Троллейбусы (теория, конструкция и расчет) - Ефремов И.С.

Автор: Ефремов И.С.
Теги: узкоколейные железные дороги железные дороги облегченного типа транспорт автодорожный транспорт городской транспорт троллейбусы электрический транспорт
Год: 2007
Похожие
Организация движения трамвая и троллейбуса
Пособие для изучения Правил технической эксплуатации троллейбусов
Троллейбус. Теория, конструирование, расчет
Эксплуатация и ремонт трамваев и троллейбусов
Текст
                    ТРОЛЛЕЙБУСЫ
И. С. ЕФРЕМОВ
ТРОЛЛЕЙБУСЫ
(ТЕОРИЯ, КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ)
ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ,
ИСПРАВЛЕННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством высше-
го н среднего специального об-
разования СССР в качестве учеб-
ника для студентов вузов по
специальности «Городской элек-
трический транспорт»
ВЫСШАЯ ШКОЛА» МОСКВА —1969
SCANNED by Е69- 2007
втз
Е83
УДК 656.4.002.5(075.8)
Ефремов И. С.
Е83 Троллейбусы (теория, конструкция и расчет). Изд. 3, испр. и
доп. Учебник для вузов по спец. «Городской электрический тран-
спорт». М. «Высш, школа». 1969.
488 с. с илл., 1 л. вкл.
В книге излагаются основы теории, конструирования н расчета
механического и электрического оборудования троллейбусов, а
также основные параметры и их сравнительныеоцеики. В разделах
электрического оборудования впервые даны некоторые понятия о
принципиально новых бесконтактных системах управления и ти-
ристорного (импульсного) регулирования напряжения в силовой
цепи.
Рассчитана' на студентов высших учебных заведений по спе-
циальности «Городской электрический транспорт», а также науч-
ных и инженерно-технических работников и других специалистов,
работающих в области городского электрического транспорта.
•3—18—4
85-69
6ТЗ
Рецензент:
кафедра «Городской электрический транспорт» Харьковского
института инженеров коммунального строительства
Иван Семенович Ефремов
ТРОЛЛЕЙБУСЫ
(теория, конструкция и расчет)
Научный редактор Г. В. Косарев
Редактор издательства О. М. Смцрницкая
Художник В. 3. Казакевич
Худож. редактор Н. К- Гутосов
Техн, редактор С. С. Горохова
Корректор М. И. Козлова
ПРЕДИСЛОВИЕ
В третьем переработанном издании учебника «Троллейбусы», как м
в предыдущих, излагаются основы теории движения безрельсового электри-
ческого транспорта’, конструктивные особенности современных типов трол-
лейбусов, принципиальные схемы и некоторые особенности расчета основ-
ных узлов, агрегатов и аппаратов механического и электрического обору-
дования.
Со времени первого издания настоящего учебника (1954 г.) более чем
в три раза расширилась сфера применения троллейбусного транспорта и
количество пассажиров, перевозимых им. Теперь троллейбусное движение
организовано в 80 городах СССР.
Научные и проектно-конструкторские организации, троллейбусный
завод им. Урицкого, завод «Динамо» им. Кирова, а также эксплуатацион-
ные .транспортные предприятия за эти годы провели большую работу по
•дальнейшему совершенствованию динамики, конструкции и комфорта-
бельности троллейбусов до уровня мировых стандартов.
Достигнутый прогресс в троллейбусостроении вызвал необходимость
значительного увеличения объема ряда разделов книги за счет сокраще-
ния описательной части и общеизвестных понятий.
Коренной переработке подвергнуты разделы, освещающие: теорию
и расчет пуска, разгона, регулирования скорости' и электрического тор-
можения, а также современные системы управления и новейшие схемы
электрических соединений.
