3.7.3 Поглощающие аппараты пассажирских вагонов

На российских железных дорогах с 1947 г. и до настоящего времени на ряде пассажирских вагонов еще используются поглощающие аппараты типа ЦНИИ-Н6, а с 1969 г. вновь строящиеся пассажирские вагоны оснащают резинометаллическими поглощающими аппаратами типа Р-2П. Повышенную энергоемкость имеет поглощающий аппарат Р-4П, который используют в рефрижераторном подвижном составе. С учетом удовлетворения перспективным требованиям разработан новый резинометаллический аппарат Р-5П.

Пружинно-фрикционный аппарат типа ЦНИИ-Н6 (рис. 3.62) применяется в пассажирских вагонах. Он состоит из двух частей: пружинной и пружинно- фрикционной, стянутых болтом 9. Пружинно-фрикционная часть по конструкции и принципу действия аналогична рассмотренной выше (см. рис. 3.54, а). Эта часть имеет шестигранную горловину 5, нажимной конус 8, три фрикционных клина 7, нажимную шайбу б, наружную 11 и внутреннюю 10 пружины.

Пружинная часть состоит из основания 1, центральной пружины 13, четырех угловых длинных 3 и четырех коротких 2 пружин, одетых на концы цилиндрических упорных стержней 4, имеющих в средней части утолщение. Короткие пружины 2 размещаются в угло¬вых нишах основания 1, а длинные 3, взаимозаменяемые с внутренней пружиной 10, в нишах горловины 5.

При воздействии силы, соответствующей точке А диаграммы (рис. 3.62), вступает в работу пружинная часть: сжимаются центральная 75 и четыре длинных угловых пружины 3, обладающие меньшей жесткостью по сравнению с короткими пружинами 2.

При сближении горловины 5 с корпусом 1 и сжатии пружин 13 и 3 на 23 мм цилиндрические угловые приливы 12 продвинутся на величину а. Торцы приливов 12 коснутся упорных стержней 4, которые начнут продвигаться в сторону основания 1, сжимая своими буртами короткие угловые пружины 2.Дальнейшее сжатие аппарата продолжается до соприкосновения горловины 5 с основанием 1, что соответствует точке В’ на диаграмме. До этого момента уже вступает в действие пружинно-фрикционная часть, имеющая большую жесткость по сравнению с пружинной частью аппарата. Таким образом, обеспечивается плавный переход от работы пружинной к пружинно-фрикционной части. Сжатие аппарата заканчивается при его полном ходе и достижении конечного сопротивления, соответствующего точке В на диаграмме. Отдача аппарата происходит по ломаной линии ВСЕ. Площадь диаграммы OABD соответствует энергоемкости аппарата, ЕАВС — необратимо поглощенной энергии.

Поглощающий аппарат Р-2П (рис. 3.63) (Р — резиновый, П — пассажирский) взаимозаменяем с аппаратом ЦНИИ-Нб. Этот аппарат отличается простотой конструкции и повышенной надежностью в эксплуатации, хорошей стабильностью работы, более высокой энергоемкостью при меньшей массе по сравнению с пружинно-фрикционными аппаратами.

В передней части корпуса 1 (рис. 3.63, а), имеющего форму хомута, установлена нажимная плита 4, опирающаяся на пакет из девяти секций резинометаллических элементов 3, разделенных на две части промежуточной плитой 2. Каждая секция резинометаллического элемента 3 состоит из двух металлических пластин, между которыми расположен слой морозостойкой резины, соединенной с пластинами методом горячей вулканизации. Слой резины по периметру имеет параболическую выемку, что обеспечивает деформацию резины без выжимания за пределы пластин при полном сжатии аппарата. Для предотвращения поперечного смещения резинометаллических элементов на днище корпуса 1, нажимной 4 и промежуточной 2 плитах, а также на стальных пластинах секций 3 имеются выступы и соответствующие им впадины 5. Предварительная затяжка аппарата обеспечивается за счет того, что высота пакетов резино-металлических элементов в свободном состоянии вместе с промежуточной плитой превышает на 13,5 мм расстояние от нажимной плиты 4 до днища корпуса 1.

