Візок трамвая, конструкція

[Kozak]

Аварійний додатковий контур гідравлічної гальмівної системи.
Використовуються у разі відмови гальмівної системи, коли трамвай нерухомий на пасивних гальмах і необхідний аварійний пуск або буксирування, гальма необхідно відпускати вручну. До аварійних замкнутих контурів підключені всі пасивні гальмівні блоки трамвая. Тиск у системі екстреного гальмування підвищується аварійними гідравлічними блоками або ручними насосами, з власним резервуаром для гідравлічної рідини.

Позначення: A - затискний механізм дискових гальм, B - гідравлічний агрегат, C - головний контур, D - аварійний контур.

У системах, що використовують аварійні силові агрегати, конструкція яких подібна до основного, але з меншою потужністю, номінальний тиск в аварійних контурах створюється ними, цей процес займає до кількох десятків секунд. Система аварійного звільнення гальм, що використовує аварійні силові агрегати, може бути налаштована на звільнення гальм окремих візків або всіх гальм трамвая одночасно.

Позначення: синій - головний контур, червоний - аварійний контур, H - гідравлічний агрегат, HA - аварійний гідравлічний агрегат.

Під час використання ручної насосної системи тиск оливи в контурі збільшується за допомогою спеціального важеля. Гідравлічні контури аварійного гальма поблизу ручного насоса можуть мати запірні клапани, які запобігають створенню тиску масла в гідравлічних контурах окремих візків, що дозволяє вручну відключати гальма лише вибраного візка або всіх візків, шляхом відповідного налаштування клапанів.

Позначення: синій - головний контур, червоний - аварійний контур, H - гідравлічний агрегат, Z - клапани запірні.

Також трамваї з електрогідравлічними пасивними гальмами оснащені портативними ручними насосами для їх відключення. Гідравлічна система візка має спеціальні порти, до яких насос підключається ззовні за допомогою швидкознімного з'єднання, яке має вбудований зворотний клапан, який дозволяє відключати насос, що усуває необхідність використання кількох портативних насосів, коли потрібно відключити додаткові візки.

Позначення: синій - головний контур гальмівної системи, червоний - аварійний контур, H - гідравлічний агрегат.

[Kozak]

Механічне звільнення пасивних гальм.
Кожен пасивний затискний механізм, незалежно від типу гальм і їх керування, має окрему систему звільнення затискача, яка використовується у разі виходу з ладу систем або коли транспортний засіб вимкнено і його неможливо завести. Наявність цих методів екстреного відключення гальм гарантує, що у разі відмови основної системи транспортний засіб можна буде ефективно відпустити та повернути до депо без непотрібних перебоїв у русі вздовж маршруту.
Розташовується або безпосередньо біля гальмівного механізму, або на відстані, коли барабан або диск розташований в центрі.

Гвинт для механічного ручного звільнення колодок гальм.

Кабельна стяжка з ручкою для ручного звільнення колодок.

[Kozak]

Системи опор та направляючих візків кузова.
У трамваях системи опори залежать від конфігурації кузова (кількість секцій, висота підлоги, розміри, вага) та типу ходової частини (візки поворотні або неповоротні). Тягові сили передаються від візків до кузова за допомогою підшипників великого розміру, поворотних штифтів, гнучких і напрямних тяг тощо. Зазвичай використовується система з вторинними пружинними елементами (другий ступінь підвіски візка).

Позначення: синя стрілка - тиск на візок, червона - тиск на вісь, Qn - маса кузова, Qw - маса візка, Qp - маса трамвая (= Qn + Qw).

Системи опор та направляючих повинні забезпечувати належну взаємодію (передавати вертикальні, поперечні та поздовжні навантаження) між візками та кузовом. Їхнє завдання полягає у виконанні наступних основних вимог:
1) забезпечувати рівномірний розподіл тиску на колісні пари під час прикладання тягових та гальмівних сил,

2) забезпечувати обертання візків у вертикальній поздовжній площині,

3) забезпечувати гнучкість візків відносно кузова в горизонтальній площині,

4) досягати необхідної плавності руху на прямих і на кривих коліях з метою забезпечення комфорту та безпеки.