В связи с прогрессом, достигнутым в области развития и внедрения
в электрическую тягу полупроводниковой техники и, в частности, кремние-
вых управляемых вентилей (КУВ), на кафедре электрического транспорта
Московского энергетического института (МЭИ) ведутся исследования и
разработки принципиально новых бесконтактных систем управления и
тиристорных (импульсных) методов регулирования напряжения, подводи- '
мого к тяговым электродвигателям. В 1966 г. в Москве был испытан первый
троллейбус с бесконтактной системой управления, а в 1968 г..— троллей-
бус с тиристорно-реостатным регулированием напряжения в силовой
цепи, разработанные в МЭИ.
В связи с предстоящим серийным внедрением на электрическом под-
вижном составе бесконтактных систем управления и импульсного регули-
рования напряжения в учебнике в гл. XXIV и XXVI даны основные по-
нятия о них.
При подготовке третьего издания учебника существенную помощь ока-
зали научный редактор книги канд. техн, наук, доц. Косарев Г. В. и кафедра
городского электрического транспорта ХИИКСа, а также аспиранты
Ершов Н. Е., Колтаков И. А., Коськин О. А. и Лаптева Т. И., кото-
рым автор приносит сердечную благодарность.
1*	з.
Как и предыдущие издания, учебник написан в соответствии с про-
граммой одноименного курса, читаемого в вузах для специальности «Го-
родской электрический транспорт», при этом предполагалось, что студен-
там и другим читателям известны курсы основ электрической тяги, тяго-
вых электродвигателей, промышленной электроники и электрических
аппаратов. ’
Автор полагает, что, кроме студентов высших учебных заведений,
в книге «Троллейбусы» найдут полезные сведения научные работники и
аспиранты, а также широкий круг инженерно-технических работников
и других специалистов, связанных с городским, электрическим транспор-
том.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
Возникновение и развитие городского электрического транспорта
стали возможными после осуществления идеи использования электриче-
ской энергии для подвижного состава. Первой- попыткой реализации этой
.идеи было изобретение в 1834 г. русским ученым академиком Б. С. Якоби
магнитно-электрического двигателя с вращательным движением и изго-
товление в 1837—1838 гг. под руководством комиссии Российской акаде-
мии наук небольшого электрохода, в котором гребное колесо приводилось
во вращение электрическим двигателем, получавшим питание, от батареи
гальванических элементов. Произведенное в 1838 г. испытание этого элект-
рохода на р. Неве положило начало применению электрической энергии
для тяги. Однако гальванические элементы не были достаточно мощными
и экономичными источниками энергии, к тому же они ограничивали
радиус действия подвижного состава. Практически развитие электриче-
ского транспорта стало возможным лишь после возникновения централи-
зованного производства энергии и передачи ее на значительные расстояния.
В 1874—1876 гг. русский инженерФ.А. Пироцкий изобрел «электриче-
ский способ передачи сил по рельсам и другим проводникам». Для передачи
электрической энергии на расстояние одной версты он приспособил рель-
совый одноколейный путь.
Затем в 1880 г. Ф. А. Пироцкий построил в Петербурге первый в
мире трамвайный вагон, установив электрический двигатель на один из
вагонов конной железной дороги. На этом вагоне, испытанном 22 августа
1880 г., был осуществлен контактный способ питания двигателя электри-
ческой энергией, подаваемой через рельсы на расстояние более 1 км.
Одна нить рельсового пути служила положительным полюсом, а другая —
отрицательным.
Однако практическое использование электрической тяги для пе-
ревозки пассажиров в России началось лишь в 1892 г. с пуска первого
трамвая в г. Киеве.
Трамвай является старейшим видом электрического транспорта. На
базе изучения его русские ученые А. В. Вульф, Я. М. Гаккель, Г.Д. Ду-
белир, А. Б. Лебедев, В. А. Шевалин и другие заложили основы современ-
ной науки об электрической тяге поездов.
Вскоре после изобретения трамвайного вагона Ф. А. Пироцким и
появления первых опытных электрических железных дорог возникла
идея устройства безрельсового электрического транспорта. Первая трол-
лейбусная линия была построена в 1882 г. в Германии в Шпандау (приго-
роде Берлина). Вслед за Германией опытные маршруты безрельсового
электрического транспорта стали появляться также и в ряде других стран.
