Части поезда и железной дороги: названия, функции и детали отливки

Как называются части поезда? Быстрый ответ

Поезд состоит из двух больших категорий частей: компоненты подвижного состава (сам автомобиль) и части железнодорожной инфраструктуры (система фиксированных путей, по которой он работает). Подвижной состав включает в себя локомотив, тележки, колесные пары, сцепные устройства, тормозные системы и кузовные конструкции вагонов. Железнодорожная инфраструктура включает рельсы, шпалы (шпалы), крепления, стрелочные переводы и балласт. Многие из наиболее конструктивно важных деталей обеих категорий, включая рамы тележек, центры колес, тормозные колодки и рельсовые анкеры, производятся с помощью процессы литья металлов с использованием железа, стали или алюминиевых сплавов.

Мировой рынок железнодорожного оборудования оценивается более чем в 180 миллиардов долларов в 2023 году , что отражает огромный объем и сложность компонентов, необходимых для построения и обслуживания железнодорожных сетей по всему миру. Понимание того, как называется каждая деталь и что она делает, необходимо для закупок, проектирования технического обслуживания и планирования производства.

Основные части поезда: локомотив и подвижной состав

Локомотив — это силовая установка, которая тянет или толкает поезд. Все локомотивы, будь то дизельные, электрические или гибридные, имеют общий набор основных структурных и механических компонентов.

Кузов автомобиля (Кузов)

Кузов вагона — это внешняя структурная оболочка локомотива или пассажирско-грузового вагона. Обычно его изготавливают из высокопрочная сталь или алюминиевый сплав и должен выдерживать продольные сжимающие усилия до 3500 кН (787 000 фунтов силы) в тяжелых грузовых операциях. В кузове размещены все внутренние системы — тяговое оборудование, пассажирские помещения или грузовое пространство — и он установлен непосредственно на рамах тележки.

Тележка (Грузовик)

Тележка, называемая в Северной Америке «грузовиком», представляет собой сборку колесной рамы, которая находится под каждым концом железнодорожного вагона. Он несет кузов автомобиля, направляет его по трассе и поглощает удары с помощью системы подвески. Стандартная тележка содержит:

• Рама тележки - основная конструктивная отливка или изготовление, обычно Н-образное на виде сверху.
• Первичная подвеска — винтовые пружины или резиновые прокладки между буксами колесных пар и рамой тележки
• Вторичная подвеска — пневматические или винтовые пружины между рамой тележки и кузовом автомобиля.
• Буксы (журналы) — литые корпуса, удерживающие ступичные подшипники и передающие нагрузку с оси на раму
• Тормозное оборудование - тормозные цилиндры, тормозная оснастка и тормозные колодки или диски

В большинстве пассажирских поездов на вагон используется две тележки; тяжелые грузовые вагоны могут использовать три и более сверхдлинных вагонов. Рамы тележек для грузовых перевозок часто производятся стальное литье выдерживать статические нагрузки, превышающие 25 тонн на ось.

Колесная пара

Колесная пара состоит из двух колес, напрессованных на общую ось. Колеса моноблочная (сплошная) конструкция или конструкция с шиной по центру , с конусообразным профилем протектора, обеспечивающим пассивное самоуправление при прохождении поездом поворотов. Стандартная ширина железнодорожной колеи в большинстве стран мира составляет 1435 мм (4 фута 8½ дюйма) , а размеры колесной пары должны точно соответствовать этому размеру, чтобы предотвратить сход с рельсов. Колеса грузовых автомобилей обычно отливаются из стали класса C или D в соответствии со спецификациями AAR и должны выдерживать повторяющиеся термические циклы при торможении — температура поверхности может превышать 500°С (930°Ф) при резком торможении.

Муфта (муфта)

Сцепки соединяют отдельные вагоны в состав поезда. В мире преобладают две конструкции муфт:

• Поворотная муфта AAR — используется по всей Северной Америке; отлит из высоколегированной стали; рассчитан на выдерживание баффирующих (сжимающих) сил до 4448 кН (1000000 фунтов силы)
• Винтовая муфта UIC с буферами — используется в Европе; состоит из центрального цепного/винтового звена и двух боковых буферов; менее эффективен для очень тяжелых поездов, но позволяет осуществлять соединение смешанного парка

Корпуса муфт, поворотные кулаки и вилки почти всегда производятся стальное литье из-за сложной трехмерной геометрии и экстремальных ударных и растягивающих нагрузок, которые им приходится выдерживать.

