Schemat konstrukcji tramwaju z wózkami klasycznymi

Różnice między pojazdami szynowymi z wózkami klasycznymi i niekonwencjonalnymi odznaczają się często nie tylko w konstrukcji zestawów kołowych, ale też w ogólnej architekturze rozmieszczenia poszczególnych podukładów jezdnych i zawieszenia w całym ujęciu konstrukcji pojazdu. Tak jak w większości środków transportu, pojazdy wyposażone w wózki typu klasycznego, posiadają wszystkie elementy trakcyjne i zawieszenia umieszczone pod nadwoziem pojazdu szynowego. Rama takiego wózka ma zainstalowane tarcze

35

hamulcowe, napęd (silniki, przekładnie), elementy sprężyste i tłumiące zawieszenia, a często też mechanizmy sterujące położeniem wózka, czy też nadwozia, względem toru. Lokalizacja tych podukładów na ramie wózka powoduje, że nadwozie znajduje się wysoko nad poziomem toru. Na rys. 3.1 pokazano schemat konstrukcji zestawu klasycznego.

Rys. 3.1. Schemat konstrukcji zestawu klasycznego z układem odniesienia dla tab.3.1.

Przyjmujemy, że zestaw kołowy ma pionową wzdłużną i pionową poprzeczną płaszczyznę symetrii. Środek układu współrzędnych względem którego podajemy położenie środka masy zestawu leży na krawędzi wspólnej tych płaszczyzn na wysokości ustalonej wspólną płaszczyzną główek szyn. W zakresie niskich częstotliwości drgań przyjmuje się, że wał razem z kołami stanowią jedna bryłę. Środek masy takiej osiowosymetrycznej bryły leży w połowie długości osi wału.

W tabeli 3.1 zestawiono wartości charakterystycznych wielkości geometrycznych dla zestawu kołowego. Założono, że do masy zestawu kołowego zalicza się wał, koła, maźnice oraz tarcze hamulcowe.

Tab. 3.1. Zestawienie wartości wielkości geometrycznych dla zestawu kołowego klasycznego.

Nazwa Oznaczenie Wartość Jedn.

Średnica nominalna okręgu tocznego koła zestawu d_o 0.660 m Rozstaw okręgów tocznych kół zestawu w położeniu

środkowym względem toru 2a 1.44 m

Masa zestawu kołowego m1w 853 kg

Współrzędne środka masy zestawu kołowego względem zdefiniowanego układu odniesienia (rys. 3.1)

x1C

y1C

z1C

0 0 0.306

m

36 Tab. 3.1. cd.

Nazwa Oznaczenie Wartość Jedn.

Główne centralne momenty bezwładności zestawu kołowego

I_1x I_1y I_1z

412.09 31.51 431.03

kgm²

Na rys. 3.2 przedstawiono schemat konstrukcji wózka klasycznego tocznego.

Rys. 3.2. Schemat konstrukcji wózka z zestawami klasycznymi z układem odniesienia dla tab. 3.2 i 3.3.

Zakładamy, że rama wózka ma pionową wzdłużną i pionową poprzeczną płaszczyznę symetrii. Środek układu współrzędnych, względem którego podane jest położenie środka masy ramy leży na krawędzi wspólnej tych płaszczyzn, czyli w połowie długości ramy, na wysokości wyznaczonej przez płaszczyznę definiującą punkty kontaktu główek szyn z kołami w położeniu centralnym wózka (układ pokazany na rys. 3.2). Rys. 3.2 posiada także oznaczenia, które opisują rodzaje elementów zawieszenia łączące zestawy kołowe z ramą (1) i ramę z nadwoziem.

Na pierwszy stopień zawieszenia składają się

(2) Zwojowe sprężyny pionowe, umieszczone między gniazdem korpusu maźnicy i podłużnicą ramy wózka. Na każdą maźnicę przypada po dwie sprężyny ustawione symetrycznie względem osi koła pojazdu.

