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

их ремонт и содержание. В числе мероприятий, проводившихся па улучшению конструкции локомотивного оборудования, в связи с этим было принято решение об обеспечении новых локомотивов сменными рамами для установки фильтров из стекловолокна.

6. Узлы трения

Значительное количество деталей из антифрикционных пластиков используется в зарубежных локомотивах в узлах трения ходовых частей. В Англии большое количество различных антифрикционных деталей в узлах трения локомотивов применяется из материалов различных модификаций под фирменным наименованием «Рейлко». В числе этих деталей антифрикционные шайбы буксового узла, раз­ личные втулки и вкладыши трущихся сопряжений рессорного подве­ шивания, вертикальные и горизонтальные скользуны и другие детали

«Рейлко», представляющего собой пластик на основе фенолсформальдегидных смол и их модификаций с различными хлопчатобумажными и асбестовыми наполнителями в виде асбестовых волокна, ткани, нитей, листов и их комбинаций с различными добавками, улучшающи­ ми антифрикционные характеристики деталей.

Все модификации материалов типа «Рейлко» характеризуются ста­ бильностью коэффициента трения и прочностных характеристик. Величина коэффициента сухого трения покоя близка к коэффициенту трения движения. Свойства сухого трения деталей из «Рейлко» обес­ печивают нормальную их работу без внешней смазки, предотвращая повреждение металлических поверхностей деталей, работающих с ни­ ми в паре. Предел прочности при сжатии у различных модификаций материала колеблется от 1200 до 2300 кГ/см2. Они способны выдер­ живать большие ударные нагрузки, намного превышающие расчетные рабочие напряжения. Модификации «Рейлко» выпускаются пропи­ танными минеральными маслами до 10% веса материала. Кроме того,

из строя вследствие фрикционного сваривания трущихся поверхно­ стей. Хорошо перенося ударные нагрузки, они способны нормально и длительно работать в условиях, в которых подшипники из фосфо­ ристой бронзы быстро разрушаются.

Вэлектровозах переменного тока шведской постройки серии EL-15

свыпрямителями, имеющими по две трехосных тележки с тремя тяго­ выми двигателями в каждой, в буксовые направляющие рамы тележки вмонтированы резиновые элементы, а шарниры тормозной рычажной передачи имеют втулки из антифрикционных полимерных материалов.

Этим повышен срок их службы и сокращены работы по содержанию и ремонту ходовых частей в эксплуатации. Тележки локомотивов обо­

147

рудованы резино-металлическими элементами между осевыми ролико­ выми буксами и рамой тележки, амортизирующими горизонтальные и вертикальные нагрузки, воспринимаемые подшипниками [19].

Железными дорогами ФРГ несколько лет назад была принята про­ грамма стандартизации тепловозов серийных типов. В соответствии с этим в тепловозах серии 221, являющихся основными грузо-пассажир­ скими локомотивами, для уменьшения износа и повышения меж­ ремонтного пробега пальцы в системе тормозной рычажной передачи были запрессованы в полиамидные гильзы. Это снизило износ пальцев в шарнирах рычажной передачи и обеспечило, кроме того, в связи •с малым люфтом постоянство величины тормозного нажатия. В тепло­ возах V I00 пятниковые опоры и боковые скользуны опор кузова на тележках изготовлены из материала типа текстолита, имеющего в сво­ ем составе дисульфид молибдена, добавленный для снижения коэффи­ циента трения материала [211.

К числу улучшений, которые были внесены в конструкцию электро­ возов ГДР, за последние 10 лет относится усовершенствование кон­ струкции опор кузова локомотива на тележках. Боковые опоры рамы электровозов серий Е42 и Е П начали изготовлять из антифрикцион­ ных пластиков, выполняемых в виде твердых полусфер, смазываемых молнбден-сульфидной смазкой. В отличие от металлических такие опо­ ры не требуют в процессе эксплуатации какого-либо ухода и после про­ бега 100 000 км не имели никакого износа.

На Итальянских железных дорогах в 1968 г. введены в эксплуата­ цию электровозы класса Е444 мощностью 3420 кет, спроектированные для работы на постоянном токе с напряжением 3000 в [22]. В этих элек­ тровозах рама кузова опирается на спиральные пружины по бокам те­ лежки. Балка тележки может перемещаться относительно рамы кузова на стальных и пластмассовых скользунах, изготовленных из антифрик­ ционного пластика на основе фенолоформальдегидных смол и располо­ женных в масляных ваннах.