В начальный период развития троллейбусного движения в Германии
при помощи троллейбусов перевозили не только пассажиров, но и грузы
(на специальных прицепах, тягачом для которых служил троллейбус).
S
Электрические тягачи, близкие по. своей конструкции к троллейбусам
были построены в 1894 г. во Франции. При помощи таких тягачей в 1894 —
1896 гг. в порядке опыта осуществлялось вождение судов по каналам С.-Де-
ни и Бургундскому; В 1900 г. впервые открылось троллейбусное движение
в г. Лионе, в том же году была сдана в эксплуатацию первая троллейбус-
ная линия в Париже, в Венсенском парке*. .
В Чехословакии (на территории бывшей Австро-Венгрии) троллей-
бусное движение было впервые открыто в 1902 г. на линии Попрад — Смо-
ковец, однако эта линия просуществовала недолго. Несколько позднее —
в 1909 г. — были построены троллейбусные линии в Чешских Будерови-
цах .(трасса Чешски Будейовйцы — Хребет св. Отилии длиной 1,5 км),
а затем в г. Братиславе (трасса Братислава — Железна-Студянка дли-
ной 5,8 км).
В Италии первая троллейбусная линия Пескара — Кастелламара
протяженностью в 1‘,4 км была построена в 1903 г.
Первый опытный троллейбус в США был сделан в 1902 г. в г. Франк-
лине; первая троллейбусная линия для регулярной эксплуатации протя-
женностью 2,7 км открылась в г. Лос-Анжелосе лишь в 1911 г.
В 1911 г. были введены в эксплуатацию первые троллейбусы в Англии,,
в гг. Лидсе и Бредфорде. В 1912 г. было начато троллейбусное движение
в. Швейцарии. В последующие годы оно стало развиваться также и в дру-
гих странах.
Следует отметить, что все сказанное о первоначальном периоде появ-
ления троллейбусов в различных странах (до первой мировой войны) имеет
лишь историческое значение. Большинство возникших в то время трол-
лейбусных предприятий после непродолжительного времени было ликви-
дировано, главным образом, вследствие весьма крупных конструктивных
недостатков первых троллейбусов, особенно в части устройства для то-
косъема.
Началом значительного развития троллейбусного транспорта следует
считать период после окончания первой мировой войны. Этот период ха-
рактеризуется быстрым развитием практического применения электро-
техники, техники автомобилестроения и значительным усовершенствова-
нием дорог. В. результате этого представилось возможным внести существен-
ные улучшения в конструкцию подвижного состава безрельсового электри-
ческого транспорта, что и создало впоследствии благоприятные предпо-
сылки для развития троллейбуса в качестве городского (а в ряде случаев
и пригородного) общественного . пассажирского транспорта.
Экономическая отсталость и слабость энергетической базы тормозили
развитие электрического транспорта в дореволюционной' России. Единст-
венным видом электрического транспорта в царской России был трамвай.
.' Лишь после Великой Октябрьской 'социалистической революции на-
чалось быстрое развитие городского электрического транспорта. Наряду
с трамвайным в городах Советского Союза было организовано троллейбус-
ное движение, а также построен метрополитен (в Москве, а затем в Ленин-
граде, Киеве, Тбилиси и Баку).'
За последние два-три десятилетия в связи с усовершенствованием
токоприемников и улучшением конструкции, специальных частей контакт-
ной сети (пересечений, стрелок и пр.) троллейбусный транспорт получил
особенно широкое распространение..
Первые советские троллейбусы, построенные заводом «Динамо» им.
С. М. Кирова, Ярославским и Московским автомобильными заводами 'и
научным автотракторным институтом (НАТИ), появились .на улицах.
Москвы в 1933 г. А в 1968 г. троллейбусное движение было организовано
уже в 91 городе СССР.
* Начало троллейбусного движения в Париже было приурочено к открытию Все-
мирной Парижской'выставки 1900 г.
