Для чего нужен кузов вагона электропоезда
Для чего нужен кузов вагона электропоезда
Кузов вагонов электропоездов изготовляют в виде несущей конструкции; он состоит из набора продольных и поперечных элементов, перекрытых тонкими гофрированными стальными листами К продольным элементам относят боковые балки рамы, верхние обвязочные угольники боковых стен, к поперечным — поперечные балки рамы, стойки боковых стен, дуги крыши. Эти элементы объединены в единую конструкцию и одновременно (включая гофрированную обшивку) воспринимают все нагрузки, которые возникают при движении вагона.
Конструкция рам кузовов моторных и прицепных вагонов одинакова, есть некоторое различие лишь во вспомогательных элементах, используемых для крепления различного оборудования под кузовом вагона
Рама кузова моторных и прицепных вагонов состоит из двух продольных балок / (рис. 43,а), буферного бруса 12, двух хребтовых балок 6 и //, в которых размещены поглощающие аппараты автосцепок, шкворневых 5 и 10, промежуточных поперечных 2, 3, 4. Конфигурация консольной части с буферным брусом рамы кузова головного вагона электропоездов определяется формой головной части кузова.
Брус 12 штампуют из листовой стали толщиной 8 мм. На шкворневых балках коробчатой конструкции размещают
шкворневые устройства для соединения с тележками шкворнями 7 и 8 и сколь-зуны, которыми кузов опирается на тележки.
От шкворневой балки отходят два раскоса с жесткими косынками 9, по которым передаются тяговые и ударные усилия на продольные балки рамы. Поперечные балки рамы связывают продольные и придают раме необходимую жесткость, кроме того, к ним приваривают балки и кронштейны, на которых устанавливают различные элементы для крепления подвагонного оборудования. Продольные балки рамы 2-образной формы проходят по всей длине рамы, за исключением мест, где расположены подножки. К раме приварен пол вагона по контуру, в нем предусмотрены желоба для укладки электрических проводов
Боковые стенки состоят из металлической обшивки, вертикальных межоконных стоек, дверных стоек, верхнего обвязочного угольника и наддверных профилей, сваренных в единую конструкцию.
Лобовая стенка головных вагонов электропоездов (ЭР2, ЭР9Е, ЭР9М и др.) имеет обтекаемую форму: в верхней части ее находится оконный пояс кабины машиниста Такая форма лобовой стенки наиболее технологична и позволяет увеличить площадь кабины машиниста.
Крыша вагонов состоит из деревянного каркаса, стальных дуг 13 (рис. 43,6): выполненных из 2-образных профилей, к которым контактной сваркой приварены гофрированные листы обшивки 14. Гофры, расположенные в продольном направлении, придают конструкции необходимую жесткость. Каркас смонтирован из деревянных дуг 19, продольных брусьев 22 и реек 18, 21. Внутреннее пространство заполнено термоизоляционными плитами 17 из пенопласта ПСБ-С, которые герметизированы гидроизоляционной пленкой ПК-4 Деревянный каркас крепят болтами к металлическим дугам 13.
В средней части потолка салона в Нише расположены вентиляционный каиал 15, покрытый асбестовым листом 16, и два желоба по обе стороны канала вдоль кузова, в которых установлена аппаратура освещения. В чердачных помещениях тамбуров находятся вентиляционные агрегаты, доступ к которым осу-
Рис. 43 Рама (а) и потолок (б) кузова моторного вагона электропоезда
ществляют через люки в потолке тамбуров.
На крыше моторного вагона имеются тумбы для крепления токоприемника, скобы для установки мостков, с которых осматривают токоприемник, а также ряд деталей для крепления крышевого оборудования. Над дверями вагона в листы округления крыши вварено жалюзи для забора воздуха и передачи его в каналы охлаждения тяговых двигателей и в вентиляционную систему пассажирского помещения.
Для предохранения стальной обшивки от коррозии и придания вагонам хорошего внешнего вида наружную поверхность кузова грунтуют и окрашивают Под подоконным поясом наносят обозначение серии поезда (например, ЭР9М) и цифры порядкового номера электропоезда и вагона в поезде, на лобовую стенку головного вагона — товарный знак завода и номер поезда.
Внизу на лобовой части головного вагона установлен путеочиститель. Расстояние от головок рельсов до нижней кромки путеочистителя равно 75 мм (для вагона с пассажирами). На путеочистителе и лобовой части предусмотрены
специальные скобы и поручни, держась за которые, можно подняться к лобовым окнам и протереть их. Около боковых окон кабины машиниста для наблюдения за посадкой пассажиров на остановках установлены два съемных зеркала — по одному с каждой стороны.
