ZAŁĄCZNIK NR 3 13WE. OPIS TECHNICZNY wózków napędnych typu 21MN DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA

Transkrypt

1 ZAŁĄCZNIK NR 3 DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA 13WE OPIS TECHNICZNY wózków napędnych typu 21MN

2 SPIS TREŚCI Wózek napędny typu 21MN 1 CHARAKTERYSTYKA PRZEZNACZENIE WÓZKA DANE TECHNICZNE PODSTAWOWE CECHY KONSTRUKCYJNE 5 3 OPIS KONSTRUKCJI RAMA WÓZKA BELKA POPRZECZNA NAPĘDNE ZESTAWY KOŁOWE MAŹNICE I UŁOśYSKOWANIE PROWADZENIE ZESTAWU KOŁOWEGO Z USPRĘśYNOWANIEM I-GO STOPNIA USPRĘśYNOWANIE II-GO STOPNIA TŁUMIENIE DRGAŃ DRGANIA PIONOWE DRGANIA POZIOME POPRZECZNE DRGANIA OBRACANIA WÓZKA OPARCIE NADWOZIA NA WÓZKU PRZENOSZENIE SIŁ POZIOMYCH MIĘDZY NADWOZIEM I WÓZKIEM ZAWIESZENIE UKŁADU NAPĘDOWEGO HAMULEC HAMULEC TARCZOWY BLOKI CZYSZCZĄCE POWIERZCHNIE TOCZNE KÓŁ PIASECZNICE SMAROWANIE OBRZEśY KÓŁ ZESTAWIENIE MOCOWANIA NAPĘDÓW OD MAŹNICY OGRANICZNIKI PRZESUWU POPRZECZNEGO NA ŁUKACH UZIEMIENIA OCHRONNE MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE 11 5 OBSŁUGA 30 6 KONSERWACJA 30 DTR - 13WE strona 2

3 1 CHARAKTERYSTYKA 1.1 PRZEZNACZENIE WÓZKA Wózek typu 21MN jest przeznaczony dla pojazdów Warszawskiej Kolei Dojazdowej (WKD) do jazdy z prędkością 100 km/h o nacisku statycznym 160kN/oś. Zakres temperatur pracy wózka 30 o C +60 o C. Wózek charakteryzuje się: dobrymi właściwościami biegowymi w zakresie bezpieczeństwa i komfortu jazdy, minimalizacją zuŝycia powierzchni tocznej kół, prostotą konstrukcji. Wózek i jego elementy spełniają wymagania przepisów UIC w tym karty UIC DANE TECHNICZNE Oznaczenie typu wózka Wózek przeznaczony do wagonu Prędkość maksymalna Statyczne obciąŝenie wózka 21MN WKD 100 km/h 250 kn Maksymalny nacisk statyczny zestawu kołowego na tor Masa wózka Szerokość toru Dopuszczalny kąt skrętu ramy wózka względem pudła Rozstaw osi zestawów kołowych Średnica okręgu tocznego stan nowy stan zuŝyty ( po ostatnim przetoczeniu) 160 kn/oś 7700 kg 1435 mm ±15 o 2500 mm 840 mm 790 mm Skrajnia odniesienia UIC Rozstaw środków czopów zestawów kołowych Wymiary czopa osi (d x L) UłoŜyskowanie maźnicy Prowadzenie maźnicy z uspręŝynowaniem I-go stopnia Oparcie nadwozia na wózku Prowadzenie wzdłuŝne wózka 2190 mm 130 x mm ŁoŜyska stoŝkowe kompaktowe TBU 130x220x135 SpręŜyny daszkowe metal-guma za pośrednictwem belki poprzecznej z czopem obrotu spręŝyste prowadniki wzdłuŝne łączące belkę poprzeczną z nadwoziem oraz czop skrętu łączący belkę poprzeczną z ramą wózka DTR - 13WE strona 3

