История совершенствования конструкции тележки грузового вагона

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра: «Истории, философии и культурологии»

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему:

«История совершенствования конструкции тележки грузового вагона»

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

Проверил:

 

 

 

 

 

ОМСК 2009

Содержание:

 

Введение…………………………………………………….……………………..4

1. Общие сведения о  тележках…………………………………………...………5

2. История развития вагоностроения…………………………………………….8

3. История развития конструкций экипажной части вагонов…………..…….13

Заключение……………………………………………………………………….24

Список использованной литературы……………………………………..…….25  

Введение

 

История развития вагоностроения насчитывает около 200 лет. С начала становления железнодорожной отрасли  люди начали проектировать и строить для железных дорог экипажи и вагоны. Основным видом транспорта для перевозки грузов и пассажиров стали грузовые и пассажирские вагоны.

Целью работы является описание развития конструкции ходовой части  грузового вагона в техническом  отношении, которой является тележка, с момента зарождения железнодорожного транспорта в России и в мире. Для достижения поставленной цели в реферате приводятся общие сведения о конструкции тележки и ее назначении, исторические факты о изобретении тележки, как отдельного узла ходовой части грузового вагона, и этапы развития и совершенствования ее конструкции со времени изобретения железных дорог.

 

1. Общие сведения о тележках

Одними из наиболее ответственных  узлов экипажной части вагонов  являются тележки. Тележки предназначены для передачи нагрузки от кузова вагона на колесные пары и далее на рельсовый путь.

Высокая эффективность большегрузных  вагонов и повышенной населённости пассажирского подвижного состава вызвала необходимость увеличения числа колёсных пар, так как норма максимальной нагрузки от каждой колёсной пары на рельсы ограничена. Однако, имея увеличенные продольные размеры, многоосные бестележечные вагоны не обеспечивают свободного прохода кривых участков железнодорожного пути малого радиуса. Это обстоятельство привело к объединению колесных пар в самостоятельные группы, т, е. тележки. Применение тележек в качестве ходовых частей обусловлено необходимостью создания вагонов увеличенной грузоподъемности и с большой базой.

В большегрузных вагонах по условиям допускаемых нагрузок от колесной пары на рельсы число колесных пар не может быть ограничено двумя или тремя, а вписывание данного вагона в кривые участки железнодорожного пути без тележек затруднено. Тележки же позволяют вагонам иметь необходимое число колесных пар и благодаря наличию короткой базы проходят кривые участки пути малого радиуса с небольшим сопротивлением движению. Тележки вагонов являются важной их частью, от их конструкции, прочности и надежности зависят безопасность и скорость движения. Они обеспечивают плавность хода вагона, воспринимают все неровности пути и смягчают передаваемые от них на кузов колебания.

В результате при современных  условиях эксплуатации широкое распространение получили тележечные вагоны, которые по сравнению с нетележечными конструкциями, обеспечивают хорошее вписывание в кривые участки пути и меньшие вертикальные перемещения при передвижении по неровностям рельсов. Кроме того, в конструкциях тележек более рационально размещаются система упругих элементов, гасители колебаний, стабилизирующие устройства и исполнительные органы тормозного оборудования, что позволяет проектировать вагоны с хорошей плавностью хода и устойчивым положением кузова при движении поездов с высокими скоростями.

В эксплуатации используется огромный и весьма разнообразный  парк тележек, имеющий многочисленные конструктивные особенности. Однако, несмотря на это, тележки можно объединить по следующим основным признакам.

По назначению тележки бывают грузовые (для грузовых вагонов) и пассажирские (для пассажирских вагонов).

По числу колёсных пар тележки подразделяют на одноосные, двух, трех-, четырёх- и многоосные.

Кроме того, тележки различают  по системе взаимодействия отдельных  элементов сборочных единиц и  деталей, а также другим конструктивным особенностям. Причём, богатый отечественный  и зарубежный опыт проектирования и эксплуатации, а также анализ преимуществ и недостатков отдельных сборочных единиц и деталей позволяют совершенствовать конструкции тележек при эксплуатации с повышенными скоростями и увеличенными осевыми нагрузками.