Приклади пунктів 1-4 звідси: https://alltransua.com/gallery/photo/201416, https://alltransua.com/gallery/photo/411167, https://alltransua.com/gallery/photo/268949, https://alltransua.com/gallery/photo/28204.

[Kozak]

Сучасні системи опори кузова на візках поділяються на три групи за точками опор: центральні, центрально-бічні, бічні.

Позначення: A - центральні системи, B - центрально-бічні, C - бічні.

Перші дві системи використовуються для поворотних "м'яких", третя для неповоротних "жорстких" візків.
В свою чергу центральні - для повноповоротних візків, центрально-бічні - для неповноповоротних.

Позначення: червоні - повноповоротні візки, зелені - частково поворотні, a - кут повороту повздовжньої осі візка відносно повздовжньої осі секції кузова.

Обертання опор візків у вертикальній поздовжній площині важливо при великій довжині кузова, коли шарнірів кузова немає або вони знаходяться далеко від візків.

Позначення: червона штрих-пунктирна лінія - відхилення вертикальної осі візка від перпендикулярного положення, r - найвища точка "зламу" вертикального випуклого профілю колії, A - крутильний шарнір кузова у горизонтальній площині, B - шарнір у вертикальній площині.

[Kozak]

Система опори із коромислом – рішення для поворотних візків, яке забезпечує проміжну опору з кузовом.
Коромисло - це проміжний елемент (балка) між рамою візка та кузовом, яка спирається на раму візка своїми кінцями за допомогою пружин вторинної підвіски.

Позначення: A - гніздо пружин другого ступена підвіски, B - поворотне гніздо, C - поперечні відбійники (бампери), D - кронштейн поперечного демпфера (гідравлічного амортизатора), E - кронштейн вертикального демпфера, F - кронштейн гнучкого стрижня.

Демпфування коливань між візком та кузовом досягається за допомогою пружинних елементів у вигляді сталевих циліндричних пружин стиску або металогумових пружин. Окрім демпфування, пружинна система також забезпечує необхідну відповідність візка кузову у вертикальній площині.

Коромисло з'єднане з кузовом так, що дозволяє візку обертатися відносно кузова. Обертання візка може бути досягнуто за допомогою таких систем: поворотний штифт (вбудований у кузов) та поворотне гніздо (розташоване в коромислі), кільце чи підшипник великого розміру (встановлений між коромислом та кузовом).

[Kozak]

Система опори з коромислом та великим кільцем.
Великий діаметр кільця дозволяє йому підтримувати вертикальні та горизонтальні навантаження та обертати візок. Поздовжнє та поперечне переміщення візка відносно кільця обмежується набором буферів. Ці системи були популярні в трамваях, випущених у другій половині 20-го століття австрійськими та німецькими виробниками, наприклад E1, E2, E6, GT6, GT8, T4.

Поворотний візок високопідлогового трамвая з груповим приводом осей, видимими подвійними пружинами другого ступеня підвіски та монтажним поворотним кільцем під кузовом.

Позначення: 1 - кузов, 2 - кільце, 3 - гнізда пружин, 4 - амортизатори гідравлічні (демпфери), 5 - канал для повітряного охолодження двигуна, 6 - відбійники повороту візка.

У зчленованих трамваях аналогічне розташування кілець на візку підтримує з'єднувальний шарнір (система Якобса).
Зібрана конструкція механічного міжблокового з'єднання (включно візок знизу) перед монтажем поворотної платформи підлоги.

[Kozak]

Система опори з коромислом та підшипником.
Ця система з центральною опорою використовується для кузовів низькопідлогових трамваїв. Тут задіяні коромисло (люлька), великогабаритний підшипник та метало-гумові пружини.

Позначення: A - коромисло, B - сідло великогабаритного підшипника, C - метало-гумові пружини, D - вертикальні гідравлічні амортизатори, E - поперечний гідравлічний амортизатор, F - поздовжні відбійники, G - вертикальні відбійники.