Помимо троллейбуса, получили распространение и некоторые ком-
бинированные виды городского электрического безрельсового транс-
порта.
К числу комбинированных видов безрельсового транспорта может
быть отнесен автобус, имеющий обычный двигатель внутреннего сгорания
и электрический агрегат, состоящий из генератора постоянного тока и
тягового электродвигателя; такой автобус получил название теплоэлектро-
буса. Применение на автобусе электрического агрегата улучшает условия
передачи силы тяги, обеспечивает более плавный разгон и широкое регу-
лирование скорости движения. В 1946 г. Московский автозавод (ныне
им. -И. А. Лихачева) выпустил первые советские теплоэлектробусы ЗИС-154,
которые эксплуатировались в ряде городов СССР.
Созданы экипажи с приводом от двигателя внутреннего сгорания и от
электродвигателя, получающего питание от контактных проводов. Такие
комбинированные экипажи называются контактными теплоэлектробуса-
ми. При наличии контактной сети контактный теплоэлектробус приводит-
ся в движение тяговым электродвигателем, а на участках, не оборудован-
ных контактной сетью, — двигателем внутреннего сгорания.
Несколько опытных образцов контактных теплоэлектробусов былб
изготовлено в 1943 г. коллективом работников троллейбусного транспорта
Москвы для грузовых перевозок. Однако необходимость установки двой-
ного комплекта оборудования на каждой машине, а также сравнительная
сложность его содержания и обслуживания ограничивали сферу примене-
ния этого вида транспорта.
В 1944 г. в Москве был сконструирован троллейный электромобиль*,
работающий как троллейбус на трассе с контактными проводами и как
электромобиль на участках, не имеющих контактной сети (в радиусе 15—
20 км). Особенность такого контактного электробуса (троллейного
электромобиля) состоит в том, что его двигатель работает как от контакт-
ной сети, так и.от аккумуляторной батареи, установленной на нем, причем
зарядка батареи производится непосредственно от контактной сети во
время стоянки и движения'электромобиля. В течение 12 лет опытный обра-
зец троллейного электромобиля успешно работал без замены оборудова-
ния. По типу этого контактнЪго электробуса заводом им. Урицкого в
1957 г. изготовлены две грузовые машины (закрытый фургон и открытая
грузовая платформа). С 1960 г. изготовление грузовых троллейбусов типа
троллейный электромобиль, а также типа контактный теплоэлектробус
осуществлялось заводом СВАРЗ.
'Городской электрический транспорт СССР непрерывно пополняется
новыми комфортабельными типами подвижного состава. В 1946 г. было
организовано производство цельнометаллических троллейбусов типа МТБ.
Эти троллейбусы обладали большой вместимостью, лучшей естественной вен-
тиляцией, лучшей освещенностью, более удобными сидениями и прохо-
дами между ними, чем предыдущий тип — ЯТБ.
С 1959 г. троллейбусным заводом им. Урицкого начато производство
троллейбусов ЗИУ-5, снабженных несущим (безрамным) цельнометалли-
ческим кузовом, автоматической системой управления и принудительной
вентиляцией с подогревом воздуха, подаваемого в пассажирское помеще-
ние в холодное время года. Троллейбус ЗИУ-5 имеет большие габаритные
размеры и большую вместимость, чем троллейбусы типа МТБ, лучше обо-
рудована внутренняя часть кузова, улучшены динамические качества
и ходовая часть.
Кафедра электрического транспорта Московского энергетического ин-
ститута, Центральное конструкторское бюро Управления пассажирского
транспорта Мосгорисполкома и завод СВАРЗ провели исследование ос-
новных параметров и создали троллейбус повышенной вместимости шар-
• Авторы Ефремов И. С., Марковников В. Л. и Пак Н. К.
7
нирно-сочлененного типалС 1960 г. на заводе СВАРЗ организовано про-
изводство небольшой серии сочлененных троллейбусов.
