Візок трамвая, конструкція

[Kozak]

Cистема опори з двома напрямними та сталевими пружинами на кінцях рами.

Позначення: A - сталеві пружини, B - вертикальні гідравлічні амортизатори, C - поперечні бампери, D - поперечні гідравлічні амортизатори, E - кронштейни амортизаторів кузова, F - гнучкі напрямні кузова (похилі стрижні), G - кронштейни напрямних кузова, H - опорні пластини бамперів кузова.

Рішення для неповоротних неприводних візків. Опора забезпечується чотирма окремими сталевими пружинами, встановленими на кінцях бокових елементів рами візка, які взаємодіють з чотирма вертикальними гідравлічними амортизаторами. Бічні рухи візка амортизуються двома центральними бічними амортизаторами та обмежуються чотирма ударними елементами на внутрішніх кінцях бокових елементів. Сталеві пружини дешевші, але вони не є самоблокуючими, що вимагає обов'язкового встановлення демпферів, які гасять коливання в межах діапазону податливості пружин.

Позначення: 1 - стрінгер рами, 2 - транець рами, 3 - кронштейн кріплення напрямної візка, 4 - портальна вісь, 5 - букса осі колісної пари, 6 - еластичні клинові вставки (перший ступінь), 7 - сталеві пружини стиснення (другий ступінь), 8 - кронштейн кріплення вертикального амортизатора, 9 - вертикальний гідравлічний амортизатор (другий ступінь підвіски), 10 - напрямний стрижень, 11 - колесо, 12 - гальмівний супорт, 13 - гальмівний диск.

Напрямна тяга та гідравлічний амортизатор поперечних коливань.

[Kozak]

Привідний агрегат та тягові двигуни.

Трамваї рухаються за допомоги тягових електродвигунів. Крутний момент від двигуна передається на колеса через коробки передач, а в сучасних часто також через гнучкі приводні механізми. Ці механізми включають системи з класичними універсальними (карданними) валами або порожнистими (шарнірними) валами з подвійним зчепленням, забезпечуючи таким чином гнучку передачу приводу (і меншу непідресорену масу візка). Далі крутний момент передається до осі колісної пари або осей коліс, які взаємодіють з рейками.

Привідний агрегат як система складається з компонентів:
- тягового електричного двигуна,
- коробки передач, що діє як редуктор швидкості,
- у більшості рішень, гнучкого приводного механізму,
- колісної пари або незалежних коліс.

За типом передачі потужності на колеса розрізняють приводні агрегати:
- з індивідуальним приводом на осі,
- з індивідуальним приводом на колеса,
- з груповим приводом на осі,
- з груповим приводом на колеса.
За способом встановлення тягового двигуна:
- з двигунами у кузові транспортних засобів,
- з двигунами у ведучих візках.
За розташуванням двигунів відносно напрямку руху трамвая:
- двигун (орієнтація осі ротора) вертикальний (vertical drive),
- двигун горизонтальний поперечний (transverse drive),
- двигун горизонтальний поздовжній (longitudinal drive).

[Kozak]

За типом двигуна розрізняють:
- колекторні двигуни постійного струму,
- асинхнонні двигуни змінного струму,
- безколекторні двигуни постійного струму.

Послідовні тягові двигуни використовуються в старіших транспортних засобах.
Основні переваги:
- проста система керування двигуном (реостатне або тиристорне),
- високий пусковий момент,
- працюючий двигун регулює свою швидкість обертання відповідно до поточного навантаження (чим вищий струм, тим нижча швидкість двигуна і навпаки).
Основні недоліки:
- велика вага та габарити (відносно інших аналогічної потужності),
- електродинамічне гальмування використовується в обмеженому діапазоні швидкостей (неможливе на низьких швидкостях),
- вимагає перевірок та ремонтних робіт (колектор та щітки, що використовуються, потребують регулярної перевірки та заміни через знос від тертя та можливі пошкодження),
- вимагає постійної роботи під навантаженням (різке зменшення навантаження викликає збільшення швидкості, що може призвести до виходу двигуна за максимальні оберти).

Асинхронні тягові двигуни використовуються в сучасних транспортних засобах.
Основні переваги:
- мала вага та малі габарити по відношенню до потужності,
- практично не потребує обслуговування протягом усього терміну служби (огляд вимагає лише перевірки підшипників ротора та перевірки стану ізоляції обмотки),
- електродинамічне гальмування використовується в повному діапазоні швидкостей.
Основний недолік:
- складне керування двигуном (вимагає використання частотно-імпульсних інверторів).

Безколекторні вентильні двигуни постійного струму сучасні, але майже не використовуються.
Основні переваги (при трамвайних потужностях та використанні):
- як у асинхронних.
Основні недоліки:
- висока вартість (обумовлена використовуванням дорогих постійних магнітів в конструкції ротора),
- складність керувальних і функціональних пристроїв (вища вартість у порівнянні з асинхронними).

[Kozak]

Привідний агрегат з двигуном, розташованим вертикально.

Позначення: a - тяговий двигун, b - одноступінчаста коробка передач.

Рішення з використанням портального з'єднання, яке одночасно служить шасі транспортного засобу, так звані одновісні портальні візки. Приводні агрегати інтегровані з міжланковими з'єднаннями. Одновісні колісні пари з незалежно обертовими колесами приводяться в рух незалежними тяговими двигунами, розташованими вертикально в конструкції разом з коробками передач. Сусідні агрегати підвішені на з'єднаннях, які також утворюють ходову частину трамвая.