Компоненты тормозной системы

В железнодорожных тормозных системах используется несколько ключевых частей:

• Тормозной цилиндр — пневмопривод, преобразующий давление воздуха в механическую силу
• Тормозной блок (тормозная колодка) — фрикционный элемент, прижатый к протектору колеса; чугунные блоки до сих пор широко используются в грузовых перевозках благодаря своим свойствам самоочищения от песка.
• Тормозной диск и суппорт — используются в высокоскоростных пассажирских поездах; диски устанавливаются на ось или колесо и зажимаются чугунными или алюминиевыми суппортами.
• Тройной клапан / распределительный клапан — пневматическое устройство управления, которое управляет применением и отпусканием тормозов в ответ на изменение давления в магистрали поезда.

Детали железнодорожного пути: компоненты инфраструктуры и их названия

Путевая система — это стационарная инфраструктура, которая направляет и поддерживает поезд. Каждый компонент имеет определенное имя и функцию в системе постоянного пути (P-way).

Железнодорожный

Рельс – это стальной стержень, по которому движутся колеса. Он состоит из трех разделов: голова (беговая поверхность), сеть (вертикальный разъем) и ножка (базовый фланец) который сидит на спальном месте. Современные тяжеловесные рельсы весят 60–77 кг на метр (профиль UIC 60 или 136 RE) и прокатаны из высокоуглеродистой марганцевой стали. Длина рельсов значительно увеличилась: бесстыковые рельсы (CWR) устраняют традиционные стыки, сокращая расходы на обслуживание путей почти на 10%. 40% по сравнению с шарнирной гусеницей.

Шпалы (железнодорожные шпалы / шпалы)

Шпалы — это поперечные элементы, которые удерживают два рельса на нужной колеи. Они распределяют нагрузку от рельса на балластный слой внизу. К материалам спального места относятся:

• Бетон (предварительно напряженный) — доминирование на современной трассе; срок службы 40–50 лет; более тяжелые (по 250–350 кг каждый), но очень устойчивые
• Древесина лиственных пород — традиционный материал; до сих пор используется на переключателях и на поворотах; срок службы 20–30 лет
• Сталь — используется на некоторых тяжелых промышленных железных дорогах; устойчив к огню и термитам
• Композит/пластик — получают распространение составы из переработанного пластика; свойства аналогичны древесине с более длительным сроком службы

Железнодорожный Fastening System

Крепежи прикрепляют рельс к шпале и противостоят вертикальным, боковым и продольным силам. Ключевые компоненты включают в себя:

• Железнодорожный clip (elastic clip) — зажимы из пружинной стали (например, Pandrol e-clip, Vossloh Skl), которые захватывают подошву рельса; предоставить примерно нагрузка на носок 10–14 кН
• Железнодорожный pad — резиновая или полимерная прокладка между подошвой рельса и шпалой, гасящая вибрацию и защищающая поверхность шпалы
• Опорная плита — чугунная или стальная пластина, распределяющая нагрузку рельса по поверхности шпалы.
• Шип или винтовой шип — используется на деревянных шпалах для крепления опорных плит.

Балласт

Балласт is the crushed stone layer beneath and around the sleepers. It distributes loads to the subgrade, provides drainage, and allows for track geometry adjustment. Granite and limestone aggregate sized 25–50 мм являются наиболее распространенными. Стандартная глубина балласта варьируется от От 150 мм (легкорельсовый транспорт) до 350 мм (магистральные грузовые перевозки) .

Переключатель и переезд (Стрелка)

Стрелочный перевод (стрелка) позволяет поездам переходить с одного пути на другой. Его названные части включают в себя:

• Стрелочные рельсы (точечные рельсы) - конические подвижные рельсы, которые поворачиваются, чтобы направить поезд влево или вправо.
• Стандартные рельсы — фиксированные рельсы, к которым примыкают рельсы стрелочных переводов.
• Пересечение (лягушка) — деталь из литой марганцовистой стали в месте пересечения двух рельсов; подвергается интенсивным ударным нагрузкам и обычно отливается как единое целое из Марганцевая сталь Хэдфилда (12–14% Mn) для исключительной износостойкости
• Контрольные рельсы (ограждения) — дополнительные направляющие, расположенные внутри направляющей для направления фланцев колес через зазор крестовины
• Стрелочный автомат (точечный двигатель) — электрический или гидравлический привод, перемещающий рельсы стрелочных переводов; литые корпуса защищают механизм от атмосферных воздействий и ударов