В 1966 г. троллейбусным заводом им. Урицкого и заводом «Динамо»
им. С. М. Кирова изготовлен опытный образец троллейбуса типа ЗИУ-9,
обладающего рядом преимуществ по сравнению с предыдущими типами.
Кроме машин отечественного производства, в СССР эксплуатируются
троллейбусы'типа Тр-8, Тр-9 и Тр-11, изготавливаемые на заводах Шкода
в Чехословакии.
Непрерывно исследуется и совершенствуется подвижный состав без-
рельсового электрического транспорта в направлении'улучшения тяговых
и экономических показателей, а также повышения комфортабельности
троллейбусов.
Раздел первый
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БЕЗРЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
Глава I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
§ 1.	Общая характеристика и классификация подвижного
состава электрического безрельсового транспорта
В зависимости от источника и способа питания энергией тяговых элект-
родвигателей электрический безрельсовый транспорт подразделяется на
следующие типы: контактный, бесконтактный, или автономный, и ком-
бинированный.
Подвижным составом контактного типа, т. е. троллейбусами, назы-
ваются средства дорожного транспорта, приводимые в движение тяговыми
электродвигателями, питаемыми энергией от центральных электрических
станций через тяговые подстанции при помощи двухпроводной контактной
сети и токоприемников.
Подвижной состав бесконтактного типа приводится в движение тяго-
выми электродвигателями, питаемыми электрической энергией от аккуму-
ляторных батарей, расположенных на самих экипажах (электромобили)',
от теплоэлектрических агрегатов, также установленных на самих экипа-
жах (теплоэлектробусы), и от центральных электрических станций через
специальную кабельную сеть, по которой проходят токи высокой частоты,
прокладывается она под дорожным покрытием (вечебусы).
Имеются опытные образцы механического электробуса, приводимого
в движение за счет кинетической энергии, накопленной в маховой уста-
новке, называемые жиробусами.
Комбинированным подвижным составом электрического транспорта
называются средства дорожного транспорта, приводимые в движение тяго-
выми электродвигателями, которые могут получать энергию как от цент-
ральных электрических станций через тяговые подстанции и контактную
сеть, так и от аккумуляторных батарей (контактные электробусы).
Подвижной состав безрельсового транспорта, не зависимый от контакт-
ной или подземной кабельной сети, называется автономным.
Подвижной состав электрического безрельсового транспорта можно
классифицировать также по его назначению и по следующим конструк-
тивным‘признакам: количеству этажей, количеству осей, конструкции
кузова и рамы, количеству тяговых электродвигателей и типу системы
управления.
По назначению электрический подвижной состав городского транспор-
та разделяется на пассажирский, грузовой и специального назначения
(тягачи или буксиры, повозки для смазки контактной сети, передвижные
лаборатории, передвижные мастерские и др.). Подвижной состав может
9
иметь двух-, трех-, четырехосное (например, в сочлененных машинах),
одно- и двухэтажное исполнение.
В зависимости от материала, применяемого для изготовления кузова,
различают подвижной состав с полу- и цельнометаллическим кузовом.
По конструкции кузова и рамы экипажи разделяются на рамные и с
несущим кузовом (безрамные).
Подвижной состав электрического безрельсового транспорта обору-
дуется одним, двумя или четырьмя тяговыми электродвигателями. Он
может иметь неавтоматическую или автоматическую систему управления.
§ 2.	Основные элементы тволлейбуса
Основными элементами троллейбуса являются: кузов с рамой или
несущий (безрамный) кузов, тяговые электродвигатели, тяговая передача,
передний мост, задний мост (один или два), ступицы с колесами, рессорная
подвеска и амортизаторы, рулевое управление, тормозное оборудование,
, пневматическое оборудование, пускорегулирующая электроаппаратура и
' вспомогательное электрическое оборудование. Рама, передний и задний
мосты, рессорная подвеска и ступицы с колесами в совокупности образуют
ходовую часть троллейбуса.
Кузов с рамой (или несущий кузов) представляют собой основу, даю-
щую возможность механически присоединять к ним оборудование или
соединять между собой отдельные агрегаты и‘элементы подвижного состава.