7. Резиновые амортизаторы

Применение резиновых элементов и деталей во многих узлах и со­ пряжениях локомотивного оборудования позволяет значительно улуч­ шить амортизацию возникающих в них динамических усилий. В усло­ виях непрерывного роста скоростей движения и усиления нагрузок на оси локомотива это становится особенно важным, так как улучшает ■общие динамические характеристики локомотивов и способствует сни­ жению вредных динамических взаимодействий локомотивов и пути. Большое распространение получило применение резиновых амортизи­ рующих элементов в узлах надбуксового рессорного подвешивания

■(рис. 97—103).

Помимо улучшения динамических характеристик, использование резин в амортизирующих устройствах локомотивов снижает износ деталей, увеличивая срок их службы, снижает, а зачастую и пол­ ностью устраняет шум и гасит вибрацию непосредственно в источнике

148

Рис. 97. Тепловоз постройки ФРГ с буксовыми резиновыми рессорами типа «Краус-Маффей» с нагрузкой на ось 25 г (максимальная скорость 60 км)ч)

их возникновения, улучшая условия работы локомотивной бригады. На железных дорогах Франции были проведены унификация и усо­ вершенствование узлов, деталей и элементов различного оборудова­ ния электровозов СС21000 двухсистемной работы на постоянном токе с напряжением 1500 в и на переменном —■с напряжением 25 кв и час­ тотой 50 гц.

Кабины управления локомотива СС21000 были тщательно звуко­ изолированы. Лобовые оконные проемы застеклены безопасными стеклами толщиной 23 мм. Одновременно со звукоизоляцией кабин были улучшены амортизирующие узлы электровозов. Опоры кузова были заменены резино-металлическими. На продольных брусьях теле­ жек были установлены опоры из резино-металлических блоков под­ вешивания кузова и поставлены соединительные узлы поводков с сайлентблоками для направления букс колесных пар. Подвешивание с помощью резино-металлических блоков успешно используют также на моторных вагонах электросекций и на тепловозах.

Одновременно в электровозах серии СС21000 были применены более совершенные тяговые двигатели, что стало возможным благодаря ис­ пользованию для изоляции якорей тяговых электродвигателей совре­ менной эмалевой изоляции типа ML или изоляции на тефлоновой основе, допускающей значительные перегревы.

С 1953 по 1968 г. на железных дорогах Франции успешно проводи­ лись широкие испытания вагонов дизель-поездов Х360 с резиновыми рессорами в системе первичного подвешивания. В 1965 г. резино-метал­ лические элементы были успешно применены вместо возвращающих устройств в опорном маятниковом подвешивании тепловоза ВВ66080 123]. Позднее, учитывая надежность работы резино-металлических эле­ ментов, ими были оборудованы все тепловозы серии 66000, построенные после 1966 г. Резино-металлические элементы применены также на тепловозах серии AJA68000, ВВ67000, на электровагонах серии Z-5300

149

Гім,', 98' Схематичный чертеж надбуксового под­

типа ІІСпТѵг М°Лл ?°-ЬНЫМИ Резиновыл,м рессорами типа «Краj с-ЛІаффеи», допускающего нагрузку д о

25 т на ось

Рис. 99. Тепловозные рессоры с резиновыми эле­ ментами типа «Крупп»

150

Рис. 100. Тележка маневрового тепловоза с буксовыми рези­ новыми шевронными рессорами типа «Меги»

Рис. 101. Рессоры типа «Клоутх»

151

Рис. 102. Тележка тепловоза:

а — общий вид; б — схема шкворневого устройства с резнно-металлическнми элемен­ тами

Рис. 103. Тележка вагона французского метрополитена с пневматическими колесами

152

и на опытном газотурбинном поезде. Начиная с 1968 г. весь электри­ ческий и дизельный подвижной состав железных дорог Франции оборудуется вторичным подвешиванием с резино-металлическими элементами.

Испытания, проводившиеся в течение нескольких десятилетий, позволили установить некоторые принципы, необходимые для умень­ шения износа рельсов локомотивами. Отмечается, что для этого, осо­ бенно при больших скоростях движения, необходимо как обязательное мероприятие создание системы маятникового подвешивания эки­ пажной части локомотивов. Его масса должна быть сконцентриро­ вана возможно ближе к центру тележки, и должно быть максимально

уменьшено отношение где М — масса тележки; р — радиус инер­

ции; а — база тележки. Соблюдение этих принципов привело к тому, что современные локомотивы Французских железных дорог при скорос­ ти 250 км/ч оказывают меньшее воздействие на путь, чем воздействия, которые оказывались локомотивами более ранних выпусков, например, локомотивами серии 202 при скорости 130 км/ч.

