Візок трамвая, конструкція

[Kozak]

Підвіска з фрикційними напрямними пристроями (із зазором).
У вільних напрямних корпуси підшипників осей (букси) можуть рухатися вертикально відносно рами візка. Цей рух забезпечується зазорами між цими елементами. Такі напрямні характеризуються значним тертям взаємодіючих компонентів. Горизонтальні коливання не демпфуються. Ці типи систем зараз зустрічаються лише в старих трамваях.

Вилкове направляння – конструктивно просте рішення для ходової частини транспортного засобу. На поздовжніх елементах рам візка монтуються напрямні зі сталевими ковзними накладками. На корпусах підшипників півосі монтуються повзуни, які фрикційно зчіплюються з накладками. Необхідні зазори між ковзними елементами та їх фрикційна взаємодія викликають знос і вимагають періодичної заміни цих ковзних деталей. Зазори негативно впливають на направляючі колісної пари, особливо коли вони збільшуються через знос. Ця система направляючих дуже проста за конструкцією.

Позначення: A - рама візка, B - лапа буксова, C - букса, D - ковзна накладка зовнішня, E - ковзна накладка внутрішня, 1 - листова ресора.

Позначення (букви): такі самі, як вище.

Sanok 2-osiowy, 1911 рв., Львів. МТВ-82, 1949 рв., Київ.

Приклади звідси: https://alltransua.com/gallery/photo/297138, https://alltransua.com/gallery/photo/391606.

[Kozak]

Підвіска з повідковими напрямними пристроями.
Напрямлення забезпечується еластичними зв'язками (повідками, стрічками), встановленими між поздовжніми елементами рам візків та корпусами підшипників. Вони можуть бути односторонніми або двосторонніми, одинарними або подвійними. Стрічки, завдяки своїй еластичності, забезпечують вертикальні рухи, що узгоджуються з дією пружин першого ступеня. Поперечна гнучкість системи забезпечується плоскими вставками або гумовими втулками в точках кріплення напрямних повідків. Стрічки не призначені для передачі високих тягових та гальмівних сил, що виникають у сучасних трамваях. Підвіска застосовувалась на ​​легких і малопотужних двовісних, де тягові сили низькі.

Позначення: 1-2 - однолистова ресора, 3 - компенсатор (листова ресора), 4 - рама візка, 5 - корінний підшипник, 6 - однолистові ресори, 7 - нежорсткий пружній шарнір, 8 - жорсткий стрижень, 9 - жорстка рамка, 10 - пружній шарнір (гумовий валик).

Позначення: 1 - рама візка, 2 - букса, 3 - напрямний еластичний повідок, 4 - прокладка гумова, 5 - пружній шарнір (гумова втулка), A - пружинна ресора.

[Kozak]

Підвіска з поздовжніми важільними напрямними пристроями.
Цей тип направляння дуже часто використовується в сучасних конструкціях шасі залізничних ТЗ, менш поширений у трамваях. Гнучкість монтажного з'єднання коромисла дозволяє горизонтальний поворот колісної пари, що покращує взаємодію між колесами та рейками колії, коли колесо рухається по кривій.

Коромисло найчастіше відливається з литої сталі разом з циліндричною частиною корпусу підшипника осі, утворюючи таким чином єдиний монолітний жорсткий компонент. У цьому рішенні коромисло кріпиться до поздовжнього елемента рами візка за допомогою штифта з гумовим елементом, що забезпечує відповідну поперечну та поздовжню гнучкість.

Позначення: A - рама візка, B - поперечний важіль, C - букса, D - вісь колісної пари, E - шарнір з пружньою прокладкою (гнучкий штифт), F - металево-гумова пружина.

Позначення: A - рама візка, A1 - кронштейн шарніра, B - гнучкий штифт, C - важіль букси, D - вісь колісної пари, E - металево-гумова пружина, F - обмежувач рухів важеля.

ЛТ-10, 1997 рв., Луганськ.

Приклад звідси: https://alltransua.com/gallery/photo/2280

[Kozak]

Підвіска з пружно-напрямними елементами.
Найпоширенішим типом, що використовується в трамвайному рухомому складі, є металево-гумова напрямна (амортизаторна вставка), яка забезпечує ведення та підвіску колісної пари без додаткових конструктивних елементів.

Одним з рішень металево-гумової напрямної є система з використанням конічних металево-гумових елементів, які відповідним чином вулканізовані та встановлені між корпусом підшипника або блоком колінчастої осі та поздовжньою частиною рами візка.