В кузове оборудуются помещение для Пассажиров и кабина водителя,
а также отдельные устройства и приспособления для размещения различ-
ной аппаратуры и других элементов оборудования.
Вращающий момент, развиваемый тяговым электродвигателем, пере-
дается-специальными механизмами ведущим колесам. Под действием раз-
виваемой силы тяги происходит движение троллейбуса.
Тяговая передача представляет собой совокупность механизмов и
устройств (карданная передача, редуктор, дифференциал,. полуоси), обес-
печивающих: а) передачу вращающего момента от . тягового электродви-
гателя к ведущим колесам под прямым углом; б) увеличение передавае-
мого вращающего момента и уменьшение скорости вращения ведущих
колес по отношению к якорю тягового электродвигателя; в) распределение
вращающего момента между ведущими колесами.
Передний мост шарнирно соединяется с кузовом при помощи рессор-
ной подвески и передает нагрузку передней части троллейбуса на дорогу,
посредством колес. Передние мосты в современном подвижном составе без-
рельсового электрического транспорта, как правило, являются управляе-
мыми, т. е. дают возможность в необходимых случаях изменять направле-
ние движения троллейбуса.
Задний мост соединяется с кузовом также при помощи рессорной
подвески и передает нагрузку задней части троллейбуса на дорогу посред-
ством колес. Задние мосты, как правило, являются. ведущими, т. е. обес?
печивают реализацию силы тяги, а следовательно, движение троллейбуса
при помощи соединенных с тяговой передачей ведущих колес. В кожухе
заднего моста обычно располагаются элементы тяговой передачи: редук-
тор с дифференциалом и полуоси.
На специальных опорах переднего и заднего мостов устанавливают-
ся ступицы с колесами, осуществляющими движение троллейбуса и пере-'-
' дающими его нагрузку на дорогу.
Рессорная подвеска обеспечивает упругое соединение переднего и
, заднего мостов с рамой кузова или кузовом (в случае применения несущей
конструкции), смягчая и поглощая удары идолчки, возникающие при ка-
чении колеса по поверхности дороги. Амортизаторы гасят колебания ку-
зова, возникающие при движении по неровностям дороги.
10
Рулевое управление, устанавливаемое- в передней части кузова, слу-
жит для изменения направления его -движения путем поворота кодес пе-
реднего моста.
Тормозная система предназначена для интенсивного уменьшения ско-
рости движения и остановки троллейбуса.
Пневматическое оборудование подвижного состава служит для полу-
чения и аккумулирования сжатого воздуха, подачи его к тормозным уст-
ройствам и механизмам обслуживания кузова, а также для приведения
их в действие. Пневматическое- оборудование располагается под кузовом
и внутри его.
Пускорегулирующая электрическая аппаратура служит для включе-
ния, выключения, реверсирования и перегруппировки^ тяговых электро-
двигателей (если последняя применяется) и ослабления поля, обеспечи-
вая пуск, регулирование скорости и замедление троллейбуса. Пускоре-
гулирующая электрическая аппаратура размещается внутри кузова
(в передней или задней части) и под ним.
Вспомогательная электрическая аппаратура включает и выключает
электродвигатели компрессоров, генераторы (собственных нужд), электро-
двигатели вентиляторов, аккумуляторные батареи, реле и регуляторы,
необходимые для обеспечения правильной их работы, а также цепи осве-
щения, отопления, сигнализации и другие вспомогательные цепи.
Электрический подвижной состав безрельсового транспорта комбини-
рованного типа ймеет по сравнению с троллейбусами дополнительное
оборудование, соответствующее принципу его действия и особенностям кон-
струкции.
В теплоэлектробусах устанавливаются двигатель внутреннего сгора-
ния и электрический генератор постоянного тока, выполняющие функции
местной электрической станции.	•
В электромобилях размещаются, мощные аккумуляторные батареи
или другие источники тока, рассчитанные на питание тяговых электродви-
гателей. Периодическая зарядка аккумуляторных батарей производится
в гаражах или' на специально оборудованных зарядных станциях, распо-
ложенных в различных пунктах маршрутов, по которым следуют электро-
мобили.	'	-	'
В вечебусах устанавливаются приемные устройства й дополнительное
оборудование для преобразования переменного тока высокой частоты в
постоянный.
