее отвечающих поставленным целям. Более удачными оказа­ лись конструкции колес, в которых каждый резиновый элемент в про­ цессе качения колеса, под действием переменной сжимающей нагруз­ ки имеет возможность деформирования, находится в сложном объемно­ напряженном состоянии и работает одновременно в основном на сжа­ тие и сдвиг. Совершенствование, испытания и эксплуатация колес с ре­ зиновыми элементами, работающими по такому принципу, произво­ дятся на железных дорогах многих стран мира и в настоящее время [991.

Ведущее положение по конструированию и производству колес

срезиновыми амортизирующими элементами принадлежит шведским

ситальянским фирмам. В последние годы над созданием рациональных конструкций колес с резиновыми элементами работают также на желез-

68

ных дорогах ГДР, ЧССР, Швейцарии, ФРГ и других стран Европы и Америки [97, 99]. Резиновые элементы в конструкциях колес при­ меняются самой различной формы: диски (рис. 48), шайбы, сегменты, цилиндры, армированные маталлом или без армировки, размещаемые равномерно по окружности между бандажом и колесным центром (рис. 49, 50, 51, 52). Имеются проекты колес с резиновыми прокладка­ ми, располагаемыми под бандажом в виде цепного диска, с элемента­ ми Ѵ-образной формы (рис. 53, 54), с различными углами наклона. В некоторых вариантах конструкций резиновые элементы выполняют­ ся полыми, заполненными воздухом и т. п.

Среди патентов на упругие колеса имеются конструкции, у которых на колесный центр надет резиновый обод (кольцо), а затем насажен бандаж. Колеса рассчитаны на большие нагрузки. В ГДР запатенто­ вано колесо, в конструкции которого между бандажом и колесным цент­ ром располагается полое резиновое кольцо, в полость которого под­ качивается сжатый воздух. Среди патентов ФРГ на упругие колеса имеется конструкция с тормозным диском, укрепленным на его ступице.

Учитывая развивающуюся в резиновых элементах температуру от нагрева их в процессе работы, вследствие знакопеременной деформа­ ции и внутреннего трения в некоторых конструкциях колес предусмо­ трены каналы для воздушного охлаждения и термоизоляционные, на­ пример, асбестовые прокладки [98]. Считается, что максимально до­ пустимая температура резиновых элементов не должна превышать 80° С. Твердость резины, применяемой для упругих элементов, реко­ мендуется близкой к 80 единицам по Шору. Резина должна обладать масломорозо- и светостойкостью, минимальной остаточной деформа­ цией, иметь незначительную осадку при динамических воздействиях, низкую тенденцию к старению. В конструкции колеса должна быть предусмотрена возможность защиты элементов от попадания на них кислот и других агрессивных жидкостей.

Колеса с резиновыми элементами получили широкое распростра­ нение в трамвайных вагонах. На подвижном составе магистральных железных дорог применение их имеет ограниченные масштабы и носит характер широкого эксперимента. На железных дорогах Франции, Австрии, Италии, Норвегии, Швейцарии, Швеции, ФРГ они приме­ няются преимущественно на тяговом подвижном составе [99].

Имеются сведения, что ходовые качества австрийских опытных электровозов серии 1020 с нагрузкой на ось 20 т при применении ко­ лесных пар производства фирмы SAB улучшились. Снизился износ гребней, а пробег между обточками увеличился в ряде случаев вдвое

ипо сравнению с обычными колесами достиг 600 тыс. км [98].

ВШвеции моторные вагоны дизельных поездов серий УВс4 p/t, УВо 5/t, УВо 5р, УВсб, УВо7, УВо8, построенные в период 1930— I960 гг., оснащались колесами фирмы SAB с резиновыми амортизирую­ щими элементами, которые оказались надежными в работе в течение многих лет [97]. Колеса имели армированные стальными обоймами ре­ зиновые элементы (блоки), расположенные по концентрическим окружностям в количестве до 24 шт. на каждом диске (рис. 55).

69

Рис. 51. Колесо с дисковыми резино-металлическими элементами, раз­ мещенными по окружности в два ряда

Рис. 54. Зависимость ускорения от деформации однодис­ ковых и двухдисковых колес с упругими резиновыми элементами Ѵ-образной формы

71

Наряду с этим имеются сведения и отрицательного характера. На Швейцарских железных дорогах, например, эксплуатируются со скоростью до 90 кміч четырехосные пассажирские вагоны, оборудован­ ные колесами с резиновыми элементами. Отмечается, что конструкция колес с резиновыми прокладками между двумя дисками оказалась сложна в ремонте. В ФРГ испытывались колесные пары с двойными резиновыми вкладышами под бандажом. При этом стоимость колесной пары оказалась вдвое больше стоимости обычной, а пробег между ре­ монтами составил около 100 тыс. км [99].

В небольших количествах колеса с резиновыми элементами на мо­ торных вагонах электропоездов применяются на Французских и Норвежских железных дорогах. В Швейцарии такие колеса установ­ лены на нескольких моторных вагонах узкой колеи. Отмечается, что при наличии резиновых элементов износ бандажей уменьшается в 2—■

3раза.

Ввиде опыта в Англии в 1958 г. было оборудовано колесами SAB два спальных вагона. Колеса имели по 12 резино-металлических бло­ ков, равномерно расположенных по окружности колесного центра, между двумя металлическими дисками.

По опубликованным данным, к 1959 г. на железных дорогах евро­ пейских стран на локомотивах, моторных и пассажирских вагонах бы-

А

ч)

Рис. 55. Колесо фирмы SAB:

а — с двумя рядами упругих ре­ зиновых элементов; б — с 24 ре­

зиновыми элементами:

/ — венец колеса; 2 — резиновый элемент; 3 — колесный центр; 4 — крепежный элемент

72

Рис. 56. Межвагонный переход с резиновыми ограждающими элементами в вагоне трансъевропейского экспресса «Капитоль»

ло в эксплуатации около двух с половиной тысяч колесных пар с ре­ зиновыми элементами.

За последнее десятилетие заметного расширения использования подрезиненных колес на железных дорогах зарубежных стран не за­ мечается. По-видимому, причиной этого является значительная слож­ ность обеспечения надежного соединения многих деталей таких колес, а также высокая стоимость и сложность их изготовления и ре­ монта.

Широкому внедрению на железнодорожном транспорте колес с уп­ ругими резиновыми элементами препятствует, очевидно, также боль­ шое количество деталей и изменение эластичности резины с измене­ нием температуры.

В ряде зарубежных стран в течение многих лет находятся в эксплу­ атации пассажирские вагоны, имеющие межвагонные переходные пло­ щадки, оборудованные резиновыми ограждающими элементами (рис. 56). Резиновые переходные устройства отличаются простотой изготовления и эксплуатации, стойкостью против возгорания, долго­ вечностью. Они позволяют легко стыковать вагоны при сцепке и созда­ ют большие удобства для пассажиров при переходах из вагона в вагон.

Резиновые изделия, применяемые для межвагонных переходов, на многих железных дорогах представляют собой полые валики:или трубы большого диаметра, располагаемые по перимету перехода, ко­ торые при сцеплении вагонов несколько сжимаются. При прохожде­ нии вагонов в кривых участках пути валик, расположённый с внутрен­ ней стороны, сжимается больше, а противоположный — меньше. При

73

этом всегда обеспечивается необходимая плотность соединения ва­ гонов.

В эксплуатации резиновые переходные устройства удобны, практически они не требуют никакого ухода. Но переоборудование ранее построенных вагонов считается делом сложным и нецелесообраз­ ным. Применять такую конструкцию переходов рекомендуется при по­ стройке новых вагонов. Считается, что в этих случаях одновременно будет решаться вопрос увеличения вместимости вагона и будут пре­ дусматриваться соответствующие изменения устройства упряжных и буферных приборов, чтобы обеспечить минимальное расстояние между двумя вагонами.

К числу преимуществ, которыми обладают резиновые межвагонные переходы, можно отнести следующие:

уменьшается расстояние между двумя вагонами, тем самым пред­ ставляется возможным увеличить длину и полезную площадь вагона (в поездах железных дорог ФРГ, например, расстояние между вагона­ ми уменьшено с 1300 до 300 мм за счет частичного уменьшения вы­ ступа буферов и сцепных устройств);

уменьшается воздушное сопротивление движению: при скоростях движения поезда 140 км/ч сопротивление движению вагонов уменьша­ ется на 25% по сравнению с вагоном, имеющим стандартные типы пе­ реходов;

упрощается до минимума соединение переходных устройств при сцеплении вагонов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Kunststoffe», 1970, 60, № ПО, s. 732—737.

2.«Denki tezudo», 1970, № 12, с. 24—29.

3.«Jap. Plast. Age», 1971, 9, № 6, p. 42—43.

4.«Бюллетень ОСЖД», 1970, № 3.

5.«J. Inst. Mech. Eng. Ry. Div.», 1970, 1, № 5, p. 491—516.

8.«Ry Age», 1969, v. 125, № 22, p. 853—854.

9.«Eisenbahntechn. Rund», 1968, 17, № 12, s. 30.

10.«Bundesbahn», 1969, 43, № 1, s. 31—32.

14.«Modern Railways», 1969, v. 25, № 245, p. 86—89.

15.«Vie rail», 1970, № 1251, c. 12—16.

16.«Glasers Ann», 1969, 93, № 8, c. 250—254.

17.«Jap. Ry Eng.», 1970, v. 10, № 3, p. 23—25.