В іншому прикладі клиноподібна металево-гумова пружина встановлюється між поздовжнім елементом рами візка відповідної форми та корпусом підшипника (буксою) або колінчастим блоком осі. Крім того, конструкція металево-гумової клинової пружини дозволяє вибирати жорсткість у трьох напрямках і не потребує регулювання під час роботи.

Позначення: A - рама візка, B - корпус підшипника, C - клинова металево-гумова вставка.

Позначення: A - рама візка (продольна балка), B - колінчаста портальна вісь, C - металево-гумова ресора, D - обмежувач вертикального руху (бампер).

ATM serie 4900, 1977 рв., Milano. Skoda 06T Elektra, 2006 рв., Cagliari.

Приклади звідси: https://alltransua.com/gallery/photo/379673, https://alltransua.com/gallery/photo/269345.

[Kozak]

Рама візка трамвая.

Базовим елементом кожного візка є його рама, яка підтримується колісними парами за допомогою корінних підшипників (букс), систем направляючих колісних пар і підвіски першого ступеня. Рами візків з'єднують конструкцію візка: колісні пари, приводні та гальмівні вузли, системи опори та підвіски кузова, а також додаткове обладнання (наприклад, система змащування реборд коліс). Рама повинна бути стійкою до статичних та динамічних навантажень, достатньо жорсткою та якомога легшою. Коли випускалися трамваї з високою підлогою, форма рам була аналогічна залізничним рішенням.

Позначення: A - повздовжня балка (стрінгер), B - поперечна балка (транець).

Розрізняють візки з жорсткими рамами (де поздовжні елементи жорстко з'єднані з поперечними елементами за допомогою зварювання) та візки з гнучкими рамами (у яких з'єднання між стрингерами та транцями є частково жорстким і частково гнучким, з використанням метало-гумових елементів). Рама візка тоді є більш гнучкою, що полегшує експлуатацію на коліях з гіршими технічними параметрами. У тих типах трамваїв гнучкість рами частково компенсувала відсутність первинного підвішування, але це зменшує вібрації значно гірше, тому зараз не застосовується.

Позначення: A - жорстке з'єднання (зварне), B - гнучке з'єднання (метало-гумове).

[Kozak]

Розробка низькопідлогових трамваїв вимагає зовсім іншого підходу до проектування візків та кузовів трамваїв. Зниження рівня підлоги призводить до того, що візки входять у зону підлоги, а не розташовуються під нею, як це відбувається у високопідлогових трамваях. Необхідність забезпечення низької підлоги, достатньої ширини проходу та часта вимога забезпечення максимально можливої площі низької та повністю плоскої підлоги роблять конструкцію візків, включаючи форму їх рам, дорожчою і складною порівняно з традиційними рішеннями.

Позначення: A - повздовжня балка (стрінгер), B - поперечна балка (транець), 1 - портальна балка (вісь).

Незважаючи на їх варіації залежно від використаних конструктивних рішень, рами візків мають певні спільні елементи. До них належать два стрингери, також відомі як бічні балки (елементи рами, паралельні осі колії), та транці, тобто балки які поперечні осі колії (служать з'єднувачами для паралельних стрингерів).

Наведений вище приклад показує відкриту раму. Також можливі закриті рамні системи. У таких випадках кінці поздовжніх елементів з'єднуються додатковими (кінцевими) елементами. Кількість поперечних елементів у рамі візка залежить від конкретної конфігурації рами.

Позначення: A - повздовжня балка, B - поперечна балка, C - кінцева поперечна балка.

[Kozak]

Зміни конструкції візка для низькопідлогових трамваїв також призводить до зміни розподілу ваги.
У високопідлогових моторних візках двигуни та трансмісії розташовані всередині рами візка, у низькопідлогових вони розташовані на зовнішніх сторонах рам. Це впливає на рух по колії, особливо на високих швидкостях і в поворотах.
Вигляд вздовж і поперек низькопідлогового і класичного візків:

У причіпних візків конструкція простіше (двигун і трансмісія відсутні), ззовні лише елементи гальмівної ситеми.
Вигляд вздовж і поперек низькопідлогових безмоторних візків:

[Kozak]

Гальмівні пристрої уповільнюють трамвай і на завершальному етапі гальмування остаточно зупиняють та позиціонують його.
Гальма створюють силу тертя, протилежну напрямку руху, яка створюється або механічним опором, що виникає внаслідок тертя між компонентами (наприклад, притиснення фрикційних елементів до дисків), або електродинамічно, шляхом гальмування тягових двигунів (які працюють у режимі генератора).