На внутренние поверхности кузова нанесен грунт и слой противошумной мастики, которая одновременно является средством, предохраняющим металлические элементы кузова от коррозии. Внутренняя обрешетка боковых стен вагонов ЭР2, ЭР9М и ЭР9Е выполняется из деревянных вертикальных стоек, прикрепленных к металлическим стойкам кузова. Стойки разрезные, состоят из двух частей, соединенных в зоне оконных проемов горизонтальными брусками. В моторных вагонах между крайними стойками расположены вентиляционные каналы охлаждения тяговых двигателей. В верхней части каналов имеются люки, закрытые специальными крышками на шурупах.
Обрешетка потолка выполнена из деревянных дуг, прикрепленных к металлическим дугам крыши, продольных брусков и подкладок. В гнездах, образо-
ванных элементами деревянной обрешетки, установлены теплоизоляционные плиты, такие же как и в потолке вагона.
Пол состоит из каркаса и верхнего настила. Каркас выполнен из продольных и поперечных брусков, которые крепят к металлическому полу болтами. Верхний настил пола образован из столярных плит толщиной 25 мм, а в тамбурах — из сосновых шпунтованных досок толщиной 25 мм На верхний настил наклеен линолеум. В полу моторных вагонов имеются люки для осмотра тяговых двигателей и муфт тягового привода, а также (во всех вагонах) люки под диванами вдоль боковых стенок для доступа в желоба с проводами.
Оконные коробки вместе с оконными рамами смонтированы между вертикальными оконными стойками и прикреплены специальными планками к шпилькам, приваренным к стойкам кузова. К боковым внутренним сторонам оконных коробок крепят специальные штампованные рельсы, по которым перемещается верхняя часть подъемной (летней) рамы К внутренней стороне горизонтального бруса оконной коробки прикреплен желоб (тазик) из оцинкованной стали, имеющий уклон к внешней стенке вагона. Он служит для сбора конденсирующейся на стеклах влаги и отвода ее за наружную обшивку вагона через специальные трубки.
Внутренняя обшивка вагонов выполнена из сверхтвердых древесноволокнистых плит 20 (см. рис. 43,6), оклеенных бумажно-слоистым пластиком К деревянной обрешетке обшивку крепят шурупами, а стыки перекрывают гнутыми или плоскими алюминиевыми анодированными профилями. На вагонах выпуска до 1972 г. обшивку выполняли из фанеры и оклеивали цветным павинолом.
Назначение и классификация кузовов электровозов и электропоездов
В кузовах электровозов размещено различное оборудование, находятся посты управления (кабины машиниста). Основную часть кузова вагонов электропоездов занимают салоны, в которые пассажиры проходят через тамбуры. Оборудование располагают частично в тамбурах, а в основном под вагоном и на крыше. В головных вагонах электропоездов находятся кабины управления.
В зависимости от воспринятия вертикальных и горизонтальных нагрузок различают кузова только с несущей рамой, с несущими рамой и боковыми стенками, цельнонесущие, у которых рама, стенки, крыша и их обшивка участвуют в восприятии нагрузок.
На конструкцию кузовов электровозов влияет размещение автосцепных устройств. У современных электровозов эти устройства устанавливают на раме кузова и кузов воспринимает большие продольные силы, которые передаются главным образом через продольные балки рамы. Стремясь уменьшить массу кузова с несущей рамой или несущими рамой и стенками, продольные балки рамы располагают так, чтобы расстояние, измеряемое по вертикали между нейтральной осью сечения балки и осью автосцепки, определяющее изгибающий момент от продольных сил, было минимальным. Так как на высоте оси автосцепки находятся и рамы тележек, продольные балки рамы кузова можно размещать или выше рам тележек, или сбоку от них.
Магистральные электровозы имеют кузова вагонного типа. Маневровые электровозы и электровозы промышленного транспорта выполняют с одной центральной кабиной управления, возвышающейся над расположенными по обе стороны от нее скосами, в которых находится оборудование.
Кузова электровозов должны удовлетворять следующим требованиям:
надежно защищать оборудование от воздействия атмосферной среды и обеспечивать его охлаждение;
обладать достаточной прочностью, т. е. иметь необходимые запасы прочности по усталости, выдерживать продольную статическую нагрузку 2500-3000 кН, характеризующую продольные динамические силы, возникающие в грузовом поезде (когда локомотив следует в составе этого поезда в холодном состоянии, он подвержен и действию этих сил);
иметь необходимую жесткость, обеспечивающую определенную частоту собственных колебаний (как балки на упругих опорах);
иметь планировку, предусматривающую свободный доступ к оборудованию и беспрепятственное сообщение между кабинами машиниста;
обеспечивать возможность монтажа и демонтажа оборудования без демонтажа кузова.