4 Przesuw poprzeczny nadwozia względem ramy wózka na prostej Przesuw wzdłuŝny nadwozia względem ramy wózka ±60 mm ±5 mm UspręŜynowanie II-go stopnia 2 spręŝyny pneumatyczne SEK , ze spręŝynami awaryjnymi Tłumienie drgań pionowych I-go stopnia II-go stopnia 2 amortyzatory hydrauliczne o współczynniku tłumienia pojedynczego amortyzatora Tłumienie drgań poziomych II-go stopnia 2 amortyzatory hydrauliczne o współczynniku tłumienia pojedynczego amortyzatora dynamiczna pętla tłumienia daszkowych elementów gumowo-metalowych ρ = Ns/m ρ = Ns/m Silnik elektryczny DKLBZ moc 280 kw liczba obrotów 1774/4524 min -1 masa 620 kg Przekładnia osiowa SZH 495 Hamulec podstawowy masa 680 kg Pneumatyczny tarczowy (kpl. tarcz na kaŝdym kole zestawu kołowego 710/ 420, okładzina 200 cm 2 ) promień tarcia 281 mm Hamulec postojowy SpręŜynowy na jednym kole kaŝdego zestawu kołowego Urządzenia dodatkowe 2 nadajniki przeciwpoślizgu 2 szczotki uszyniające + 2 rezystory ochronne smarowanie obrzeŝy kół smarem stałym CENTRAC piasecznice ograniczniki przesuwu na łuku klocki czyszczące TCU DTR - 13WE strona 4

5 2 PODSTAWOWE CECHY KONSTRUKCYJNE Daszkowe gumowo-metalowe prowadzenie maźnic z uspręŝynowaniem I-go stopnia, Rama otwarta w kształcie litery H, Belka poprzeczna podspręŝynowa, Dwustopniowe uspręŝynowanie, Boczne oparcie nadwozia na spręŝynach pneumatycznych II-go stopnia uspręŝynowania za pośrednictwem belki poprzecznej spoczywającej na ramie wózka, WzdłuŜne prowadnikowe połączenie nadwozia z belką poprzeczną wózka, Przekładnie osiowe SZH 495, Silnik elektryczny DKLBZ , Tłumienie drgań: w węźle I-go stopnia uspręŝynowania z wykorzystaniem dynamicznej pętli tłumienia daszkowych elementów gumowo-metalowych, w węźle II-go stopnia uspręŝynowania za pomocą dwóch pionowych amortyzatorów hydraulicznych i dwóch poziomych amortyzatorów hydraulicznych, Luz poprzeczny między ramą wózka a nadwoziem regulowany w zaleŝności od promienia łuku, Hamulec tarczowy na kołach zestawów kołowych, Piasecznice Smarowanie obrzeŝy kół smarem stałym, Klocki czyszczące powierzchnię toczną kół TCU , DTR - 13WE strona 5

6 3 OPIS KONSTRUKCJI Ogólny układ konstrukcyjny wózka napędnego 21MN przedstawiono na rys.1 stanowiącym rzut z boku i widok z góry, oraz na rys.2 stanowiącym widok z czoła i przekroje przez I i II stopień uspręŝynowania. Głównymi zespołami wózka są: rama wózka, belka poprzeczna, zestawy kołowe, maźnice z ułoŝyskowaniem, prowadzenie zestawu kołowego z uspręŝynowaniem I-go stopnia, układ napędowy, przekładnia SZH 495 i silnik elektryczny DKLBZ , prowadzenie wzdłuŝne wózka, uspręŝynowanie II-go stopnia, hamulec tarczowy na kołach zestawu kołowego, piasecznice, smarowanie obrzeŝy kół, klocki czyszczące powierzchnię toczną kół TCU RAMA WÓZKA Rama wózka, rys.3 stanowiąca przestrzenną konstrukcję spawaną, składa się z dwóch ostojnic, połączonych poprzecznicą tak, aby uzyskać w miejscu połączenia jak najmniejszy teoretyczny współczynnik koncentracji napręŝeń. Ostojnice spawane w zamknięty przekrój skrzynkowy mają gniazda na obu końcach do osadzenia daszkowych spręŝyn gumowo-metalowych. Do współpracy z zestawami kołowymi przyspawano od dołu ostojnicy w płaszczyźnie gniazd wsporniki ograniczające opadanie zestawów kołowych podczas unoszenia ramy wózka lub całego wózka. Na końcach ostojnic wspawano rurowe wsporniki do zawieszenia mechanizmów zaciskowych hamulca tarczowego. W środku kaŝdej ostojnicy na jej górnym pasie przyspawano ślizgi boczne pokryte blachą nierdzewną do współpracy z belką poprzeczną. Dla ułatwienia pomiarów podczas obróbki i sprawdzania geometrii ramy wprowadzono płytki bazowe. W płytkach i gniazdach wykonano tolerowane otwory Ф20H7, które moŝna wykorzystać do geometrycznych pomiarów ramy. DTR - 13WE strona 6