Совершенствуется конструкция одномоторных тележек в направ­ лении замены резино-металлическими блоками поводков маятникового подвешивания. Отмечается, что применение резин в амортизацион­

ким образом тележках для высоких скоростей движения при широком использовании резин не происходит увеличения эксплуатационных расходов и обеспечивается высокая плавность хода.

Резино-металлические блоки состоят из набора резиновых пластин и стальных листовых прокладок. Они выполняют одновременно функ­ ции вертикальной опоры кузова на тележку, поперечную связь тележки с кузовом и возврат кузова при повороте его относительно тележки. Монтаж их на локомотиве прост, кроме того, они не требуют ухода и полностью исключают какие-либо подвижные сочленения. Считается, что резино-металлический блок под воздействием кузова должен иметь статический прогиб не более 10 мм. Функции поперечной связи и огра­ ничения при поворотах, т. е. поперечное возвращающее усилие и воз­ вращающий момент в резино-металлических элементах, осуществля­ ются за счет работы резины на сдвиг. Жесткость резино-металлических блоков таких элементов составляет 13,5 кГІмм при сдвиге и 650 кГІмм при сжатии. Максимальное отклонение блоков от вертикали дости­ гает 10°.

Учитывая положительный опыт эксплуатации электровозов с ма­ ятниковым подвешиванием кузова, французские железные дороги начали применять такое подвешивание на электровозах серии ВВ 16500 [23]. В локомотивах этой конструкции кузов подвешен на четырех ка­ чающихся подвесках. Была изучена возможность создания резиновых блоков с характеристиками, близкими к характеристикам маятнико­ вого подвешивания. Парк электровозов серии ВВ 16500 на желез­ ных дорогах Франции в 1969 г. составлял 504 единицы. Исследования показали, что наиболее приемлемые результаты были достигнуты при

153

применении резины в виде резино-металлических блоков в сочетании с тонкими слоями промежуточных прокладок в сайлентблоках.

Тепловозы первоначально были оборудованы качающимися шквор­ нями. Испытания показали, что применение резино-металлических

резино-металлическими блоками. Их использование было распростра­ нено затем и на другие серии локомотивов.

Резино-металлическими блоками была оборудована ходовая часть вагона с газотурбинной установкой. Установлено, что эти детали удо­ влетворительно работали при скорости до 240 км/ч.

В настоящее время весь дизельный и электрический подвижной со­ став Французских железных дорог, в том числе и электровозы, соз­ данные на базе электровозов серии ВВ 16500, оборудуются вторичным подвешиванием, имеющим резино-металлические блоки. Маятниковая подвеска заменена резино-металлическими блоками также и в электро­ возах серии ВВ20200—20213 и ВВ25556—25567. Перечисленный по­ движной состав эксплуатируется со скоростью от 120 до 240 км/ч.

Одновременно при создании унифицированных электровозов ВВ25500, ВВ8500 и ВВ17000 была увеличена мощность их тяговых электродвигателей с сохранением тех же габаритов. Это оказалось возможным благодаря применению новой изоляции с использованием полимерного материала ML и в особенности с изоляцией тефлон.

Пополнение парка Французских железных дорог производится мощными тепловозами, предназначенными для перевозок тяжелых гру­ зовых поездов и пассажирских экспрессов [24]. В их числе тепловоз серии 72000 весом 100 т, имеющий нагрузку на ось 18 т. Эти теп­ ловозы оборудованы массивными кабинами управления в расчете на повышение безопасности локомотивных бригад при наезде и столкно­ вении локомотивов с подвижным составом. Стены кабин снабжены звукоизоляционным материалом. Во второй ступени системы их подве­ шивания применены боковые опоры из резино-металлических элемен­ тов и используются направляющие сайлентблоки. На тепловозах серин 72000 вес кузова передается на раму тележки с помощью боковых опор, состоящих из резино-металлических элементов. Такая конструкция в отличие от рессорного подвешивания с боковыми скользунами облада­ ет существенными преимуществами, заключающимися в том, что резинометаллические опоры, имея ничтожный износ, практически не изна­ шиваются. Одновременно их применение резко уменьшает усилия и на­ пряжения, возникающие в сопряжениях кузова и тележек при про­ хождении локомотивом кривых малого радиуса. В связи с этим при­ нято решение оборудовать все тележки тепловозов и электровозов Французских железных дорог второй ступенью рессорного подвеши­ вания указанной конструкции с резино-металлическими элементами.

На железных дорогах ФРГ новые моторные вагоны электроподвиж­ ного состава серии ЕТ20 имеют на каждой тележке по две пневмати­ ческих рессоры, вследствие чего высокочастотные вертикальные коле­ бания при движении не передаются на кузов вагона [25]. На серийных электровозах ЕЮ и Е10-12 хорошо зарекомендовали себя осевые при­

154