Кузова вагонов электропездов должны, кроме того, иметь хорошую систему отопления и вентиляции салонов для летнего и зимнего режимов работы, а также раздвижные (наружные, а также между тамбуром и пассажирским помещениєм) и поворотные (концевые для перехода из одного вагона в другой, входа в служебный коридор и туалет) двери; упругие переходные площадки для удобства перехода из одного вагона в другой.
Электровозы и электропоезда
Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200
Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200
Устройство кузова вагона электропоезда серии ЭД
Рис.7. Кузов
Несущая способность кузова, его способность воспринимать все усилия, возникающие во время эксплуатации вагона обеспечивается набором продольных и поперечных элементов жесткости.
Продольные элементы жёсткости:
— боковые балки рамы;
— верхние обвязочные угольники боковых стен;
— гофры на боковых стенах и крыше.
Поперечные элементы жёсткости:
— стойки боковых стен;
— поперечные балки рамы кузова.
Продольные и поперечные элементы жёсткости объединены в единую конструкцию, которая обеспечивает одновременную работу всех элементов кузова, включая гофрированную обшивку и принимают нагрузки, возникающие при движении вагона.
Основные элементы кузова вагона
Большинство деталей и узлов вагона унифицировано и выполнено из штампованных или катаных профилей. Для изготовления их применяют углеродистые и низколегированные стали.
Несущие конструкции кузовов всех типов вагонов идентичны. Кузова вагонов отличаются наличием узлов и деталей, предназначенных для размещения оборудования, функционально определенного для данного типа вагона. Так головные вагоны отличаются наличием кабины машиниста.
Конструктивно, для обеспечения технологического процесса производства, каждый тип кузова изготавливается из следующих основных узлов:
Электропоезда приспособлены для эксплуатации на участках как с высокими, так и с низкими платформами. Подножки каждого дверного проёма прикрыты входными дверями. А нижняя ступенька сделана съёмной и прикреплена к кузову болтами. При эксплуатации на участках с высокими платформами подножки закрывают сверху специальными мостками (фартуками).
Если электропоезд эксплуатируется на участках с низкими платформами, мостки снимают и хранят в шкафах прицепных вагонов.
Для подъёма на крышу на моторных вагонах предусмотрены складные лестницы, запирающиеся замками.
Для защиты стальной обшивки вагона от коррозии поверхность кузова грунтуют и окрашивают. На лобовую стену головного вагона и боковые стены всех вагонов наносят необходимые надписи и знаки.
Примечание: Для обеспечения безопасности людей и защиты их от поражения электрическим током кузова вагонов соединены гибкими перемычками с рамами тележек. Рамы тележек перемычками соединены через корпус буксы с колёсной парой.
Рама кузова
Рама кузова является основным несущим элементом, воспринимающим и передающим на остальные части кузова продольные усилия тяги и торможения во время движения вагона, вертикальные нагрузки от тары и брутто вагона, динамические вертикальные нагрузки. Источниками этих усилий являются:
— нагрузки от собственного веса кузова, различного оборудования, установленного на нем;
— нагрузки от веса пассажиров;
— нагрузки от тяговых усилий;
— нагрузки от давления ветра;
— нагрузки от центробежной силы при движении по кривым участкам пути;
— усилия при аварийном соударении вагонов.
Все вертикальные нагрузки рама кузова передает тележкам, на которые она опирается через боковые опоры.
Рама является основным элементом, на который опираются боковые и концевые стены кузова, размещается металлический пол и подвагонное оборудование.
Рис.8. Рама кузова моторного вагона
Рама состоит из ряда продольных и поперечных элементов, соединенных между собой электросваркой. Она имеет короткие хребтовые балки по концам рамы между буферными брусьями и шкворневыми балками.
Хребтовая балка сварная, коробчатого сечения и выполнена из стальных листов. Хребтовая балка служит для установки поглощающего аппарата автосцепки.
Рис.9. Устройство хребтовой балки
В силовую структуру средней части рамы входят две шкворневые балки, служащие для соединения рамы с тележками. Над тележками расположены консольные части рамы, с внешней стороны замкнутые буферными брусьями. От средней части рамы их отделяют шкворневые балки. В средней части наружной стенки буферного бруса установлена розетка автосцепки. Сварные хребтовые балки соединяют буферные брусья со шкворневыми балками. Внутри хребтовых балок установлены поглощающие аппараты автосцепок с тяговыми хомутами. На шкворневой балке расположено устройство, соединяющее раму кузова с тележкой, и верхние скользуны, которыми кузов опирается на тележку.