Зазвичай для робочого гальмування використовується електродинамічне гальмо. Якщо гальмівне уповільнення занадто мале порівняно із заданим значенням, воно доповнюється фрикційними гальмами. Сучасні трамваї оснащені системами для регулювання відповідно до поточного навантаження гальмівної сили та типу гальм, що використовуються. Фрикційні гальма використовуються в трамваях для підтримки електродинамічного гальмування, для позиціонування транспортного засобу на стоянці, а також для екстреного та аварійного гальмування.
Керування гальмами поділяється на: механічне, електричне, гідравлічне, пневматичне та їх комбінації.
Фрикційні гальма класифікуються як: колісно-колодкові, рейкові, дискові, барабанні (стрічкові включно).

[Kozak]

Рейкові гальма.
Працюють за допомогою електромагніту, звідси повна назва "електромагнітні рейкові". Використовуються для гальмування, яке робить гальмівний шлях незалежним від зчеплення колеса з рейкою. Діють як аварійні у разі відмови робочого гальма та підтримують інші режими гальмування.

Поперечний розріз та принцип роботи.

Позначення: A - котушка, B - осердя, C - фланці (полюсні наконечники), D - фрикційні накладки (полозки), E - зазор між фрикційними полозками, X - повітряний зазор (зазвичай 10 мм), червоні лінії - магнітний потік.

Основним елементом цього типу гальма є гальмівна колодка, в якій розміщена електрична котушка з обмоткою, виготовленою з обмотувального дроту, та розміщена в електроізолюючому корпусі. Через центр обмотки проходить залізний сердечник, який служить для посилення магнітного поля, що генерується котушкою.
Фланці, що діють як полюсні наконечники, встановлені на зовнішніх сторонах сердечника та котушки. Вони передають магнітний потік до фрикційних колодок. Фрикційні накладки, виготовлені зі сталі з магнітними властивостями, зазвичай кріпляться болтами до фланців. Полозки забезпечують прямий фрикційний контакт з рейкою.
Між фрикційними полозками передбачений зазор (ізоляційний матеріал або порожній простір), що дозволяє магнітному потоку проходити до рейки. Зазор часто заповнюється ізоляційним матеріалом, щоб запобігти осіданню бруду в ущільнювачі, який може створити провідний зв'язок між сусідніми полюсними башмаками, внаслідок чого магнітний потік протікатиме безпосередньо між ними, а не через рейку, що може призвести до неправильної роботи гальма через зменшення генерованої сили тяжіння.

Подача електричного струму на котушку створює магнітне поле, яке намагнічує котушку та осердя. Фрикційні полозки утворюють два полюси магнітної системи гальма. Підвішування полозків приблизно на 10 мм над головкою рейки створює повітряний зазор між гальмом та головкою рейки. Після подачі живлення на котушку зазор між полозками та рейкою замикає магнітне коло. В результаті гальмівний полозок притягується до головки рейки з великою магнітною силою, що генерується всередині полозка. Фрикційні полозки труться об поверхню головки рейки, що призводить до гальмування трамвая.

[Kozak]

Рейкове гальмо має класичний спосіб встановлення між колесами у візку.

Позначення: A - фланці (полюсні наконечники), B - фрикційні полозки, C - котушка (намотана на осерді), D - система напрямлення полозків відносно візка, E - підключення електроживлення котушки, F - шпиндель підвіски гальмівних колодок.

Необхідна відстань та уповільнення гальмування для рейкових гальм аналогічні таким для робочого гальма. Поширена думка, що активація рейкових гальм забезпечує гальмування з найбільшою силою, є помилковою. Найбільша гальмівна сила досягається під час екстреного гальмування, яке включає всі гальма трамвая одночасно.
Рейкові гальма створюють постійну нерегульовану силу тяги між полозком та рейкою. Вона залежить від таких факторів, як довжина полозка та котушки. Відмінності в генерованій силі можуть бути пов'язані зі змінами напруги, що живить гальмівну котушку, яка генеруватиме магнітний потік, пропорційний напрузі, що призводить до певної сили притяжіння. Однак ця сила, як правило, не регулюється системою керування гальмами трамвая.
Суцільні полозки частіше використовуються в трамваях, однак є системи з використанням сегментованих полозків, де башмаки з фрикційною частиною виготовлені з сегментів, скріплених навколо котушки. Сегментація частіше використовується на залізниці, вона дозволяє краще адаптувати фрикційні частини до головок рейок.