7 Z boku ostojnic od strony wewnętrznej przyspawano wsporniki do mocowania zawiesi linowych do podnoszenia i transportu ramy oraz kompletnego wózka. 3.2 BELKA POPRZECZNA Belka poprzeczna rys. 4 jest skrzynkową konstrukcją spawaną z blach stalowych. Od góry części skrajne belki mają gniazda ustalające połoŝenie spręŝyn pneumatycznych i wsporniki prowadników wzdłuŝnych do połączenia z nadwoziem. Na wspornikach tych umieszczono gniazda amortyzatorów hydraulicznych II-go stopnia uspręŝynowania. Belka poprzeczna jest połączona z rama wózka za pomocą czopa przyspawanego w środku belki od strony dolnej. Rama wózka wykonuje tylko obrót względem belki poprzecznej, która jest połączona z nadwoziem dwoma prowadnikami. Belka poprzeczna nie wykonuje obrotu względem nadwozia. Na górnym pasie belki poprzecznej wykonano wspornik do zabudowy odbijaków gumowo-metalowych ograniczających poprzeczny przesuw nadwozia względem belki i ramy wózka oraz wsporniki amortyzatorów poziomych. W skrajnej części od dołu belki wykonano gniazdo do osadzenia wkładów ślizgowych do współpracy z ramą wózka. 3.3 NAPĘDNE ZESTAWY KOŁOWE Wózek wyposaŝono w dwa napędne zestawy kołowe rys.5 z kołami bezobręczowymi o średnicy okręgu tocznego Ф840 mm i zarysie zewnętrznym koła 28 UIC-135 wg PN/K-91056/A1:1996. Na tarczach kół zabudowano hamulcowe pierścienie cierne. Zestawy kołowe podlegają wywaŝaniu statycznemu. Na osiach zestawów umieszczono przekładnie osiowe firmy VOITH, typu SZH MAŹNICE I UŁOśYSKOWANIE Korpusy maźnic rys.6 o konstrukcji lanej są przystosowane do zabudowy daszkowych spręŝyn gumowo-metalowych. Konstrukcja maźnic umoŝliwia przejmowanie obciąŝeń pionowych i poziomych. W maźnicach rys.7 umieszczono łoŝyska stoŝkowe kompaktowe SKF typu TBU 130x220x135 osadzone na czopach osi 130x176.5 mm i zabezpieczone płytkami oporowymi. 3.5 PROWADZENIE ZESTAWU KOŁOWEGO Z USPRĘśYNOWANIEM I-GO STOPNIA Prowadzenie zestawu kołowego z uspręŝynowaniem I-go stopnia pokazano na rys.8. DTR - 13WE strona 7

8 Zestaw kołowy jest prowadzony w ramie wózka za pomocą daszkowych spręŝyn gumowo-metalowych. Prowadzenie ma ograniczniki przesuwu pionowego zabezpieczające jednocześnie zestaw przed opadnięciem na tor podczas podnoszenie wózka. Rozwiązanie prowadzenia jest znamienne tym, Ŝe przy działaniu siły poprzecznej na zestaw kołowy jego poprzecznemu przemieszczeniu towarzyszy obrót w planie względem ramy wózka co zmniejsza kąt nabiegania na szynę i przyczynia się do zmniejszenia zuŝycia kół zestawów podczas jazdy na łukach toru. UspręŜynowanie I-go stopnia wózka składa się z czterech kompletów spręŝyn daszkowych. SpręŜyny kaŝdego kompletu spoczywają na korpusach maźnic i są naciskane ramą wózka. Sztywność uspręŝynowania wynosi odpowiednio: Cx = N/mm Cy = 3870 N/mm Cz = 2000 N/mm 3.6 USPRĘśYNOWANIE II-GO STOPNIA W uspręŝynowaniu II-go stopnia zastosowano 2 spręŝyny pneumatyczne (na wózek) typu SEK SpręŜyna pneumatyczna pokazana na rys.9 składa się z: - płyty mocującej z króćcem wlotu powietrza, kołkami ustalającymi i górną płytą ślizgową oparcia awaryjnego, - pierścienia dociskowego, - miecha pneumatycznego, - obręczy z dolną płytą ślizgową oparcia awaryjnego, - gumowo-metalowej spręŝyny awaryjnego oparcia nadwozia. Objętość kaŝdego miecha pneumatycznego została powiększona o objętość Vb=84 dm 3 zbiornika nad spręŝyną. 3.7 TŁUMIENIE DRGAŃ Do tłumienia drgań podstawowych w drugim stopniu uspręŝynowania zastosowano amortyzatory hydrauliczne DRGANIA PIONOWE Tłumienie drgań odbywa się za pomocą dwóch amortyzatorów hydraulicznych umieszczonych pomiędzy belką poprzeczną wózka a nadwoziem, po jednym amortyzatorze na stronę wózka. Współczynnik tłumienia pojedynczego amortyzatora ρ = Ns/m (2500 N/ 2500 N/ 0.1 ms -1 ). DTR - 13WE strona 8

9 3.7.2 DRGANIA POZIOME POPRZECZNE Wózek napędny typu 21MN Tłumienie drgań poprzecznych nadwozia odbywa się za pomocą dwóch amortyzatorów hydraulicznych łączących belkę poprzeczną wózka z nadwoziem. Współczynnik tłumienia pojedynczego amortyzatora ρ = Ns/m (3000 N/ 3000 N/ 0.1 ms -1 ) DRGANIA OBRACANIA WÓZKA Do tłumienia drgań obracania wózka wykorzystano moment siły tarcia między ślizgami ramy wózka a segmentami belki poprzecznej. 3.8 OPARCIE NADWOZIA NA WÓZKU Oparcie nadwozia na wózku pokazano na rys.11. Nadwozie opiera się na spręŝynach pneumatycznych zamontowanych na belce poprzecznej uczestniczących tylko w ruchu poprzecznym nadwozia ±60 mm. SpręŜyny pneumatyczne opierają się na belce poprzecznej wózka za pośrednictwem spręŝyny awaryjnej przykręconej do gniazda. ObciąŜenie pionowe jest przekazywane z belki poprzecznej na ślizgi ramy wózka. 3.9 PRZENOSZENIE SIŁ POZIOMYCH MIĘDZY NADWOZIEM I WÓZKIEM Siły poziome wzdłuŝne pomiędzy nadwoziem a wózkiem są przekazywane spręŝyście za pomocą dwóch równoległych prowadników zakończonych kształtowymi przegubami gumowometalowymi o kontrolowanych charakterystykach ugięciowych, łączących nadwozie z belką poprzeczną wózka a następnie przez czop skrętu i przez blok gumowo-metalowy na ramę wózka jak pokazano na rys.11. Czop skrętu jest wspawany do belki skrętowej nadwozia. Siły poziome poprzeczne między nadwoziem a wózkiem są przejmowane za pośrednictwem belki poprzecznej przez spręŝyste odbijaki gumowe i następnie przez czop i ramę wózka. Po wyczerpaniu swobodnego przesuwu poprzecznego ±35 mm, wsporniki nadwozia wchodzą we współpracę z odbijakami aŝ do wyczerpania luzu ±60 mm, gdzie dalsze przenoszenie sił odbywa się przez sztywny nieregulowany odbijak. DTR - 13WE strona 9

