Комплексная модернизация двухосной тележки модели 18-100 (Модернизированная тележка модели 18-100М-УВЗ)

КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВУХОСНОЙ

ТЕЛЕЖКИ МОДЕЛИ 18-100.

(Модернизированная тележка модели 18-100М-УВЗ)

Двухосные тележки грузовых вагонов модели 18-100 являются в настоящее время типовой конструкцией ходовых частей грузового вагонного парка железных дорог колеи 1520 мм России, стран Балтии и СНГ.

В целом реализованный к началу 80-х годов перевод всего парка вагонов СССР на однотипные ходовые части является безусловно прогрессивным мероприятием. Важнейшие технические характеристики и эксплуатационные показатели тележек модели 18-100 (ЦНИИ-ХЗ-0) значительно лучше, чем у предшествующих типов тележек и их модификаций, что позволило существенно увеличить осевую нагрузку и грузоподъемность вагонов, скорости движения, веса поездов, повысить надежность грузовых вагонов, сократить расходы на обслуживание и ремонт и т.д.

Головным разработчиком технической документации данной тележки является ГУП «ПО Уралвагонзавод».

Двухосная тележка модели 18-100 с центральным рессорным подвешиванием предназначена для подкатки под грузовые вагоны магистральных железных дорог колеи 1520 мм и допускает возможность переоборудования для эксплуатации по железным дорогам колеи 1435мм.

Тележка состоит из двух боковых рам, надрессорной балки, двух рессорных комплектов с фрикционными клиновыми гасителями колебаний, двух колесных пар с буксовыми узлами на подшипниках качения, тормозной рычажной передачи, обеспечивающей одностороннее нажатие тормозных колодок на колеса.

Конструкция тележки обеспечивает прохождение одиночным вагоном кривых участков пути радиусом не менее 60м.

Техническая характеристика тележки.

Модель                                                                                                   18-100

Тип тележки – двухосная с центральным подвешиванием

База тележки, мм                                                                                  1850

Максимальная статическая нагрузка от оси:

колесной пары на рельсы, тс                                                               23,5

Конструкционная скорость, км /ч                                                       120

Работоспособность в интервале температур

окружающей среды ,°С                                                                        +45…-50

Гибкость рессорного подвешивания, мм                                           1,13

Расстояние от уровня головок рельсов до уровня

подпятника в свободном состоянии, мм                                            806

Колесные пары – с цельнокатаными колесами Æ957мм

и буксовыми узлами, оборудованными цилиндрическими

роликоподшипниками с габаритными размерами 130´250´80 мм

Расчетная масса тележки, кг                                                                4763

Вместе с тем, многолетний опыт эксплуатации нескольких миллионов таких тележек, а также результаты специальных теоретических и экспериментальных исследований дают основание полагать, что конструкция тележки модели 18-100 имеет ряд недостатков, основным из которых является ограниченный срок службы пар трения ее элементов.

Специалистами ГУП «ПО Уралвагонзавод» всегда уделялось большое значение повышению надежности тележки, в том числе и повышению износостойкости пар трения. Так, например, еще в 1982 году был внедрен клин с увеличенной вертикальной поверхностью трения. Это позволило, как показали результаты испытаний и эксплуатации, уменьшить интенсивность износа пар трения фрикционная планка – клин – наклонная поверхность надрессорной балки в 1,5…2 раза.

Однако, для кардинального решения данного вопроса потребовалась комплексная модернизация конструкции тележки и технологии ее изготовления, к которой начиная с 1995 года ГУП «ПО Уралвагонзавод» приступило совместно со специалистами ВНИИ железнодорожного транспорта, ГосНИИ вагоностроения и Департамента вагонного хозяйства МПС.

Боковая рама и надрессорная балка

Основные несущие детали тележки – надрессорная балка и боковые рамы выполняются литыми из низколегированной стали 20ГЛ с пределом текучести не менее 30 кгс/мм².

При модернизации тележки с целью повышения надежности и уменьшения объема ремонтных работ в процессе эксплуатации в конструкции надрессорной балки и боковой рамы двухосной тележки модели 18-100 внесены и реализованы следующие изменения:

Надрессорная балка

·  К числу основных недостатков надрессорной балки следует отнести недостаточную износостойкость подпятникового узла. Причиной этого во многом является то, что параметры тележки были выбраны для нагрузки от оси колесной пары на рельс до 20 т.с. Последующее поэтапное увеличение нагрузки до 23,5…24 т.с. реализовывалось в условиях крайне стесненных габаритных ограничений и требований МПС по обеспечению взаимозаменяемости всех деталей тележки.

Условия интенсивных динамических нагрузок и абразивной пылевой среды приводят  к высоким темпам износа и механическим повреждениям рабочих поверхностей «зеркала» и буртов подпятника, что вызывает необходимость частых ремонтов узла сваркой и уменьшает безотказность тележки.

Кроме того, повышенные износы в данном узле ухудшают динамико-прочностные характеристики вагонов, что отрицательно сказывается не только на состоянии самих вагонов, но и увеличивает износ колес и рельсов.

Поэтому в 1998 году была проведена модернизация подпятникового узла путем постановки в данный узел износостойких элементов: износостойкое разрезное кольцо, состоящее из двух полуколец из стали 20ХГСА толщиной 6,5 мм, устанавливается по всей высоте наружного бурта, а прокладка (диск) из стали 30ХГСА толщиной 6,5 мм свободно устанавливается на опорную поверхность подпятника внутри кольца. Проведенные эксплуатационные испытания подтвердили, что данная модернизация обеспечивает увеличение износостойкости узла пятник- подпятник в 3…5 раз.

·  С целью повышения эксплуатационной надежности и улучшения качества изготовления надрессорных балок увеличена минимальная толщина плиты подпятника с 30 до 34 мм.

·  Внедрена в серийное производство надрессорная балка бесколоночной конструкции с увеличенным запасом усталостной прочности: с 1,2 до 1,6¸1,7.

·  С целью повышения стабильности работы  гасителя колебаний в 2001 году внедрена механическая обработка наклонных трущихся поверхностей под фрикционные клинья, а затем с целью защиты наклонных поверхностей от износа введена установка приварной износостойкой планки из стали 30ХГСА толщиной 6,5мм.

·  С целью повышения прочности скользунов увеличена толщина их наруж

ных вертикальных стенок с 12мм до 24 мм и закрыты отверстия на горизонтальной стенке.

·  Введена 100% магнитопорошковая и феррозондовая дефектоскопия по вы

явлению трещин на надрессорных балках.

·  Введен 100% ультразвуковой контроль толщин стенок в опасных сечениях.

Боковая рама.

·  На основании анализа данных о повреждениях трещинами боковых рам тележки модели 18-100 в эксплуатации было выявлено, что основная доля повреждений приходится на внутренний (≈ 37,7%) и наружный (≈ 35,2%) углы буксового проема и надбуксовую зону  (≈ 17,3%). С целью повышения эксплуатационной надежности была разработана конструкция боковой рамы с коробчатым сечением концевых частей. Проведенный прочностной расчет концевой части боковой рамы показал, что расчетная прочность сечения по наружному углу буксового проема и надбуксовой зоне увеличилась на 15% по сравнению с боковой рамой, имеющей тавровое сечение. Проведенные заводом тензометрические испытания новой боковой рамы показали, что суммарные напряжения в наружном углу боковой рамы уменьшились на 20…25%. По результатам проведенных расчетов и испытаний боковая рама с коробчатым сечением концевых частей внедрена в производство и с 1998 года изготавливается серийно.