37

(3) Podkładki metalowo – gumowe, umieszczone pod każdą sprężyną w gniazdach maźnicy.

Podkładka i sprężyna zwojowa tworzą szeregowe połączenie sprężysto – tłumiące.

Drugi stopień zawieszenia zawiera:

(4) Cztery amortyzatory poprzeczne na każdy wózek, rozstawione symetrycznie względem pionowej podłużnej i pionowej poprzecznej płaszczyzny symetrii ramy wózka (napędnego i tocznego).

(5) Cztery amortyzatory pionowe na każdy wózek, rozstawione symetrycznie względem pionowej podłużnej i pionowej poprzecznej płaszczyzny symetrii ramy wózka (napędnego i tocznego).

(6) Podkładki metalowo – gumowe umieszczone w parach w czterech pozycjach

(7) Sprężyny pionowe, po dwie na wózek, rozstawione symetrycznie względem pionowej podłużnej płaszczyzny symetrii wózka.

(8) Prowadnik przenoszący siłę podłużną miedzy ramą wózka a odpowiednim członem nadwozia.

Na rys. 3.3 – 3.5 pokazano główne wymiary i odległości pomiędzy charakterystycznymi elementami wózka. Przyjęto, że odległości te nie różnią się między wózkiem tocznym a napędowym.

Rys. 3.3. Rzut czołowy wózka klasycznego

38

Rys. 3.4. Rzut boczny wózka klasycznego

Rys. 3.5. Rzut z góry wózka klasycznego

W tabeli 3.2 zamieszczono dane geometryczne i bezwładnościowe dla wózka klasycznego tocznego, natomiast w tabeli 3.3 dla wózka napędowego. Przyjęto, że współrzędne środka masy podane są względem układu odniesienia, którego początek znajduje się na przecięciu wzdłużnej i pionowej płaszczyzny symetrii, w płaszczyźnie wyznaczonej przez punkty kontaktu kół z główkami szyny w położeniu centralnym względem linii środkowej toru.

39

Tabela 3.2. Dane geometryczne i parametry bezwładnościowe ramy wózka klasycznego tocznego.

Nazwa Oznaczenie Wartość Jedn.

Długość ramy wózka l_w 2.94 m

Masa ramy wózka tocznego m_t 1704 kg

Współrzędne środka masy ramy względem zdefiniowanego układu odniesienia (rys. 3.2)

xtC

Główne centralne momenty bezwładności ramy

Itx

Tabela 3.3. Zestawienie wartości wielkości geometrycznych dla ramy wózka napędnego klasycznego.

Nazwa Oznaczenie Wartość Jedn.

Długość ramy wózka l_w 2.94 m

Masa ramy wózka napędnego m_t 3450 kg

Współrzędne środka masy ramy względem zdefiniowanego układu odniesienia (rys. 3.2)

xtC

Główne centralne momenty bezwładności ramy

Itx nadwozia podniesiona jest w okolicach wózka. Zazwyczaj tramwaje posiadają w tych miejscach schodki lub pochyłe wzniesienia podłogi. Są to elementy, które pogorszają komfort tych pasażerów, którzy z powodów ograniczeń ruchowych nie mogą poruszać się po całej długości tramwaju.

40

Rys. 3.6. Schemat konstrukcji wagonu z wózkami klasycznymi

Rys. 3.7 przedstawia schemat trójczłonowego tramwaju z dwoma wózkami w pierwszym i ostatnim wagonie oraz środkowym członem podwieszanym.

Rys. 3.7. Schemat konstrukcji tramwaju trójczłonowego z wózkami klasycznymi

Cały tramwaj trójczłonowy jest długości ok 19.2 m, człony pierwszy i ostatni są długości ok. 6.5 m, natomiast człon środkowy 6.2 m.

3.2. Schemat konstrukcji tramwaju z wózkami wyposażonymi w zestawy o