10 3.10 ZAWIESZENIE UKŁADU NAPĘDOWEGO Wózek napędny typu 21MN Zawieszenie układu napędowego pokazano na rys.12. przekładnie osiowe typu SZH 495 połączone są z jednej strony z osią zestawu kołowego, z drugiej z silnikiem elektrycznym DKL BZ Mocowanie układu napędowego na ramie wózka jest realizowane przez elementy gumowo-metalowe HAMULEC HAMULEC TARCZOWY Wózki zostały wyposaŝone w hamulec tarczowy rys.13 działający w całym zakresie prędkości. Hamulec tarczowy kaŝdego zestawu kołowego ma dwa mechanizmy zaciskowe, rys.14 i rys.15 składające się kaŝdy z cylindra hamulcowego 10 z nastawiaczem skoku, dźwigni, wieszaków i szczęk hamulcowych z bezazbestowymi okładzinami ciernymi 200 cm². Mechanizmy zaciskowe są zawieszone w trzech punktach na ramie wózka. Elektroniczne urządzenia przeciwpoślizgowe zabezpieczają przed moŝliwością zablokowania zestawów kołowych. Instalację pneumatyczną wykonano z rur precyzyjnych calowych i połączono za pomocą złączek. Hamulec postojowy spręŝynowy, rys.15 działa przez odpowiednio przygotowane cylindry hamulcowe, po jednym na kaŝdym zestawie kołowym jednego wózka. Połączenia pneumatyczne hamulca pokazano na rys BLOKI CZYSZCZĄCE POWIERZCHNIE TOCZNE KÓŁ Celem zminimalizowania wystąpienia poślizgów kół zabudowano na wózkach klockowe bloki czyszczące typu TCU rys.17 działające w momencie uruchomienia hamulca tarczowego. Klocki Ŝeliwne usuwają ewentualne zanieczyszczenia z powierzchni tocznej kół PIASECZNICE Dla zwiększenia współczynnika tarcia pomiędzy kołami i szynami podczas rozruchu i hamowania na wózku zabudowano 4 piasecznice jak pokazano na rys.18a. Piasecznice są napełniane piaskiem przez pokrywy umieszczone na skośnej górnej ścianie zbiornika i uruchamiane spręŝonym powietrzem. Połączenia pneumatyczne piasecznic pokazano na rys.18a. DTR - 13WE strona 10

11 3.13 SMAROWANIE OBRZEśY KÓŁ Celem zmniejszenia zuŝycia powierzchni tocznej kół zestawów kołowych zastosowano aplikatory z prostokątnymi wkładami smarującymi współpracującymi z obrzeŝami kół. Produkt jest mocowany i podawany spręŝyną umieszczoną w aplikatorze. Po dwa aplikatory zabudowano na ramie wózka w pobliŝu bloków czyszczących pokazano na rys ZESTAWIENIE MOCOWANIA NAPĘDÓW OD MAŹNICY W wózku zastosowano następujące napędy od maźnic: nadajnik przeciwpoślizgu 2 szt. napęd szczotki uszyniającej 2 szt OGRANICZNIKI PRZESUWU POPRZECZNEGO NA ŁUKACH Ograniczenie poprzecznego przesuwu nadwozia na łuku toru R=250 m wynosi 20 mm do wnętrza łuku i 50 mm na zewnątrz łuku zgodnie z wymaganiami Karty UIC Przesuw poprzeczny nadwozia względem ramy wózka na torze prostym wynosi ±60 mm UZIEMIENIA OCHRONNE Celem umoŝliwienia przepływu prądu powrotnego do szyny zastosowano kontakty uszyniające. Jedna z maźnic została połączona z ramą wózka szczotką uziemiającą, natomiast pozostałe maźnice połączono z ramą wózka przez rezystory ochronne o rezystancji 100 mω. 4 MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE Do budowy zasadniczych zespołów wózka zastosowano blachy i profile walcowane ze stali S355J2G3 oraz odlewy ze staliwa W. Pozostałe odlewy wykonano ze staliwa wg PN- ISO Części adaptowane oraz części normalne wykonano z róŝnych materiałów zgodnych z normami PN. DTR - 13WE strona 11