Железнодорожныйway and Train Casting Parts: What Gets Cast and Why

Литье является доминирующим методом производства железнодорожных компонентов, требующих сложной формы, большой массы и исключительной прочности. В железнодорожной отрасли используются три основных процесса литья: литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и литье по выплавляемым моделям — в зависимости от геометрии детали, требований к допускам на размеры и объема производства.

В следующей таблице приведены наиболее важные детали железнодорожного литья, их материалы и методы литья:

Почему кастинг предпочтителен Железнодорожныйway Parts

Литье является предпочтительным методом производства в железнодорожной отрасли по нескольким инженерным и экономическим причинам:

• Сложная геометрия в одном изделии. — рамы тележек, корпуса сцепок и боковые рамы имеют объемную форму с внутренними пустотами и переменной толщиной стенок, что при изготовлении их из листовой стали потребует десятков сварных соединений. Литье производит их как единую цельную деталь, устраняя точки усталостного разрушения сварных швов.
• Высокая масса с контролируемыми свойствами — железнодорожные компоненты должны быть достаточно тяжелыми, чтобы сохранять жесткость конструкции при экстремальных динамических нагрузках. Литье позволяет точно контролировать состав сплава и скорость охлаждения для одновременного достижения требуемой твердости, ударной вязкости и усталостной прочности.
• Экономичность при крупносерийном производстве - формы для литья в песчаные формы стандартных компонентов грузовых вагонов (боковые рамы, надрессорные балки) можно использовать тысячи раз, что делает затраты на единицу продукции конкурентоспособными при объемах, требуемых железными дорогами I класса, которые могут заказывать 10 000–50 000 отливок грузовых вагонов в год. .
• Деформационное упрочнение марганцевой стали — крестовины, сделанные из марганцевой стали Хэдфилда, на самом деле становятся тверже при ударе. Это свойство достижимо только в состоянии приведения; сплав нельзя сваривать или обрабатывать механической обработкой без потери его способности к упрочнению.

Ключевые части железных дорог по системам: полная справочная таблица

Стандарты качества и сертификации деталей железнодорожного литья

Железнодорожныйway casting parts are among the most rigorously tested industrial components in any sector. A single failed bogie frame or coupler can cause a derailment with massive safety and financial consequences. The following standards govern their production and qualification:

• ААР М-201 — Спецификация Ассоциации американских железных дорог на боковые рамы и балки грузовых вагонов (Северная Америка). Требуется определенный химический состав, механические свойства и неразрушающий контроль (NDT) при каждой отливке.
• ЕН 13262 — Европейский стандарт на железнодорожные колеса, охватывающий марки материалов, допуски на размеры и требования к ультразвуковому контролю.
• ЕН 13749 — Европейский стандарт, определяющий структурные требования к рамам тележек, включая испытания на усталость при моделируемых эксплуатационных нагрузках в течение как минимум 10 миллионов циклов нагрузки .
• МСЖД 860 — Технические условия Международного союза железных дорог на стальное литье, используемое в железнодорожном транспорте.
• Стандарты GB/T (Китай) — Собственный набор стандартов на литье и материалы Китайской железной дороги, применимый к одному из крупнейших в мире секторов производства железнодорожных перевозок, производившему более 4000 локомотивов и 50 000 грузовых вагонов. только в 2022 году.

Все отливки, критичные к безопасности, проходят обязательный неразрушающий контроль, включая магнитопорошковый контроль (MPI), ультразвуковой контроль (UT) и радиографический контроль (RT) для обнаружения внутренней пористости, трещин или включений до ввода детали в эксплуатацию. Многие спецификации также требуют разрушительное купонное тестирование от каждой плавки стали для проверки предела прочности, предела текучести, удлинения и ударной вязкости по Шарпи при рабочих температурах.

Циклы технического обслуживания ключевых поездов и железнодорожных частей

Понимание интервалов технического обслуживания помогает отделам закупок планировать запасы запасных частей и заказы на отливку. Ниже приведены типичные интервалы проверки и замены наиболее важных компонентов: