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

Для соединения панелей-блоков при монтаже кузова используются зажимные скрепления, с помощью которых обрезные кромки блоков вдвигаются и фиксируются винтами в соответствующих пазах карка­ са кузова.

Головной вагон электропоезда вместе с ходовыми частями, с кузо­ вом обычной, облегченной стальной конструкции длиной 16 м весит 15 т, а с кузовом описанной конструкции — 10 т. Вес укомплекто­ ванного вагона уменьшился на 33 %, а кузова на 46%.

В качестве промежуточного теплоизоляционного слоя подобных конструкционных плит используют твердый пенопласт марки мольтопрен. В зависимости от назначения мольтопрен выполняется с раз­ личным объемным весом и соответствующими механическими свойст­ вами (табл. 11).

ся с использованием в качестве оболочек анодированных, эмалирован­ ных и окрашенных листов из алюминиевых сплавов (без наружной отделки), стальных — чистых, оцинкованных, окрашенных, эмали­ рованных или покрытых пленкой из поливинилхлоридного пластика, а также листов из нержавеющей стали или стеклопластика. Струк­ тура этого пенопласта на 95% состоит из закрытых пор, поэтому он практически негигроскопичен и не увлажняется, что позволяет приме­ нять его также для защиты от коррозии.

Применение стеклопластиков в элементах кузовов локомотивов позволяет также наиболее простым способом решать задачи архи­ тектурно-эстетического характера. На заводе ЧКД (Прага) при проек­ тировании и постройке тепловозов этим вопросам уделяется много внимания. Для удовлетворения требований технической эстетики при проектировании кабины машинистов наиболее простым и удобным способом создания соответствующей формы кабины оказалось исполь­ зование стеклопластиков (рис. 95) [1].

Т а б л и ц а 11

Основные прочностные характеристики мольтопрена

136

Рис. 95. Тепловоз постройки ЧССС с кабинами управления, крышей и па­ нелями стен кузова, выполненными из стеклопластика

Новый высокоскоростной электровоз серии Е211, построенный в ГДР, работающий на переменном токе напряжением 25 кв на грузовых и пассажирских перевозках, отличается особенно широким исполь­ зованием пластиков [2]. Стены кабины управления и крыша кузова ло­ комотива изготовлены из трехслойных конструкционных панелей типа «сэндвич» с оболочками из листового стеклопластика на основе поли­ эфирной смолы. Средний теплоизоляционный слой выполнен из бумаж­ нослоистого пластика на основе фенолоформальдегидной смолы в виде пчелиных сот. Толщина оболочек панели, кабин и крыши составляет 1,5 мм, а толщина слоя тепло-звукоизоляционного заполнителя дости­ гает 40—50 мм. Крыша, воспринимающая нагрузки от различного электросилового оборудования (пантограф, главный выключатель, трансформатор тока и др.), усилена легкой стальной рамой, связанной со стеклопластиковой кровлей клеем на основе эпоксидной смолы.

В Англии при переоборудовании в 1958 г. нескольких моторных вагонов электропоездов в теплоэлектровозы мощностью 25 000 л. с. при эксплуатации на электрической тяге и 650 л. с. при эксплуатаций на дизельной для усиления кузова был использован стеклопластик [3]. Секции крыши, за исключением секций с холодильником, были из­ готовлены с применением полупрозрачного листового стеклопластика,

усмотрело конструкцию кабин машинистов из стеклопластиков [4]. Учитывая свойства стеклопластиков, такое решение мотивировалось стремлением повысить безопасность бригады в случае столкновения. В 1969 г. на Французских железных дорогах начали эксплуатироваться первые тепловозы серии ВВ67400 с электрической передачей [51. Теп­

137

лоизоляция стен кузова и кабин управления этих локомотивов осу­ ществляется пенополистиролом, армированным стекловолокном. Кон­ цевые элементы крыши, кузова и входные дв'ери имеют такую же трех­ слойную конструкцию.

На Лейпцигской ярмарке 1968 г. демонстрировался электровоз се­ рии Е211 переменного тока с кремниевыми выпрямителями мощностью 3360 кет, предназначенный для работы со скорыми пассажирскими и грузовыми поездами. Электровоз развивает скорость до 160 км/ч

и весит 82 т [6]. На локомотиве применен эластичный осевой привод

срезиновыми кольцевыми амортизаторами передачи крутящего мо­ мента.

Благодаря применению высокопрочной стали и профилированных элементов, в комбинации со стеклопластиком была получена легкая и прочная конструкция кузова локомотива. В электровозах этой кон­ струкции, эксплуатирующихся на железных дорогах ГДР, кабины ма­ шиниста выполнены в виде трехслойных конструкций типа «сэндвич» с оболочками из стеклопластика на основе полиэфирной смолы. В ка­ честве их промежуточного слоя служит бумажнослоистый пластик на основе фенолоформальдегидной смолы, выполненный в виде пчелиных сот. Общая толщина стен составляет 54 мм. Подобную конструкцию имеет и часть пола. На торцовых стенках кабин управления предусмот­ рены панели, также выполненные из стеклопластика, предназначен­ ные для монтажа измерительных приборов. Все двери и промежуточные стены со стороны кабин управления отделаны декоративным пла­ стиком.

Крыша машинного отделения состоит из трех съемных секций, так­ же выполненных из трехслойных конструкционных панелей типа «сэндвич» с оболочками из стеклопластика и с внутренним заполнением из бумажнослоистого сотопласта. Толщина оболочек панелей из стек­ лопластика около 1,5 мм, а толщина промежуточного слоя сотопласта

2,5 до 3 мм. По всем крышевым секциям проложены переходные ра­ бочие мостки.

На дорогах Южной Америки эксплуатируются маневровые тепло­ возы мощностью 35 л. с.

Кузова их целиком выполнены из стеклопластика. Кабины маши­ нистов изготовлены из трехслойных панелей типа «сэндвич» с оболоч­ ками из стеклопластика и внутренним заполнением из пенополиуре­ тана. Это позволило повысить коррозионную стойкость кузовов локо­ мотивов, что важно, учитывая их эксплуатацию в условиях влажного климата морского побережья. Одновременно улучшилась тепло- и звукоизоляция локомотивов.

В ГДР на локомотивостроительном заводе в Хеннингсдорфе впервые стеклопластики были применены в 1960 г. для внутренней обшивки кабин машиниста и крыш электровозов. Опыт подтвердил технико­ экономическую целесообразность строительства крайних крышевых элементов и кабин управления локомотивов из стеклопластика. Для

138

кабин применяется в комбинации со стальным решетчатым каркасом стеклопластик толщиной 3 мм, а для крышевых элементов — стекло­ пластик толщиной 1,2—1,5 мм. За одно целое с основым корпусом кабины управления в электровозах отформованы приборная панель, часть пола, наружные монтажные гнезда прожектора и нижних сиг­ нальных фонарей. Изготовление кабины со всеми ее элементами одно­ временно осуществляется формовкой стеклопластика на основе поли­ эфирных смол, на деревянных моделях методом контактного формо­ вания.

Наряду со стеклопластиком, применяемым для изготовления эле­ ментов кузова, в зарубежном локомотивостроении при изготовлении деталей и элементов разнообразного локомотивного оборудования ши­ роко используют и другие пластмассы. Поливинилхлорид применяют для защитных кожухов некоторого оборудования и для защитных ко­ зырьков от солнечных лучей на лобовых и боковых стеклах кабин, материалы на основе полиамидных смол (дедерон) — для изготовления воздушных фильтров, перфоль—для оболочки волокнистой звукоизоли­ рующей массы. Полиамид вифлон применяют для изготовления матов— воздушных фильтров. Пенополистирол часто используют для тепло­ изоляции.

Из фенопластов выполняют многие корпуса электроаппаратов, приборов, рукоятки и многие детали общетехнического и вспомо­ гательного назначения. Из аминопластов на основе меламино- и карбомидноформальдегидных смол применяют искрогасительные камеры и некоторые изоляторы.

Эпоксидные смолы используют для изготовления изоляторов, изолирующих катушек, коммутационных штанг и др.

На железных дорогах ПНР эксплуатируются несколько электро­ возов постоянного тока английской постройки на 3000 в весом 80 т и мощностью 2080 кет, обладающие скоростью до 125 км/ч. С целью сни­ жения веса кабельные каналы, двери, пульты управления машиниста, кожуха, контроллеры и индуктивные шунты выполнены из стекло­ пластиков.

Различные пластмассы успешно и широко применяют и во вспомо­ гательном локомотивном оборудовании. Например, на тепловозе ДК137 типа 4 Английских железных дорог в системе привода объединенной насосной установки применены зубчатые колеса, выполненные из найлона, армированного стекловолокном [7]. Такой привод был приме­ нен вместо обычного из стальных зубчатых колес с целью обеспечения работы этого узла без подвода смазки. Установка работает от электро­ двигателя мощностью 7,5 л. с. при 2440 об/мин. Температура зубьев колес при работе достигает ~70° С. Преимущества нового (армирован­ ного волокном) пластика по сравнению с неармированным заклю­ чается в большой прочности, а также в том, что снижается коэффи­ циент трения колес и их износ.