Основными технико-экономическими параметрами тележек вагонов  являются: собственная масса – тара; база – расстояние между центрам осей крайних колёс (у двух- и трёхосных тележек) и между серединами рессорных комплектов сочленённых тележек (у четырёхосной конструкции); тип и параметры рессорного подвешивания; высота от уровня головок рельсов до плоскости опорного узла тележки; рессорная база – расстояние между серединами упругих элементов, расположенных в продольном направлении; тип и конструкция тормоза; конструкционная скорость.

При конструировании тележек  учитывают их назначение и необходимые ходовые качества для обеспечения безопасности движения: устойчивость против схода с рельсов, плавность при вписывании в кривые участки пути, минимальная величина вертикальных и горизонтальных динамических сил и ускорений при конструкционной скорости движения, требуемые показатели плавности хода вагона, гарантированная прочность и надёжность в эксплуатации.

Основной тип двухосной  тележки грузовых вагонов – тележка модели 18-100 Эта тележка подкатывается под все грузовые четырехосные магистральные вагоны, кроме изотермических, с осевыми нагрузками до 230 кН (23,5 тс) и скоростями движения до 120 км/ч.

До 1972 г. тележка имела  наименование ЦНИИ-ХЗ. Тележка (рис. 1) состоит  из двух колесных пар 1, четырех букс 5, двух литых боковых рам 2, двух комплектов центрального рессорного подвешивания 3, литой надрессорной балки 4 и тормозной рычажной передачи 6. Тормоз тележки — колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с буксами — непосредственная челюстная, опора кузова на тележку через подпятник 7 надрессорной балки, а при наклоне кузова — дополнительно через скользуны 8.

Рис. 1 Конструкция тележки  грузового вагона модели 18-100

Пассажирские тележки имеют стальную сварную раму, которая соединяет все другие технические устройства тележки в единое целое: колесные пары с буксами, в которые вмонтированы роликовые подшипники; надбуксовые пружины, надетые на закрепленные на раме тележки шпинтоны; центральное рессорное подвешивание с люлечным устройством; детали тормозной рычажной передачи с башмаками, на которые устанавливаются тормозные колодки. На центральное рессорное подвешивание вагонной тележки опирается надрессорная балка. Непосредственно на надрессорную балку, а через нее и рессорное подвешивание на тележку и колесные пары опирается вагон. На шкворневых балках вагона установлены пятники, которые входят в чашу подпятников на надрессорных балках тележек. Пятники и подпятники соединяются шкворнем, что позволяет тележкам поворачиваться при прохождении кривых участков рельсового пути. Шкворень пассажирского вагона составной, он вставляется и убирается изнутри вагона. На раме вагона и на тележках имеются специальные опоры – скользуны, которые предупреждают боковую качку вагона при движении. Тележки грузовых вагонов обычно отличаются от тележек пассажирских вагонов отсутствием люлечного устройства и буксового подвешивания. Вагонные тележки различаются также по устройству рессорного подвешивания, способу передачи нагрузки от кузова вагона на раму тележки и от рамы к колесным парам.

 

2. История развития вагоностроения

Со времени появления  в России первых железных дорог до наших дней отечественное вагоностроение прошло долгий, интересный и сложный  путь – от простейших вагонных конструкций до современных большегрузных восьмиосных вагонов и комфортабельных пассажирских, построенных с учетом новейших достижений науки и техники.

Наша отечественная железнодорожная  наука может гордиться своими достижениями, в том числе и  в области создания и совершенствования  новейших конструкций вагонов и их узлов, а также рядом новых научных направлений в вагоностроении, которые во многом опередили соответствующие исследования зарубежных специалистов.

Возникновение и совершенствование конструкций и узлов вагонов неразрывно связано с развитием железнодорожного транспорта.