§ 3.	Некоторые особенности электроснабжения
'	тяговых двигателей троллейбуса
Современные троллейбусы, как правило, приводятся в движение тя-
говыми электродвигателями, питаемыми постоянным током. Питание
трехфазным переменным током не может быть использовано вследствие
значительного усложнения воздушной контактной сети и ограниченности
диапазона регулирования скорости вращения роторов трехфазных электро-
двигателей.
Применение однофазного переменного тока в том виде, в каком эта
система используется для подвижного состава магистрального транспорта,
связано с двумя трудностями, вызванными преобразованием напряжения
на подвижном составе. Во-первых, использование повышенного напряже-
ния в контактной сети снижает уровень безопасности, необходимый в усло-
виях городского транспорта. Во-вторых, установка трансформатора на
электрическом подвижном составе связана со значительным увеличением
собственного веса троллейбусов и, следовательно, с уменьшением их по-
лезной нагрузки.
Указанные недостатки устраняются, если отказаться от преобразова-
ния напряжения на троллейбусе. Но и в этом случае необходимо преобра-
зовывать переменный ток в постоянный непосредственно на подвижном
составе. В Чехословацкой Социалистической Республике изготовлен
и пущен в эксплуатацию опытный образец троллейбуса, питаемого
переменным током, преобразуемым затем в постоянный с помощью кремние-
вых выпрямителей.
Наиболее распространенная номинальная величина применяемого на-
пряжения постоянного тока составляет 600 в. Однако известны случаи
использования более высоких напряжёний. К ним следует отнести линию
Стельано в Италии на напряжение 750 в и линию в Швейцарии, связы-
вающую Альтштеттен с Бернеком, на напряжение 1000 в. Обе эти линии
около 20 лет работают вполне удовлетворительно.
В СССР в Москве также сооружена в порядке опыта троллейбусная
линия на напряжение 1200 в.
При повышении напряжения в контактной сети достигаются значитель-
ные экономические выгоды, поскольку это дает возможность сократить
число тяговых подстанций.
При заземлении на подстанции средней точки между последовательно
включенными выпрямителями потенциал контактного провода по отно-
шению к земле не превышает 600 в при напряжении между проводами
1200 в.
Повышение напряжения требует увеличения расстояния между кон-
тактными проводами, а также усиления изоляции токоведущих частей.
Вопрос о технико-экономических показателях троллейбусного сообщения
при напряжении сети 1200 в и его безопасной эксплуатации будет изучен
на опытной линии.
Благодаря высокому коэффициенту сцепления и возможности полу-
чения высоких перегрузок тяговых двигателей троллейбус может преодо-
левать значительные уклоны. Так, например, на городской линии в г. Сан-
Франциско оборудована троллейбусная линия с уклоном 20°, на которой
троллейбусы двигаются при средней скорости 17—20 км/ч.
Тяговые свойства троллейбуса определяются мощностью на единицу
веса и характеристиками электрических тяговых двигателей.
В современных троллейбусах применяются тяговые электродвигатели
последовательного и смешанного возбуждения. В СССР*, Англии, Франции
и Швеции приняты исключительно двигатели смешанного возбуждения.
В Чехословакии, Италии, Бельгии и Швейцарии распространены оба
типа электродвигателей. В США, где раньше применялись только двига-
тели последовательного возбуждения, получили также распространение
электродвигатели смешанного возбуждения.
Тяговые электродвигатели подвешивают под кузовом троллейбуса,
вследствие чего их габариты влияют на высоту пола. Для уменьшения
высоты пола стремятся применять быстроходные двигатели небольших
размеров.. В большинстве случаев применяется один электродвигатель,
снабженный одним или двумя коллекторами. Иногда используют также
сдвоенные электродвигатели или два самостоятельных двигателя и даже
четыре двигателя (в Чехословакии).