Много различных полимерных материалов применяется для сниже­ ния вибрации и уровня шумов в локомотивах и электропоездах, для изоляции тяговых электродвигателей, в устройствах фильтров, в узлах трения и в амортизирующих устройствах.

139

3. Звукоизоляция

Свойства полимерных материалов открывают новые пути для улуч­ шения не только комфортабельности, но и звуко-виброизоляции внут­ ренних помещений локомотивов, их кабин управления и вагонов элек­ тросекций. Эти возможности начинают интенсивно использоваться за­ рубежными дорогами.

На железной дороге Нью-Йорк — Вашингтон эксплуатируются двух- и трехвагонные секции электропоезда, в центральном подвешива­ нии вагонов которого [8] применены резино-пневматические рессоры. Особое внимание в конструкции вагонов было уделено улучшению их звукоизоляции.

На раме кузова вагона под слоем стекловолокнистой термоизоля­ ции нанесен специальный звукопоглощающий материал. Пол и нижняя часть стен вагонов покрыты ковром из микропористой резины толщиной 4,8 мм, поверхности интерьеров-салонов отделаны меламиноформальдегидным декоративным пластиком.

Кабина английского тепловоза типа «Кестрел» с электропередачей мощностью 4000 л. с. имеет хорошую тепло-звуко- и виброизоляцию стен, полов и крыши, обеспеченную полимерными материалами. Дополнительно в целях снижения шума и вибраций в опорах каби­ ны предусмотрены специальные перегородки и упругие резиновые

Рис. 96. Английский тепловоз «Кестрел» с кабинами и элементами кузова, обеспечивающими высокую звуко- и внбронзоляцию благодаря использо­ ванию полимерных материалов

140

и кабинами машиниста и резиновые прокладки значительно снижают уровень шума и вибрации. Содействует этому и герметизация кабин машиниста, осуществляемая с помощью резиновых уплотнений, пол­ ностью исключившая неплотные сопряжения и сквозные щели окон

идверей.

Вкузовах локомотивов Французских железных дорог для повы­ шения эффективности шумопоглощения и виброизоляции также широ­ ко используются звуко-вибропоглощающие свойства полимерных ма­ териалов.

Применение полимерных материалов для звукоизоляции стен кузова и конструкций съемных пластмассовых лопастей вентиляторных колес значительно снизило шум в помещениях локомотивов [10]. Содейство­ вало этому и широкое применение пластмасс в элементах конструк­ ции крыши, стен кабины машиниста, пультов управления.

В тепловозах серии 68000 (мощность 2700 л. с. с нагрузкой на ось 18 т) звукоизоляции было уделено особое внимание. Уровень шума в этом локомотиве между кабиной управления и машинным отделением в режиме максимальной скорости не превышает 80 дб. Лопасти вен­ тилятора холодильника производительностью 35 м31мин покрыты сло­ ями специальной мастики, что снизило частоту собственных колебаний лопастей и подняло коэффициент звукопоглощения по сравнению с ло­ пастями из алюминиевого сплава. Выхлопная система двигателей обору­

которых исключает возможность возникновения колебаний высокой частоты.

Втепловозах типа Д443 Итальянских железных дорог главная рама

икузов не сварены. Для предотвращения передачи шума и вибрации от ходовых частей и главной рамы к более легкой конструкции рамы кузова главная рама сварена целиком, тогда как кузов состоит из трех частей.

Центральная часть кузова смонтирована на главной раме с использованием промежуточных виброгасящих резиновых уплотня­ ющих прокладок. Сопряжение ее с двумя примыкающими концевыми частями кузова осуществлено также с использованием резиновых про­ кладок в стыках, обеспечивающих гибкость соединения и предотвра­ щающих возникновение вибрации, проникновение шума и попадание пыли и влаги.

В конструкции крыши, внутренних перегородок, лобовых и боко­ вых стен кабин машиниста этих тепловозов применены тепло- и звуко­ изолирующие покрытия большой толщины. Деревянные полы кабин, уложенные на стальное перекрытие, облицованы резиновым покрытием. Двери также имеют изолирующие покрытия значительной толщины. Внутренняя поверхность дизельного помещения и перегородки по­ крыты специальным антивибрационным составом. Наружные буксы соединены с балансиром с помощью шарниров, оборудованных рези­

141