Коромисло спирається на чотири комплекти гумово-металевих пружин, що підтримуються рамою візка. Тягові сили передаються від рами візка до балки за допомогою пружин та поздовжніх буферів. Бічні рухи пом'якшуються гідравлічним бічним демпфером. Коли діапазон його податливості вичерпується, сили поглинаються бічними буферами, встановленими між коромислом та поздовжніми елементами рами візка. Вертикальний діапазон пружин обмежується вертикальними буферами.

Позначення: 1 - коромисло, 2 - сідло підшипника, 3 - метало-гумові пружини, 4 - рама візка.

Підшипник з'єднує коромисло з кузовом, він кріпиться болтами за допомогою набору гвинтів до гнізда в кузові та гнізда в коромислі. Підшипник служить для передачі тягових сил, забезпечює обертання візка, передає вертикальні навантаження (відсутність бокового прослизання).

Позначення: червона рамка - підшипник у кузові трамвая.

Позначення: 1 - коромисло, 2 - метало-гумові пружини підвіски, 3 - повздовжня балка рами візка, 4 - поперечна балка рами візка, 5 - вертикальний демпфер, 6 - поперечний демпфер, 7 - сідло підшипника, 8 - відбійники.

[Kozak]

Система опори з коромислом та поворотним конічним штифтом.
Це система, в якій центральна опора у вигляді поворотного штифта кузова встановлена у конічному гнізді коромисла.

Позначення: A - коромисло, B - гніздо поворотного штифта, C - пружини підвіски, D - демпфери поздовжнього та поперечного переміщення.

Залежно від типу використовуваних пружин підвіски, вони мають або ні амортизатори. Проста сталева пружина стиснення не є самоблокуючою, тому її робота підтримується демпфером, який гасить коливання. Амортизатори або гумові елементи всередині пружинних вузлів, або обидва за необхідності, забезпечюють достатнє демпфування коливань. Тип кінематичної системи залежить від необхідної поперечної стійкості транспортного засобу.
Передача поздовжніх та поперечних сил від рами візка до балки візка досягається за допомогою поздовжніх та поперечних демпферів, встановлених між поперечинами рами візка та коромислом. Вони являють собою подвійну пружинну систему, зовнішня металево-гумова пружина та внутрішня сталева пружина стиснення.

Позначення: 1 - коромисло, 2 - гніздо поворотного штифта, 3 - пружини, 4 - рама візка, 5 - обмежувачі повороту візка, 6 - бампер.

Завдяки конічній формі та розмірам поворотного штифта та гнізда, ці елементи відповідають одночасно за передачу сил горизонтальної тяги, за обертання візка і за передачу вертикальних навантажень від кузова до візка.

Позначення: зелена рамка - конічний поворотний штифт кузова.

[Kozak]

Система опори з коромислом, поворотним циліндричним штифтом та повзунами.
Система, в якій поворотний штифт відповідає за передачу поздовжніх і поперечних сил, а також за обертання візка. Через циліндричну (не конічну) форму штифта та відповідного йому гнізда, він не може передавати вертикальні навантаження.

Позначення: A - коромисло, B - циліндричне сідло поворотного штифта, C - пружини, D - гнучкі стрижні, E - бічний гідравлічний демпфер, F - бічні відбійники, G - вертикальні гідравлічні демпфери, H - центральні та бічні повзуни опори кузова.

Використовується система поперечної опори посередині, у коромисло вбудовані повзуни, які взаємодіють з відповідними ковзними поверхнями в кузові. Ці елементи діють як опора для кузова, стабілізуючи кузов відносно коромисла візка.

Коромисло підтримується пружинами на рамі візка. Передача тягових сил від рами візка до коромисла досягається за допомогою гнучких діагональних напрямних стрижнів. Для гасіння бічних коливань використовується гідравлічний демпфер. Якщо бічні сили перевищують значення демпфування демпфера, ці сили поглинаються буферами бічного переміщення, які обмежують рух коромисла відносно рами візка.

Позначення: 1 - коромисло, 2 - гніздо поворотного штифта (прикрите від забруднення), 3 - повзуни, 4 - сталева пружина стиснення, 5 - гідравлічний амортизатор, 6 - рама візка, 7 - з'єднання гнучкого стрижня з коромислом, 7a - з'єднання гнучкого стрижня з рамою візка.