12 Rys.1 Wózek napędny 21MN DTR - 13WE strona 12

13 a) b) Rys.2 Wózek napędny 21MN a) widok od czoła wózka b) półprzekroje przez I i II stopień uspręŝynowania DTR - 13WE strona 13

14 Rys.3 Rama wózka 21MN DTR - 13WE strona 14

15 Rys. 4 Belka poprzeczna DTR - 13WE strona 15

16 Rys.5 Napędny zestaw kołowy DTR - 13WE strona 16

17 Rys.6 Korpus maźnicy DTR - 13WE strona 17

18 Rys.7 Maźnica z pokrywą i łoŝyskiem DTR - 13WE strona 18

19 Rys.8 Prowadzenie zestawu kołowego z uspręŝynowaniem I go stopnia DTR - 13WE strona 19

20 Rys.9 SpręŜyna pneumatyczna firmy SEK DTR - 13WE strona 20

21 Rys.11 Oparcie nadwozia na wózku DTR - 13WE strona 21

22 Rys.12 Zawieszenie układu napędowego DTR - 13WE strona 22

23 Rys.13 Hamulec tarczowy na wózku DTR - 13WE strona 23

24 Rys.14 Mechanizmy zaciskowe hamulca tarczowego bez hamulca spręŝynowego DTR - 13WE strona 24

25 Rys.15 Mechanizmy zaciskowe hamulca tarczowego z hamulcem spręŝynowym DTR - 13WE strona 25

26 Rys.16 Połączenia pneumatyczne hamulca tarczowego i bloków czyszczących DTR - 13WE strona 26

27 Rys.17 Bloki czyszczące powierzchnie toczne kół i układy smarujące obrzeŝa kół. DTR - 13WE strona 27

28 Rys.18a Piasecznice DTR - 13WE strona 28

29 Rys.18b Piasecznice DTR - 13WE strona 29

30 5 OBSŁUGA Lp. Przedmiot zuŝycia Regulacja Wymiana 1 Koła zestawu kołowego Nie jest wymagana regulacja połoŝenia nadwozia po przetaczaniu kół 2 Okładziny cierne hamulca tarczowego Po zuŝyciu okręgu tocznego do Ø780 mm Po osiągnięciu grubości 5 mm w najcieńszym miejscu 3 Tarcze hamulcowe Po zuŝyciu o 7 mm na stronę. 4 Przekładnia osiowa SHZ 495 Załącznik nr 2 DTR 13WE 5 Silnik elektryczny DKLBZ Punkt DTR 13WE 6 Klocki czyszczące powierzchnię toczną kół Wymiana po zuŝyciu 6 KONSERWACJA Lp. Przedmiot konserwacji 1 Sworznie i tulejki zawieszenia mechanizmów hamulcowych Rodzaj smaru Litomos według TWT lub Smar grafitowany według PN-59/C Przekładnia osiowa napędowa SHZ 495 Załącznik nr 2 DTR 13WE 6 Silnik DKL BZ Punkt DTR 13WE Ilość smaru na wózek Częstotliwość smarowania 0.5 kg Uzupełniać w zaleŝności od potrzeby w czasie przeglądów i napraw rewizyjnych. Smarować w stanie odciąŝonym. Nie dopuszcza się na mieszanie smarów miedzy sobą. DTR - 13WE strona 30