Колесо поезда 2 черновая

Железнодорожное колесо кажется весьма нехитрым. Берём металлический блин, присобачиваем ему выступ, чтобы с рельс не сходил, и поехали! Но не всё так просто. Железнодорожное колесо является достаточно сложным продуктом инженерной мысли. Даже я, машинист электропоезда, не знаю всех тонкостей об этом движителе. Но попробую рассказать доступным языком, что мне всё же известно.
***
КОЛЁСНАЯ ПАРА.
Особенностью железнодорожного транспорта является то, что он движется по рельсовой колее. Она имеет фиксированную ширину (условно), поэтому колёса должны быть также «зафиксированы» относительно друг друга. Никаких развалов-схождений не допускается, между колёсами должно строго обеспечиваться определённое расстояние. Сделать это не так просто. Самым логичным решением является жёсткая посадка двух противоположных колёс на одну ось. Таким образом и появилась колёсная пара:

Хоть современные технологии позволяют строить поезда с независимыми друг от друга колёсами (например, поезда компании Talgo), но от колёсных пар всё равно преобладающее большинство производителей не отказалось, так как это очень надёжная конструкция.

Ок, мы посадили два колеса на одну ось. Но перед нами возникает проблема: прохождение кривых пути. Нарисовал в Paint рисунок, это колёсная пара в кривой (вид сверху):

Хорошо видно, что одно колесо идёт по пути L1, а второе — по пути L2, и первое делает куда больший путь, чем второе. Но так как они жёстко посажены на одну ось, то вращаться будут с одинаковой скоростью. Получается, либо первое колесо будет проскальзывать и вращаться медленнее, чем нужно, то есть срываться в юз, либо второе будет вращаться быстрее, чем нужно, и боксовать. Ну или и то, и другое одновременно. Это негативное явление, с которым нужно бороться.
Что же делать?
Для этого колёса сделаны конусными:

В кривой колёсная пара будет смещаться относительно колеи.
Колесо, что идёт по большему пути, будет иметь круг катания с наибольшим радиусом R1, а то, что с меньшим путём — с минимальным радиусом R2. Таким образом и происходит ликвидация разницы проходимых путей при одинаковой частоте вращения.
***
Однако, профиль колеса не строго конический, а несколько сложнее:

Прохождение кривых обеспечивается конусностью 1:10.
Конусность 1:3,5 с фаской 6 мм х45 градусов предназначены для безударного прохождения стрелочных переводов.
***
КЛАССИФИКАЦИЯ.
Колёса бывают двух видов:
— цельнокатаные (на самом первой картинке поста) — название говорит само за себя, они полностью отлиты из металла, являются неразборными. В электропоезде серий ЭР и ЭД (т.н. электрички) они стоят на прицепных вагонах (это которые без токоприёмника).
— бандажные — стоят на моторных вагонах электропоезда, состоят из трёх частей: бандажа (3), кольца для его закрепления (4) и колёсного центра (2):

Цельнокатаные колёса прочнее и надёжнее бандажных, имеют меньшую массу. Но при износе ободов цельнокатаных колёс необходимо полностью менять колёсную пару, в то время как у бандажного колеса можно лишь заменить бандаж (по аналогии с шиной у автомобиля, представьте, что для смены резины с летней на зимнюю вам пришлось бы менять колёса вместе с подвеской). По этой причине бандажные колёса применяют на локомотивах и моторных вагонах электропоезда, где менять колёсную пару затруднительно, а цельнокатаные — на обычных вагонах локомотивной тяги и прицепных вагонах электрички.
***
Колёсные центры бывают спицевыми (как на рисунке сверху, имеет спицы) и дисковыми (представляет собой сплошной диск без спиц, как на рисунке с цельнокатаными колёсами). На пикабу было немало споров насчёт того, зачем нужны спицевые, а зачем — дисковые, в чём преимущество одних над другими. Я поставлю точку в этом споре.
Спицевый колёсный центр позволяет снизить массу колеса, чтобы уменьшить вредное воздействие на путь, стрелочные переводы. Но он дороже в изготовлении. Поэтому производитель локомотива/МВПС сам для себя решает, что для него важнее: цена вопроса или воздействие на путь.
На электропоездах более лёгкие колёсные центры применены на более тяжёлых моторных вагонах. Но это не закон, есть локомотивы, которые куда тяжелее моторного вагона электрички, но они на дисковых колёсных центрах.
***
НЕИСПРАВНОСТИ КОЛЁСНЫХ ПАР.
Тысячи их! Скукотища. Но отмечу самые интересные и не менее опасные:
— ползун. Образуется в случае, когда колесо длительно тащили по рельсу в заблокированном состоянии (юз). В таком случае круглая поверхность катания колеса под воздействием трения в месте контакта с рельсом приобретает ровную площадку. Ползун весьма характерно стучит во время движения поезда. Особенно опасен ползун при низких температурах, так как он бьёт по промёрзшим рельсам, что может вызвать их разрушение на микро- и не только уровне.
О ползуне у меня был пост: Фото из архива машиниста-3. Ползун.
— ослабление (проворот) бандажа или колёсного центра:

На бандаж, колёсный центр и ось нанесены специальные метки, которые должны быть строго друг напротив друга. При ослаблении бандажа он может провернуться, и метки окажутся не на одном уровне. Аналогично и с колёсным центром, он может провернуться относительно оси. Это очень опасная неисправность, так как может привести к разрушению колёсной пары с последующим крушением поезда.
— трещина в колесе. Ну тут без комментариев:

— раковина в колесе. Это уже привет от металлургов, которые допустили при отливке колеса пустую полость внутри бандажа, которая со временем вскрылась:

Источник

Электричка . ЭР2 и её разновидности . (8 фото)

Сегодня будет небольшой обзор, пожалуй, самого распространенного семейства электропоездов — электропоезда ЭР2.

Электропоезд ЭР2.

Электропоезд ЭР2 является как бы продолжением электропоезда ЭР1 или проще- проектом его модернизации. Электрическая схема ЭР2 практически не отличалась от схемы последних выпусков ЭР1, а многие более ранние ЭР1 были в последствии модернизированы в ЭР2. Разница состояла лишь в том, что изначально поезда ЭР1 строились с выходом только под высокие платформы, а ЭР2 сразу строились с комбинированными выходами. ЭР1 в последствии тоже переделывали под комбинированные выходы. ЭР2 имел такую же составность как и ЭР1, только строился уже в 8, 10 и 12 вагонной составности.

В принципе, можно сказать и так . электропоезд ЭР1 постоянно усовершенствовался; и когда его начали изначально строить с комбинированными выходами как под высокие, так и под низкие платформы — он получил индекс ЭР2.

С 1974 года видоизменился и внешний вид ЭР2. Начиная с поезда ЭР2-1028 форма кабины на головных вагонах стала прямоугольной. Изменилась и сама кабина машиниста, она стала более комфортной и удобной. (Возможно, кабины стали действительно более удобными, но по моему мнению, кабина потеряла свой эксклюзивный шарм). Увеличилось количество санузлов (туалетов). Санузлы были перемещены в пассажирский салон и теперь располагались не только в головных, а и в промежуточных прицепных вагонах.

Изначально конструкция ЭР2 была достаточно простой (в последующем планирую написать о том как устроен и работает электропоезд), но она постоянно совершенствовалась. Проводилось также множество экспериментов с электропоездом ЭР2 .

Электропоезд ЭР2А.

Так, например, в 1963 году был построен электропоезд ЭР2А-413, на котором пытались отработать и внедрить систему автоматического ведения поезда — «Автомашинист». Проектное обозначение электропоезда было ЭР3. Но система имела множество конструктивных недостатков, и в дальнейшем от неё отказались до лучших времен . Проекту ЭР3 так и не суждено было воплотиться в реальность. Электропоезд проходил испытания в депо Москва-Октябрьская, но через несколько лет систему демонтировали, и электропоезд отдали в Ленинград.

Позже пробовали установить такую систему на электропоезде ЭР2-906, но система также потерпела фиаско. Правда, в дальнейшем она всё-же нашла свое применение на электропоезде ЭР200 -1 (работала, правда, только на скорости 50 км в час и выше).

Электропоезд ЭР2И.

Пуск и регулирование тока тяговых двигателей электропоезда осуществлялся за счет постепенного вывода пусковых реостатов из цепи ТЭД (тяговых электродвигателей), перегруппировки их из последовательного в последовательно-параллельное соединение и ослабления магнитного поля ТЭД. Если кому-то будет интересно — то напишу отдельно: «Как устроен и работает электропоезд». Такая система пуска электропоезда проста и удобна, но очень неэкономична, поскольку львиная доля потребляемой электроэнергии уходит на нагрев пусковых реостатов .

Пригородные электропоезда, как правило, имеют частые остановки и экономия электроэнергии, затрачиваемая на их разгон, была действительна актуальной . Инженеры начали чесать затылки, и была создана экспериментальная секция с импульсным межступенчатым регулированием. Секция получила индекс ЭР2И. Пуск электродвигателей на ней осуществлялся всё также при помощи пусковых реостатов, только закорачивание пусковых резисторов происходило не механическим способом, а при помощи блока тиристоров. Первый шаг был сделан, и в период с 1972 по 1974 годы уже несколько восьмивагонных электропоездов были переоборудованы в ЭР2И.

Испытания показали, что при такой системе пуска ТЭД электропоезда, экономия электроэнергии составляла 10 — 12 %. При реальной же эксплуатации экономия была намного ниже .

Электропоезд ЭР2Р.

С электропоезда №7001 электропоезда ЭР2 получили индекс ЭР2Р. В принципе, это получился гибрид электропоездов ЭР2 и ЭР22В. Электрооборудование от вагонов ЭР22 (о ЭР22 позже напишу отдельно) поставили на механическую часть ЭР2. Также ЭР2Р получил в наследство от ЭР22 и динамический (реостатно-рекуперативный) тормоз.

По началу планировали продолжить модификацию ЭР22 и обозначить новый, гибридный, поезд ЭР22К (ЭР22 с короткими вагонами), но потом все же решили продолжать линию ЭР2, и поезд получил обозначение ЭР2Р (Электропоезд Рижский, 2-й тип, с Рекуперативно-реостатным торможением).
Первый электропоезд этой серии ЭР2Р-7001 был построен в 1979 году, а с 1984 года началось их серийное производство заменившее постройку обычных ЭР2. Всего было построено 89 десяти и двенадцативагонных составов.

Но из-за многочисленных нареканий в эксплуатации электропоезд так и не был аттестован, и после внесения некоторых изменений в систему электрооборудования с №7090 серия получила обозначение ЭР2Т.

Электропоезд ЭР2Т.

Электропоезд ЭР2Т стал продолжением ЭР2Р, или его улучшенной версией. Вагоны ЭР2Т и ЭР2Р были совместимы и могли эксплуатироваться в одном составе.

Строить ЭР2Т начали осенью 1987 года и закончили в 2003 году. Всего было построено 1922 состава. ЭР2Т хоть и является продуктом модернизации ЭР2, но по электрооборудованию он был настолько усовершенствован, что вагоны ЭР2Т и ЭР2 уже не могли работать в одном составе. Была доведена до ума система динамического торможения и импульсного пуска, и получился достаточно хороший и надежный электропоезд.

Лично мне не довелось поработать ни на ЭР2, ни на одной из его модификаций (я работал на переменках), но со слов машинистов, работавших на них, они хвалили ЭР2Т. Более быстрый разгон чем на ЭР2, эффективное динамическое торможение, плюс ощутимая экономия электроэнергии (тоже немаловажный фактор). Говорили также, что иногда просто забывались, что едут на ЭР2Т, и приезжали к остановкам ранее расписания .

Но Советского Союза не стало, Рижский завод стал заграницей, и Россия стала выпускать электропоезда на Демиховском и Торжковском заводах. Так последователями электропоездов ЭР2Т стали поезда ЭД2Т и ЭТ2. Но это уже совсем другая история, и о ней позже .

Источник

Как делают железнодорожные колёса?

Город Выкса расположен в Нижегородской области, примерно в 200 км от областного центра, и при всей своей относительной малочисленности (54 000 человек населения) вполне годится на роль своего рода слепка всей нашей российской жизни. Здесь и более чем двухвековая славная история развития металлургической промышленности, и памятники архитектуры, и внушительный список выходцев, оставивших заметный след в истории страны. Но здесь же и упадок индустрии в 1990-х, от последствий которого город все еще не оправился, убыль населения, наконец, новые надежды на подъем. Выкса — это маленькая, но важная точка экономического роста на карте России. Развивающаяся вокруг модернизированного Выксунского металлургического завода современная инфраструктура все еще соседствует с коммунальной неустроенностью российской глубинки, а невдалеке от люксового отеля «Баташев», где в ресторане итальянский шеф, а цены — как в элитном московском общепите, можно найти улицы с грунтовыми «тротуарами» или долго обходить гигантскую лужу.

Инопланетный грунт

Выксунский металлургический завод на самом деле состоит из нескольких, разнесенных в пространстве цехов, каждый из которых являет собой вполне самостоятельное предприятие. В цехах делают металлопрокат, трубы малого, среднего и большого диаметра (в частности, для проекта «Северный поток») и железнодорожные колеса, которые прежде всего и стали объектом нашего интереса. Производители резиновых шин для автомобилей обычно гордятся высокой сложностью своих изделий (шина буквально лепится из нескольких деталей) и оригинальным рисунком протектора с волшебными свойствами. Естественно, при взгляде на цельнометаллическое железнодорожное колесо никаких мыслей о сложности не возникает — стальной круг, и никакого тебе протектора. Но знакомство с производством этих могучих дисков — каждый весом в несколько сотен килограммов — заставляет понять: ничего простого в индустрии не бывает, да и сами колеса далеко не одинаковы, как могло бы показаться на первый взгляд.

Читайте также: Поезда с яра до зуевки

Процесс изготовления железнодорожного колеса не включает в себя никаких высоких технологий, но предъявляет высокие требования к точности всех параметров изделия – как по составу и структуре металла, так и по геометрическим формам. На линии новое оборудование работает рядом с проверенными временем агрегататами советских времен. 1. Для получения заготовок для железнодорожных колес слитки распиливаются с помощью циркулярной пилы или резцом на станке.

Все начинается с площадки в цеху колесопрокатного комплекса, на котором выложены стальные слитки весом чуть меньше четырех тонн. Эти «колбаски» лежат на каком-то сером сыпучем грунте, напоминающем видом своим пыль далеких планет, как мы ее себе представляем. «Слитки поставляются с нашего же мартеновского производства, — объясняет Вадим Филимонов, ведущий инженер колесопрокатного комплекса. — Мартеновские печи на сегодняшних металлургических предприятиях — это уже экзотика, через какое-то время и у нас их сменит электропечь непрерывного цикла. Однако качество металла, которое дает нам мартеновская печь, очень высоко и соответствует требованиям международных стандартов». Из сталеплавильного цеха слитки поступают, неся на себе серый налет, который, обсыпаясь, скапливается на площадке для слитков. Это и есть «пыль далеких планет». Раз в полгода песок сгребают бульдозером, и тогда обнажается бетонный пол.

2. Из одного слитка делается 7 заготовок. Общий вес слитка порядка 3800 кг.

Из слитка можно сделать семь колес, но прежде его надо распилить на заготовки. Делается это либо с помощью слиткоразрезных станков либо специальных пильных комплексов. Второй метод более прогрессивный и экономичный, ибо резец не отделяет заготовки друг от друга полностью, оставляя в центре перемычку круглого сечения. Тогда заготовки приходится отламывать друг от друга — и для этого нужен еще один станок и еще одна производственная операция.

3. Заготовка приобретает черты колеса на прессо-прокатной линии. Здесь ей предстоит обработка на 4 прессах и одном колесопрокатном станке.

Из огня да в полымя

Когда слиток разрезан на заготовки, его необходимо нагреть, чтобы с ним могли начать работу прессы. Нагрев происходит в двух кольцевых печах: после первой заготовка имеет температуру 1000 градусов, а вторая разогревает стальной цилиндр до 1300. Такая этапность важна для сохранения правильной структуры металла. И именно здесь начинаются те самые «пытки» стальной заготовки, которые в конце концов приводят к появлению готового изделия и выглядят чрезвычайно эффектно. Выплывающее из кольцевой печи будущее колесо встречает струя воды под сильным давлением — вода сбивает окалину. Гидросбив — важный процесс, так как если окалину не сбить, она впрессуется в структуру металла, что скажется на качестве изделия и весьма вероятно приведет к производственному браку. После камеры гидросбива заготовка поступает на прессо-прокатную линию. «Аналогичные предприятия за рубежом, — говорит Андрей Камышный, менеджер по технологии производства железнодорожных колес, — часто стараются отдать одному и тому же прессу максимальное количество операций по формованию колеса. Это дает выигрыш с точки зрения площади, занимаемой производством, и количества машин на ней, однако заметно снижает производительность. Мы на прессо-прокатной линии используем пять разных машин, и это позволяет нам достигать высочайшей производительности: каждые 30 секунд мы производим новое колесо, в год комплекс выпускает 820 000 колес».

4. Для снятия напряжений колеса проходят через изотермическую выдержку.

Первый пресс развивает усилие 2000 тс. На нем цилиндр просто осаживается на 40−60%, и, кроме того, с его помощью сбиваются остатки окалины с боков. На втором прессе (5000 тс) заготовка принимает уже отчетливо дискообразную форму. Металл выдавливается от центра к ободу и намечается будущее колесо. На самом мощном прессе (10 000 тс) формируется «черновой вариант» обода, диска и ступицы. Работа прессов для непосвященных выглядит как инфернальное царство жара и пара. На раскаленную докрасна заготовку медленно опускается штамп, формируя требуемый профиль. Затем, когда работа сделана и пресс поднимает инструмент формования вверх, его начинают поливать мощные струи воды. Штамп — ценная деталь, и ее правильное и своевременное охлаждение способно значительно продлить срок его службы. От облитого водой раскаленного металла во все стороны вырывается густой пар, и в этом тумане светящееся оранжевым колесо создает особенно мистическое зрелище. 10 000-тонный пресс — еще советское изделие. Гигантская машина высотой не менее чем с пятиэтажный дом была произведена в начале 1970-х, но на сегодняшний день и не износилась, и не устарела, работая практически в круглосуточном режиме.

Особое внимание уделяется контролю качества продукции. На первом этапе проводится ультразвуковое исследование: готовое колесо наполняется водой, которая используется как проводник для ультразвука. Далее следует визуальный контроль, причем колесо с одной стороны осматривает один сотрудник цеха, а с другой стороны – другой.

Тарелка и ребро

Следующая стадия после самого мощного пресса — колесопрокатный стан. На нем профиль обода колеса приобретает практически законченную форму, и главное — формируется круг катания (часть колеса, непосредственно соприкасающаяся с рельсом), в том числе гребень, или, как его иногда называют, «реборда» — та самая выступающая часть колеса, что удерживает вагон или локомотив в железнодорожной колее. Происходит раскатка колеса по внутреннему диаметру обода.

Отдельный этап контроля – нанесение на поверхность колеса магнитной суспензии и осмотр его в ультрафиолетовых лучах. Магнитная жидкость покажет все нежелательные полости и выщербины, которые могут быть не видны человеческому глазу. Все данные стекаются на специальный пост, на котором контролер принимает окончательное решение о том, годно ли колесо для эксплуатации.

На последнем прессе (3500 тс) создается окончательный профиль колеса и прошивается отверстие в ступице — в него при формировании колесной пары войдет ось. Человек, не связанный с железной дорогой, вряд ли когда-нибудь обращал внимание на то, что железнодорожные колеса могут существенно отличаться друг от друга профилем. Раньше обычно использовались плоскоконические колеса, то есть колесо имело вид неглубокой тарелки. Однако в последнее время заказчики чаще предпочитают колеса с S-образным профилем сечения. Это означает, что вокруг ступицы в таких изделиях формируется нечто вроде ребра жесткости. S-образная форма дает возможность увеличить нагрузки на колесо при сохранении или даже уменьшении его веса. Так вот, будет ли колесо плоскоконическим или получит иной профиль, зависит от штампа, установленного на 3500-тонном прессе. На нем же на колесо наносится различная маркировка, которая включает в себя, в частности, номер плавки и, согласно российскому стандарту, порядковый номер выпущенного колеса с начала года. Все это необходимо для выяснения причин поломки колеса, если вдруг таковая случится.

Источник

Железяки электропоезда-9. Колёсная пара

Источник