Позначення: 1 - нижнє з'єднання з секціями, 2 - коробка передач, 3 - первинна підвіска, 4 - асинхронний трифазний двигун, 5 - інтер'єрна панель, 6 - бічний демпфер, 7 - гідравлічний вирівнювач висоти, 8 - вторинна підвіска, 9 - портальна рама, 10 - вертикальний демпфер, 11 - рама секції, 12 та 13 - верхнє з'єднання з секціями, 14 - гальмівний диск, 15 - магнітні гальма.

Ця система дозволяє опускати підлогу до рівня до 200 мм над головкою рейки (у більшості низкопідлогових трамваїв 350 мм), розроблена компанією Siemens у 1991 (прототип), з 1995 в серійних Siemens ULF.
Недоліком є значна потреба в технічному обслуговуванні (зумовлена особливостями конструкції трамвая), що привело до частих несправностей (зокрема в портальних візках, гідравлічних системах, перетворювачах, системах подачі піску та колісних парах), вирішення яких потребувало додаткових супутніх витрат і тривалих періодів простою (до чверті рухомого складу моделі ULF). Крім того, останніми роками з портальних візків були демонтовані гідравлічні насоси, шланги та циліндри (через високу схильність до поломок), замість них встановлені нерухомі сталеві елементи (через це ULF втратили ключову перевагу забезпечувати винятково низький рівень підлоги).

Вигляд ззовні і зсередини на місце розташування візка:

[Kozak]

Привідний агрегат з двигуном, встановленим на рамі кузова в межах бази (трамвая).

Позначення: a - колекторний тяговий двигун, b - проміжний редуктор (який разом з двигуном утворює конструктивний блок), c - карданний вал, d - одноступінчастий редуктор, жовті точки - точки кріплення до рами кузова трамвая.

Один з ранніх варіантів для двовісного високопідлогового трамвая, де використовуються одновісні візки, розташовані радіально до горизонтальної кривої колії.
Конструкція із таким кузово-рамним підвішуванням двигуна: зменшує непідресорену масу (покращення роботи демпферів підвіски), збільшує захист двигуна (далеко від поверхні вулиці), економить кольорові метали (один двигун замість двох).
Схема нагадує використовану для повнопривідних чотирьоколісних вантажівок із одноступеневою коробкою передач (редуктором) замість багатоступеневої (через ширший діапазон обертів електродвигуна, ніж внутрішнього згорання) та редукторами замість диференціалів (на осях колісних пар, рух яких обмежений колією).

[Kozak]

Привідний агрегат з двигуном, встановленим на рамі кузова за межами бази (візка).

Позначення: a - тяговий двигун, b - карданний вал, c - кутово-циліндрична передача, d - циліндрична передача, e - прямий вал між передачами, жовті точки - кріплення до рами вагона, помаранчеві точки - кріплення до рами візка.

Проста конструкція для низкопідлогових вагонів трамвая, де використовуються частково поворотні візки. Поворотні неможливо застосувати, також обмежує компоновку секцій трамвая через свою довжину та асиметричність (при одному двигуні на візок).
Серійно застосовується з 1989 року, у німецьких трамваях серії MAN/AEG/Adtranz/Bombardier GT6N/GT6M/GT6S/GT8N/GT8N2. Із останніх прикладів Solaris Tramino (фото в цьому повідомленні).

Вигляд ззовні, модель з осьовою формулою (1A)+Bo'+(1A)+(A1), місця двигунів легко знайти за додатковими фальшпанелями:

Вигляд зсередини, в салоні маємо окрім традиційних "тумб" (над колесами) додаткову п'яту (де сидіння боком):

Вигляд візка (із невстановленими прямим та карданним валами):

[Kozak]

Привідний агрегат з прямим безредукторним приводом коліс.

Позначення: a - тяговий двигун, помаранчеві точки - кріплення до рами візка.

В привідних агрегатах з окремими приводами коліс один тяговий двигун приводить в рух лише одне колесо, а візок трамвая оснащений колісними парами без класичної осі (незалежно обертові колеса).

Ця схема найпростіша з точки зору механіки приводу, тому що тягові двигуни (трифазні синхронні з постійними магнітами) не використовують редуктори, а безпосередньо обертають колеса (через нескладний гнучкий зв'язок).

Тяговий агрегат складається з привідного агрегата та тягового перетворювача, керується двома зв'язанними мікропроцессорними блоками. Окрема електроніка на кожному двигуні допомагає незалежно змінювати крутний момент і швидкість для потрібних режимів руху.

Застосовується у чеських трамваях Skoda 15T ForCity Alfa з 2008 року (прототип).
Перший та останній візки мають точку повороту, яка розташована не в центрі, а зміщена в бік середини вагона (це зменшує відхилення рами візка всередину пасажирського салону під час проходження кривих).

Проміжні візки виконані за схемою Якобса (розміщені під вузлами зчленування) і мають дві точки повороту, що розташовані над відповідними колісними парами (прямий механічний зв'язок між секціями утворюється лише гідравлічними демпферами).

Конструкція Skoda 15T виявилася технічно насиченою, складною і недешевою, але не настільки екстремально як у Siemens ULF. Обидві моделі мають візки під шарнірними з'єднаннями секцій, така компоновка значно зменшує вплив на криві колії під час руху, але низькопідлогові вузли зчленування забирають багато простору в салоні.

Вигляд ззовні і зсередини на місце розташування візка:


Фотоджерело: https://alltransua.com/gallery/photo/367826, https://alltransua.com/gallery/photo/72201.