Циліндричний поворотний штифт та повзуни на кузові, циліндричне гніздо шворня та ковзні направляючі на коромислі візка.

[Kozak]

Візки, поділ за горизонтальним кутом повороту.
Тип 1 встановлюється на довгих секціях кузова трамвая.
Тип 2 та тип 3 встановлюються на коротких секціях кузова, ззовні трамвая їх майже неможливо відрізнити, не зовсім вірно в розмовах і текстах називаються обидва як "неповоротні".
Можна розрізняти за позначенням осьової формули, тип 1 та тип 2 мають штрих (B' або 2'), тип 3 не має (B або 2), але щодо цього немає чіткого роз'яснення в UIC, тому не завжди виконується.

1) Поворотні або повноповоротні.
Конструкція дозволяє візку обертатися відносно кузова, кут обмежений лише кузовом (до 10-12 градусів).
Рама візка з'єднана через підвіску або стрижні з коромислом, яке з'єднане з кузовом за допомогою поворотного штифта, що дозволяє візку вільно горизонтально обертатися.

2) Частково поворотні або неповноповоротні.
Конструкція дозволяє візку незначний поворот відносно кузова вагона (до 2-3 градусів).
Рама візка з'єднана через напрямні тяги з ярмом, яке з'єднане з кузовом вагона за допомогою штифта, що дозволяє трамваю плавніше слідувати кривим колії.

3) Неповоротні або жорсткі.
Конструкція не дозволяє візку обертатися відносно кузова вагона.
Рама візка з'єднана з кузовом за допомогою напрямних тяг, поворотний штифт відсутній, тому трамвай повертає лише за рахунок міжсекційних з'єднань кузова.

[Kozak]

Система опори із ярмом – рішення для частково поворотних візків, що забезпечує проміжну опору з кузовом.
Ярмо - проміжний елемент, балка лемніската (lemniskatenlenker), яке з'єднується з рамою візка за допомоги напрямних стрижнів.

Ярмо містить шарнірне гніздо, через яке кріпиться до кузова через штифт, воно передає тільки горизонтальні повздовжні та поперечні навантаження, тому не вважається проміжним елементом у системі опори кузова. Вертикальні навантаження передаються окремо, пружинами вторинної підвіски. Ярмо служить для покращення гнучкості та податливості системи передачі зусиль (системи поворотних гнучких ланок).

Коротка назва, як і коромисла вище, взята від звичайних предметів. Ярмо - деталь в упряжці волів, передає горизонтальні сили до вантажу на підводі позаду. Коромисло - палиця для ручного перенесення подвійного вантажу (зазвичай води) на кінцівках, передає вертикальні сили до центру.

[Kozak]

Система опори з ярмом та амортизаторами в центрі рами.

Позначення: A - гвинтові пружини, B - обмежувачі вертикального руху кузова (бампери), C - балка лемніската, D - гніздо для штифта кріплення кузова, E - повзуни вилки, F - гнучкі напрямні тяги, G - поперечний демпфер та поперечні бампери, H - вертикальні амортизатори, I - поздовжнього бампера опорні пластини, J - поздовжні бампери в кузові.

У цьому рішенні бічні навантаження гасять центральним гідравлічним демпфером. Якщо бічні сили перевищують діапазон гнучкості демпфера, балка спиратиметься на бічні буфери, обмежуючи свій хід. Поздовжні сили передаються від рами візка до ярма через раніше згадані гнучкі ланки (напрямні стрижні). Поздовжні рухи візка відносно кузова обмежуються поздовжніми бамперами, вбудованими в кузов і взаємодіючими з опорними пластинами на рамі візка.

Позначення: 1 - гвинтові пружини, 2 - вертикальні бампери, 3 - поздовжнього бампера опорні пластини, 4 - ярмо, 5 - сідло штифта (гніздо), 6 - повзуни ярма, 7 - поперечні бампери, 8 - поперечний гідравлічний амортизатор, 9 - напрямні стрижні.

Штифтове кріплення вилки та ковзні пластини в кузові, лемніската система з гнучкими напрямними.