Стандартні та сегментовані гальма, котушка сегментованого, котушка суцільного полоза, розібрані фланці, фрикційний полоз.

[Kozak]

Полозки електромагнітних рейкових гальм пружно підвішені трохи вище поверхні ходіння головки рейки. Система підвіски полозків складається з двох утримуючих пружин та підвісних шпинделів, які при вимкненні живлення котушки відтягують полозки від рейки і утримують на заданій висоті. Під час гальмування сила, що створюється магнітним потоком, протидіє силі пружин, змушуючи полозки опускатися та тертися об рейку.

Позначення: 1 - фланці, 2 - фрикційні накладки, 3 - котушка, 4 - осердя, 5 - електричні з'єднання живлення котушки, 6 - кронштейни системи направляючої та підвіски гальмівних полозків, 7 - приймальні пружини, 8 - шпиндель підвіски, 9 - гайка регулювання висоти підвіски, 10 - ковзні пластини системи направляючої полозків, A - фрагменти контуру конструкції рами візка (a - кронштейн підвіски, b - напрямний відбійник).

Важливо перевіряти та періодично регулювати висоту підвіски полозів над головкою рейки, щоб повітряний зазор відповідав вимогам виробника рейкових гальм. Якщо полоз знаходиться занадто далеко від рейки, генероване магнітне поле не зможе притягнути полоз. І навпаки, якщо відстань занадто коротка, полоз може часто тертися об рейку через вібрації від ходової колії та нерівностей колії. Ця підвіска також гарантує, що навіть якщо полоз торкається рейки під час руху, він гнучко відскочить без ризику поломки або пошкодження.
У більшості трамваїв рейкові гальма кріпляться до рами візка. Якщо ходові колеса трамвая перепрофільовані (меншого діаметра), весь візок опускається відносно рейок, тому необхідно регулювати висоту підвіски - підняти на системі підвіски за допомогою регулювальних гайок на шпинделях підвіски. А під час заміни ободів коліс на нові візок піднімається, тоді необхідно виконати зворотний рух – опустити.
У деяких конструкціях рейкові гальма не підвішуються безпосередньо до рами візка, а підтримуються спеціальною системою регулювання на корпусах букс, це призводить до автоматичного регулювання висоти підвіски гальм залежно від поточних діаметрів опорних коліс. Однак трамваями це рішення рідко використовується через додаткову механічну систему та навантаження колісних пар вагою полозів (збільшення непідресореної маси колісних пар).

[Kozak]

Система підвіски рейкових гальм з використанням ковзних пластин.
Підвіска через утримуючі пружини передає вертикальні навантаження, що виникають від маси гальмівного полозка. Гнучкість полозка в його основному піднятому стані з точки зору поперечного та поздовжнього руху обмежується системою направляючих полозків, найчастіше у вигляді ковзних елементів та буферів, відповідним чином встановлених на полозку та рамі візка. Між цими елементами підтримується достатній зазор, що забезпечує вільний рух гальмівного полозка в межах допустимого діапазону гнучкості, а також забезпечує вільне опускання полозка в робоче положення під час початку гальмування. Контакт гальмівного полозка рейкової рамки з поверхнею головки рейки призводить через тертя до зміщення полозка в напрямку, протилежному напрямку руху, через діючу поздовжню силу, а його ковзні пластини впираються в поздовжні буфери рами візка. Це передає гальмівну силу від полозка до візка. Бічні буфери системи направляючих стабілізують полозок у поперечному напрямку, забезпечуючи його правильне положення відносно рейок. Коли гальмо відпускається, полоз повертається у верхнє положення.

Позначення: A - фланець гальмівної колодки, B - котушка, C - електричні дроти живлення котушки, D - система направляючої гальмівних полозків, E - приймальні пружини підвіски, F - гайка на шпинделі підвіски для регулювання висоти, G - рама візка.

Система підвіски рейкових гальм з використанням похилої напрямної.
Іншим рішенням є використання гнучкої напрямної для полозка. Напрямна передає гальмівне зусилля на візок та замість ковзних поперечних напрямних на внутрішній стороні візка використовуються пружинні стабілізатори.

Позначення: A - монолітні фланці з ковзною частиною, B - котушка, C - приймальні пружини підвіски, D - поздовжня напрямна.