Анализ работы поглощающего аппарата Р-2П показывает (рис. 3.63, б), что в зависимости от увеличения скорости соударения повышается его жесткость — кривая нагружения становится круче (на диаграмме цифрами 4, 6, 8 указаны скорости соударения вагонов в км/ч). Заштрихованная площадь диаграммы получена при сжатии аппарата под прессом и представляет собой необратимо поглощенную энергию. Как следует из анализа диаграммы, положительным качеством аппарата с резинометаллическими элементами является то, что в конце не наблюдается перепадов сил, как это имеет место в пружинно-фрикционных аппаратах. Следовательно, подобные типы аппаратов обеспечивают лучшую плавность движения вагонов в поездах и за счет наличия резиновых элементов снижают уровень шума.

В поглощающем аппарате Р-4П резинометаллические элементы подобны элементам, применяемым в аппарате Р-2П. Отличие лишь в толщине, которая составляет 24,2 мм вместо 41,5 у аппарата Р-2П. Силовая характеристика поглощающего аппарата Р-4П аналогична рассмотренной выше. Аппарат Р-4П рекомендован для рефрижераторных вагонов.

Поглощающий аппарат Р-5П разработан для перспективных условий эксплуатации пассажирских вагонов. Отличие от аппарата Р-2П в том, что поперечные размеры резинометаллических элементов увеличены, а их толщина уменьшена до 33 мм вместо 41 мм. Установочные размеры аппарата полностью сохранены.

В комплекс межвагонных связей пассажирских вагонов входят поглощающий аппарат и упругая площадка, от конструкции и параметров которых зависит комфортабельность подвижного состава. Поэтому к межвагонным связям и, в частности, к поглощающим аппаратам для пассажирских вагонов предъявляются особые требования.

Основные параметры поглощающих аппаратов пассажирских вагонов приведены в табл. 3.9.

Упругие площадки и межвагонные амортизаторы пассажирских вагонов. Между ударными поверхностями контура зацепления сцепленных автосцепок, клином тягового хомута, отверстиями в хомуте и хвостовике корпуса имеются свободные зазоры. Для нового автосцепного устройства суммарные зазоры могут достигать 40 мм на вагон, а при максимально до¬пустимых износах указанных выше сопрягаемых поверхностей доходить до 100 мм.

Под действием продольных сил в пределах этих зазоров сцепленные вагоны свободно перемещаются, создавая резкие удары, рывки и ухудшение плавности хода. Для смягчения таких ударов и рывков пассажирские вагоны оснащают амортизирующими устройствами, обеспечивающими постоянное упругое натяжение сцепленных автосцепок, ликвидируя свободные зазоры и уменьшая тем самым их отрицательное влияние.

Цельнометаллические пассажирские вагоны для этой цели оборудуют центральными упругими переходными площадками, которые располагаются в торцевых стенах кузова. Кроме упругого натяжения автосцепок и амортизации ударов при сцеплении вагонов, трогании поезда и других переходных режимах, они обеспечивают безопасный переход пассажиров из вагона в вагон во время движения поезда.

Одна из первых конструкций включает в себя вертикальную раму, нижняя часть которой соединена с тарелями буферов, а верхняя — с хомутом листовой рессоры. Над буферной балкой рамы шарнирно укреплен откидывающийся мостик, служащий для перехода пассажиров между вагонами. Плоскость рамки выходит за линию зацепления автосцепок на 65 мм. Поэтому сцепленные вагоны всегда находятся под упругим распором силой 9,14 кН.

В дальнейшем вместо рамки и переходной гармоники в упругой площадке стали применять резиновые уплотнения, выполненные в виде замкнутых профилей большого диаметра, укрепленные на торцевой стене вагона. Такие резиновые уплотнения устанавливаются и на все новые упругие переходные площадки, а также при модернизации на старые вагоны. Распорное усилие при сцепленных вагонах составляет 8,72 кН, а конечная нагрузка при полном сжатии 18 кН. Упругие площадки, кроме продольных, способствуют гашению вертикальных колебаний за счет сил трения между тарелями буферов. Эффективность гашения в значительной степени зависит от распорного усилия буферов, размеров вертикальных зазоров в них, а также от состояния поверхностей тарелей — наличия смазки и влаги.

Для вновь проектируемых пассажирских вагонов предусмотрено наличие межвагонных гасителей колебаний. Для фрикционных гасителей сила трения, препятствующая вертикальному смещению кузова, должна составлять 20—28 кН.