18.«Jap. Ry Eng.», 1968, v. 9, № 1.

19.«Modern Rail ways», 1968, v. 24, № 236, p. 267—269.

22.«Modern Railroads», 1970, v. 25, № 5, p. 71.

23.«Железнодорожный транспорт», 1971, № 4, В. И. Б е з ц е н н ы_й. Перспективные вагоны.

24.«Glasers Ann.», 1969, 93, № 8, s. 250—254.

25.«Modern Railroads», 1968, v. 24, № 323, p. 16—20.

26.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 16, p. 225—226

74

27. «Dtsch Eisenbahntechn.», 1969, 17, № 3, s. 110—112,

28.«Chemins fer», 1968, № 6, c. 199—234.

29.«Железные дороги Мира», 1971, № 1.

34.«Vie rail», 1969, № 1179, c. 42—43.

35.«Ry Gaz», 1969, v.,125, № 14, p. 529—532.

36. «Zelezn, doprova а techn», 1971, t. 19, № 3, v. 88—89.

37.«Ry Mag», 1969, v. 115, № 817, p. 254—257.

38.«Eisenbahningenieur», 1972, № 12, s. 33.

39.«Бюллетень ОСЖД», 1968, № 3.

40.«МАЖК», 1969, № 6, c. 10—18

41.«Glas. Ann,», 1969, В. 93, № 1, s. 5—12.

42. «Ry Gaz», 1969, v. 125, № 6, p. 211—215.

43.«Glas. Ann.», 1970, № 4.

44.«Electr. Bahnen», 1969, B. 40, № 11, s. 258—262.

45.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 22, p. 853—854.

46.«Chemins Fer», 1969, 46, № 12, c. 735—766.

47.«Metal Progres.», 1969, v. 96, № 6, p. 103—109.

48.«Japanes Ry Engng», 1968, v. 9, № 1, 28—32.

49.Зарубежные промышленные полимерные материалы. Словаръ-справоч- ник. Издание АН СССР, М., 1963.

50.«Eisenbahntechnik», 1971, В. 19, № 3, s. 124—127.

51.«Vie rail», 1969, № 1220, с. 50.

52.«Bull. Amer. Ry Engng ASSOC», 1968, № 614, Proceedings, 69, p. 762—

53.«Ry Gaz», 1968, v. 124, № 15, p. 574—576.

54.«Ry Gaz», 1968, v. 124, № 15, p. 569—571.

55.«Mon. Techn. Rev.», 1971, 15, № 2, c. 26—30.

56.«Ry Gaz», 1968, v. 124, № 24, p. 922—924.

57.«Ry Gaz.», 1969, v. 125, № 13, p. 507—509.

58.«Eisenbahntechnik», 1971, 19, № 3, s. 134—136.

59.«J. Inst. Mech. Eng. Ry Div.», 1970, 170, № 6, p. 628—663.

60.«Modern Railroads», 1969, v. 25, № 247, p. 197—199.

61.«Vie rail», 1969, № 1213, c. 4—7.

62.«МАЖК», 1968, № 9.

63.«Glas. Ann.», 1970, В. 94, № 5, s. 151—172.

64.«Железнодорожный транспорт», 1969, § 10, 3. Ш у л ь ц . Применение пластмасс в подвижном составе ГДР.

65.«Modern Railroads», 1971, v. 27, № 273, р. 268—269.

66.«Ry Transp.», 1970, v. 19, № 11, p. 38.

67.«Dtsch Eisenbahntechn.», 1969, B. 17, № 14, s. 179—182.

68.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 10, p. 391—392.

69.«Dtsh Eisenbahntechn.», 1969, B. 17, № 3, s. HO—112.

70.«Glas. Ann.», 1969, В. 93, № 8, s. 250—254.

71.«Dtsch Eisenbahntechn.», 1971, B. 19, № 2, s. 55—56.

72.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 3, p. 96—97.

73.«Hitachi Rev.» 1971, v. 20, № 1, p. 2—7.

74. »Jap. Ry Eng.», 1970, v. 10, № 3, p. 23—25.

75.«J Inst. Locom. Engrs», 1969, v. 58, № 3, p. 207—238.

76.«Ry Mag», 1971, v. 117, № 849, p. 524—526.

77.«J Inst. Mech. Eng. Ry Div.», 1970, v. 170, № 5, p. 491—516.

78.«Ry Gaz», 1971, v. — 127, № 9, p. 357—358.

79.«Ry Age», 1971, v. 170, № 7, p. 22—24.

80.«Eisenbahntechn. Rundschau», 1971, 20, № 3, s. 111—121.

81.«Modern Railways», 1968, v. 24, № 236, p. 267—269.

82.«Rubber and Plastics Age», 1968, v. 49, № 9, p. 798.

83.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 20, p. 776—779.

84.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 6, p. 231—234.

.75