Рис.10. Устройство шкворневой балки
Шкворневая балка коробчатого сечения служит для установки двух верхних боковых скользунов и шкворня, а на рамах прицепных вагонов – верхнего пятника. Примерно от середины каждой шкворневой балки под углом 45 ° к осевой линии вагона отходят два раскоса, служащие для передачи тяговых и тормозных усилий к боковым продольным балкам. Между шкворневыми балками расположены поперечные балки из швеллера. Две крайние балки связывают между собой концы раскосов. Поперечные балки служат для придания жесткости всей рамы. К ним приварены балки и кронштейны для крепления электрической и пневматической аппаратуры. Концы шкворневых и поперечных балок связаны между собой двумя боковыми продольными балками, проходящими почти по всей длине рамы вагона, прерываясь в местах установки подножек.
Все детали рамы вагона изготавливаются из горячекатаного проката углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380, проката сортового из углеродистых качественных конструкционных сталей по ГОСТ 1050. Для наиболее нагруженных элементов рамы кузова – хребтовых балок, шкворневых балок, раскосов, поперечных балок применяется прокат из стали повышенной прочности низколегированной стали марки 09Г2 по ГОСТ 19281.
Рис.11. Рама кузова прицепного вагона
Рис.12. Консоль рамы кузова прицепного вагона
По несущей конструкции рамы головных, моторных и прицепных вагонов идентичны и отличаются набором вспомогательных узлов и деталей, предназначенных для компоновки различного оборудования вагона.
Рис.13. Рама кузова головного вагона
Рис.14. Устройство передней консоли рамы кузова головного вагона
Передняя консоль головного вагона конструктивно имеет отличия, т.к. она служит для размещения кабины машиниста, должна быть рассчитана на восприятие продольного усилия 250 тс и обеспечить установку автосцепки СА-3 на высоте от головки рельсов 1060 ± 20 мм, в отличии от промежуточных консолей, обеспечивающих высоту автосцепки от уровня головок рельсов 1132 ± 20 мм.
Все элементы рамы накрываются металлическим настилом пола. Металлический пол в поперечном сечении кузова собран из двух типов стальных гофрированных листов толщиной 1,8 мм. Центральные листы пола шириной 1060 мм имеют пять гофров высотой 29,8 мм, два боковых листа имеют желоба, которые в дальнейшем служат для прокладки на вагоне с одной стороны высоковольтных, с другой стороны низковольтных кабелей электрооборудования вагона. В полу выполнены отверстия для коробов системы электрооборудования и трубопроводов. На гофрированные листы металлического пола привариваются кронштейны для крепления брусков деревянной обрешетки пола. Металлический пол является одним из несущих элементов кузова, так как его листы придают всей конструкции кузова значительную жесткость.
Стены кузова
Лобовая и торцовая стены кузовов моторных и прицепных вагонов, а также торцовые стены головных вагонов, представляют собой каркас из швеллеров №18, обшитый стальными гофрированными листами толщиной 2 мм. Для обеспечения сквозного прохода по поезду в средней части торцовой стены имеется дверной проём для двери переходной площадки. Лобовая стена головного вагона служит для размещения кабины машиниста.
Рис.15. Цельнометаллический кузов вагона
Боковая стена кузова вагона представляет собой одно целое в конструктивном и технологическом отношениях.
Боковые стены состоят из верхнего обвязочного угольника, вертикальных межоконных Z – образных стоек, горизонтального подоконного омегообразного (Ω) профиля и обшивки, в свою очередь состоящей из верхних межоконных и нижних подоконных гофрированных листов толщиной 2,5 мм. Вертикальные стойки опираются на боковые продольные балки рамы. Продольные гофры боковых стенок исполняют роль элементов жесткости. На боковинах моторных вагонов выполняются отверстия для установки жалюзи системы охлаждения тяговых двигателей, а на боковинах прицепных вагонов – отверстия для установки жалюзи системы охлаждения преобразователей.
Наружная обшивка боковых стен вагона имеет восемь продольных гофров, придающих конструкции стены необходимую жесткость. Специальные штампованные межоконные листы образуют простенки между окнами. Концы листов обхватывают оконные проемы сверху и снизу.
Листы наружной обшивки боковой стены кузова вагона имеют толщину 2 мм для надоконного пояса и 2,5 мм для остальных частей. Подоконный лист кузова вагона выполнен с равномерным изгибом в нижний части, которым он прилегает к боковым продольным балкам рамы. Этот изгиб придает сечению кузова плавное очертание и улучшает внешний вид вагона.