Если прототипом вагона считать  повозку, то появление тележки вагона, как элемента ходовой части, уходит вглубь веков. Созданию первых рельсовых металлических дорог предшествовали так называемые лежневые пути, возникшие в горнометаллургическом производстве еще в XVII веке. Лежнями являлись выступающие или врытые вровень с грунтом деревянные продольные брусья. По ним передвигались повозки (тележки), колеса которых имели желобчатые углубления на поверхностях катания (рис. 2). Такая форма колес препятствовала сходу тележек с лежневой колеи, и помогали направлять повозку. В Западной Европе подобные повозки приводились в движение только вручную, а в России на многих заводах Урала и Алтая – более совершенным способом: при помощи гидравлической энергии. Так, в 60-х годах XVIII века (1763 г.) талантливый механик Козьма Дмитриевич Фролов (1726–1800) проложил на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов (Алтай) первые деревянные рельсы (лежни), по которым передвигались повозки (тележки), имевшие канатный привод от водяного колеса. В 80-х годах XVIII века на Александровском (позже Онежском) чугуноплавильном и пушечном заводе в Петрозаводске под руководством инженера-строителя Аникиты Сергеевича Ярцева (1737–1819) была сооружена одна из первых чугунных дорог длиной 175 м. Рельсы имели уголковую форму. Ширина колеи составляла 0,8 м. Сопротивление движению повозки по такой колее было в 12 раз меньше, чем по гужевой дороге с ее неровностями.

С изобретением рельсов тяговое  усилие, необходимое для передвижения повозок, снизилось, отпала необходимость в устройствах для поворота колес, поскольку направление движения обеспечивалось гребнями колес и рельсами; улучшилась также плавность хода экипажей, появилась возможность увеличения скорости их движения. Начала изменяться и конструкция тележки с целью обеспечения максимального комфорта и безопасности движения с необходимой плавностью хода вагона.

 

 

Рис. 2 Повозки для перевозки угля

 

Горный инженер Петр Козьмич  Фролов (1775–1839) – сын К. Д. Фролова на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов в 1806—1809 гг. построил чугунную рельсовую дорогу с конной тягой. Длина дороги составляла 1867 м, ширина колеи – около 1 м. Одна лошадь везла три нагруженных повозки. Для передвижения такого груза по гужевой дороге требовалось 25 лошадей. Впоследствии, в 1812 г., П. К. Фролов разработал проект чугунной дороги с конной тягой, соединяющей озеро Эльтон с Волгой, протяженностью 146 км, но этот проект не был осуществлен. В 1833–1834 гг. на Нижне-Тагильском металлургическом заводе замечательные русские изобретатели крепостные Ефим Алексеевич Черепанов (1774–1842) и его сын Мирон Ефимович (1803–1849) построили первый в России паровоз и железную дорогу с шириной колеи 1645 мм. Это была первая отечественная внутризаводская железная дорога с паровой тягой протяженностью 854 м. Черепановский паровоз возил на открытых вагонетках по чугунным «колесопроводам» (так тогда назывались рельсы) груз массой (весом) более чем 200 пудов (3,3 т) со скоростью от 12 до 18 верст в час (13– 19 км/ч). По этой дороге перевозились не только грузы, но и люди, для которых прицеплялась специальная повозка. Использовавшаяся в паровозе Черепанова тележка еще очень отдаленно напоминала современные тележки для грузовых и пассажирских вагонов. Конструкция тележки того времени представляла ось с напрессованными на нее с обоих концов железными колесами и не имела никаких амортизирующих устройств, поэтому особым комфортом для пассажиров не обладала, но для перевозки грузов подходила превосходно. Кроме того, в зависимости от ширины колеи изменялась и ширина тележки до того времени, пока не была стандартизирована ширина колеи в 1520 мм и не стали производить тележки, сопоставимые по ширине с данным параметром.

Таким образом, в России была создана хорошая основа для дальнейшего развития железнодорожного дела. К сожалению, царское правительство не обратило внимания на отечественные «чугунки».

Для Царско-Сельской железной дороги, официально открытой для общего пользования 30 октября (11 ноября по новому стилю) 1837 г., т. е. 150 лет назад (этот юбилей торжественно отмечался в нашей стране в 1987 г.), рельсы, стрелочные переводы, подвижной состав, в том числе вагоны, были закуплены за границей. Царско-Сельская железная дорога первоначально соединяла Санкт-Петербург с Царским Селом, а затем была продлена до дачного городка Павловска. Общая протяженность ее 27 км, ширина колеи 1829 мм. Купленные за рубежом вагоны напоминали скорее повозки разных видов. Их называли «шарабаны», «дилижансы», «берлины» (кареты).