Позначення: 1 - ярмо, 2 - гніздо штифта, 3 - повзуни ярма, 4 - напрямні стрижні, 5 - поперечні бампери, 6 - обмежувачі вертикальних рухів кузова, 7 - поперечний гідравлічний амортизатор, A - повздовжня балка візка, B - поперечна балка візка.

[Kozak]

Система опори з ярмом, амортизаторами на кінцях рами та метало-гумовими пружинами.

Позначення: A - метало-гумові пружини підвіски, B - лемніската балка (ярмо), C - посадкове місце штифта кузова, D - напрямні тяги, E - повзуни ярма, F - поперечні відбійники, G - поперечні гідравлічні амортизатори.

Головна відмінність від попереднього, це інші пружини. Металево-гумові пружини, залежно від обраних динамічних параметрів гумової суміші та вулканізації, мають відповідні параметри гасіння коливань (самозгинальні) і тому не потребують використання окремих демпферів. Якщо використовуються додаткові демпфери, це визначається індивідуальними аналізами та динамічними вимогами системи (наприклад, стабілізація при швидкому русі трамвая).

Позначення: 1 - повздовжні балки рами візка, 2 - поперечні балки рами, 3 - вилка (ярмо), 4 - поворотне гніздо, 5 - повздовжні напрямні вилки, 6 - кришки підшипників колісної пари, 7 - вісі колісних пар, 8 - колеса, 9 - крила, 10 - корпус трансмісії, 11 - диск зчеплення, 12 - елемент пружного кріплення системи приводу до візка з боку трансмісії, 13 - елемент пружного кріплення системи приводу до візка з боку двигуна, 14 - тяговий двигун, 15 - гальмівний диск, 16 - гідроакумулятор, 17 - гідравлічний агрегат гальмівної системи, 18 - сталегумові пружини, 19 - поперечні гідравлічні амортизатори, 20 - елементи кріплення сталегумових пружин, 21 - поперечні відбійники.

Вилка з гніздом, приєднана двома напрямними до поперечних балок рами візка.

[Kozak]

Cистема опори з єдиною напрямною, амортизаторами в центрі рами та метало-гумовими пружинами.

Позначення: A - метало-гумові пружини, B - вертикальні гідравлічні амортизатори, C - вертикальні відбійники, D - поперечні відбійники, E - гнучка напрямна тяга, F - напрямний кронштейн у кузові.

Рішення для неповоротних візків. Використана напрямна кузова (гнучка діагональна тяга), яка механічно з'єднує кузов з візком (встановлена між ними), не закріплює жортко візок до кузова (щоб працювали пружини підвіски), а служить лише для передачі динамічних зусиль (повздовжніх навантажень), зберігаючи при цьому відповідну гнучкість між візком та кузовом.

Позначення (для обох): 1 - кузов, 2 - метало-гумові пружини (другий ступінь підвіски), 3 - гнізда пружин на рамі візка, 4 - рама візка, 5 - зовнішній приводний блок (тяговий двигун), 6 - вертикальний гідравлічний амортизатор.

[Kozak]

Cистема опори з єдиною напрямною, амортизаторами на кінцях рами та метало-гумовими пружинами.

Позначення: A - метало-гумові пружини, B - поперечні амортизатори, C - вертикальні амортизатори, D - кінцеві поперечні бампери, E - центральні поперечні бампери, F - гнучка напрямна кузова.

Рішення для неповоротних неприводних візків, також з єдиним напрямним діагональним стрижнем.

Позначення: 1 - стрінгер (нижня частина), 2 - стрінгер (верхня частина), 3 - транець рами, 4 - напрямний стрижень, 5 - портальна вісь колісної пари, 6 - колесо, 7 - крило, 8 - гальмівний диск, 9 - гальмівний супорт, 10 - основний гідроагрегат, 11 - допоміжний гідравлічний агрегат гальмівної системи, 12 - сталево-гумові пружини (перший ступінь підвіски), 13 - горизонтальні гідравлічні амортизатори (другий ступінь), 14 - вертикальні гідравлічні амортизатори (другий ступінь), 15 - сталево-гумові пружини (другий ступінь), 16 - поперечний бампер.

Діагональна тяга та сталево-гумова пружина, вигляд згори рами візка.