Концевые стены кузова вагона делятся на лобовые (за ними расположены кабины машиниста) и торцевые.
Лобовая и торцевая стены кузовов моторных и прицепных вагонов, а также торцевая стена головного вагона, представляет собой каркас из швеллеров №18, обшитый стальными гофрированными листами толщиной 2 мм. В средней части этих стен имеется дверной проем для обеспечения сквозного прохода по поезду. С наружной стороны кузова дверной проем обрамлен металлическим шатром, служащим основанием для крепления резиновых баллонов переходных площадок. С внутренней стороны на торцевых и лобовых стенках с обеих сторон от дверного проема на кузовах монтируются каркасы шкафов, предназначенных для размещения электрического и пневматического оборудования вагонов.
Внутри боковых стен кузова смонтирована обрешётка из вертикальных деревянных стоек, которые под окнами соединены брусками. К металлическим дугам крыши прикреплены деревянные дуги потолка, а в ячейки обрешётки потолка уложены теплоизоляционные пакеты из стекловолокна «URSA» (ТУ 5763-002-0028.7697-97), завернутого в полиэтиленовую пленку Тс(ГОСТ 10354-82).
Рис.16. Внутренняя обшивка стен кузова
Внутренняя обшивка вагонов выполнена из древесных плит, обклеенных многослойными стеклопластиковыми панелями. Стыки плит перекрыты алюминиевыми профилями. Обшивка прикреплена к деревянной обрешётке шурупами. Стеклопластик трудногорючий. Центральные потолочные панели выполнены из металла, окрашенного порошковой эмалью с учетом цветового решения. В средней части потолка вдоль вагона проходит центральный вентиляционный канал, по обе стороны которого (над диванами) расположены два жёлоба, в которых располагаются лампы освещения вагона.
Рис.17. Покрытие пола и обшивка потолка
Крепление наличников окон к боковым панелям, декоративных панелей по стыку бортовых оконных панелей осуществляется с помощью металлических зацепов.
Поперечные стены, перегородки, стены туалетных помещений и полочки тамбуров выполнены из столярных плит толщиной 19 и 25 мм, облицованных многослойными стеклопластиковыми панелями.
Оконные коробки крепят к вертикальным стойкам боковых стен кузова. В окна пассажирского салона вставлены стеклопакеты.
Стеклопакет состоит из двух закалённых стёкол, установленных на алюминиевом профиле, который заполнен селикогелем. Снаружи по периметру стеклопакет опрессован герметиком. Такая конструкция стеклопакета обеспечивает герметичность и предотвращает образование конденсата между стёклами.
Крыша и пол салона
Цельнометаллическая крыша состоит из равномерно расположенных стальных дуг, обшитых гофрированными листами. Гофры расположены в продольном направлении и придают конструкции необходимую жёсткость.
Рис.18. Цельнометаллическая крыша кузова
Каркас крыши сварен из стальных дуг, согнутых из зетобразных профилей. Каркас крыши обшивают сверху стальными листами, имеющими 12 продольных гофров. Применение гофров придает всей конструкции крыши жесткости вдоль оси вагона, значительно упрощает изготовление и сборку кузовов. Толщина листов обшивки крыши равна 2 мм. Крепление крыши к кузову производят прерывистыми электродуговыми сварными швами. Место соединения крыши с боковыми стенами перекрывают водосточным карнизом, предохраняющим от попадания влаги внутрь вагона.
К крыше моторного вагона приварены тумбы для установки токоприемников, стойки для мостиков и установки крышевого электрооборудования. Кроме того, в крыше над боковыми входными дверями имеются прямоугольные отверстия, в которых вварены жалюзи для забора воздуха в систему обеспечения микроклимата пассажирских салонов. Кроме того, на крыше головного вагона со стороны кабины машиниста устанавливаются дополнительные воздухозаборники с жалюзи для забора воздуха в системе обеспечения микроклимата кабины машиниста.
Пол салона выполнен из столярных плит, уложенных на обрешетки из деревянных брусьев, которые крепятся к металлическому гофрированному полу кузова.
Рис.19. Металлический гофрированный пол кузова
Ячейки между брусьями заполнены теплоизоляционными пакетами. Столярные плиты пола покрыты поливинилхлоридным линолеумом фирмы Polyflor Voyager или другим трудно-горючим линолеумом.
Для доступа к желобам с электрожгутами в полу имеются люки, расположенные под диванами вдоль боковых стен. В полу каждого вагона имеются люки для доступа к шкворням. Кроме того, в полу кузова моторного вагона имеются люки для осмотра тяговых двигателей.