Преимущества и недостатки различных типов электродвигателей, при-
меняемых в троллейбусах, в основном сводятся к следующему.
Электродвигатели смешанного возбуждения допускают возможность
простого регулиров_ания скорости движения как в сторону повышения,
так и понижения путем воздействия на цепь параллельной обмотки воз-
буждения, питающейся относительно малым током. При двигателях после-
довательного возбуждения такое регулирование затруднительно, поскольку
связано с воздействием на силовую цепь. При автоматических системах
управления всякое снижение скорости двигателей последовательного
возбуждения связано обычно с предварительным полным выключением тока,
• В СССР тяговые двигатели последовательного возбуждения пока применены
только на сочлененных троллейбусах типа ТС-1 и ТС-2.
12
в то время как при двигателях смешанного возбуждения снижение ско-
рости осуществляется простыми средствами, без выключения тока.
Существенным преимуществом двигателя смешанного возбуждения
является возможность быстрого перехода на электрическое торможение —
как рекуперативное, так и реостатное, не требующее сложных переключе-
ний в силовой цепи.
Основным недостатком двигателей смешанного возбуждения является
их больший вес и габариты, чем двигателей последовательного возбужде-
ния одинаковой мощности, в связи с необходимостью размещения обмотки
параллельного возбуждения малого сечения и использованием разности
намагничивающей силы обмоток параллельного и последовательного воз-
буждения в генераторном режиме. Двигатели смешанного возбуждения
хуже работают в переходных режимах.
Глава II
__________________________________ РАЗВИТИЕ КОНСТРУКЦИИ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
§ 4.	Краткие сведения о развитии троллейбусного
транспорта в СССР
Троллейбусное движение в СССР открылось в 1933 г.', к 16-й годовщине
Великой Октябрьской социалистической ‘революции. Первые два троллей-
буса ЛК были введены в эксплуатацию на Ленинградском шоссе в Москве.
К концу 1934 г. Москва располагала уже 50 троллейбусами типа ЛК,
а в 1936 г. троллейбусы появились на улицах Ленинграда, Киева, Ростова-
на-Дону и Тбилиси. Количество троллейбусов быстро увеличивалось.
К концу 1965 г. троллейбусное движение имелось в 77 городах СССР, трол-
лейбусный парк составлял около 10 174 машин, а протяженность контакт-
ной сети троллейбусных маршрутов — свыше 5028 км.
В связи с быстрым ростом троллейбусного движения, а также автобус-
ных сообщений произошло перераспределение удельного веса отдельных
видов городского общественного транспорта. В центральной части круп-
ных городов трамвай уступает место более комфортабельному и маневроспо-
собному виду транспорта — троллейбусу.
Развитие отдельных видов городского электрического транспорта в
СССР в послевоенный период характеризуется данными, приведенными
в табл. 1.
Таблица 1
Динамика развития отдельных видов транспорта
Наименование	1940 г.^	1945 г.	1950 г.	I960 г.	1967 г.
Виды транспортных предприятий	Количество предприятий				
Трамвайные	  .	78	72	91	104	ИЗ
Троллейбусные 			8	15	29	49	91
Метрополитен . . . . \		1	1	1	3	5
Подвижной состав	Количество единиц				
Трамвайных вагонов		11 001			10713	16 158	21 611
Троллейбусов .	.	795	—	1771	4 730	12367
Перевезено пассажиров	Количество (в млн.)				
Трамваем	:				7223	3020	5158	7448	8130
Троллейбусным транспортом ....	293	248 •	965	• 2805	5039
Автобусным транспортом		550	80	1000	7932*	16 065
Метрополитеном ..........	377	616	629	1093	1947
• С учетом пассажиров, перевезенных автобусами на пригородных маршрутах.
Троллейбусным транспортом в 1967 .г. перевезено свыше 16,1 % всех
городских пассажиров против 3,47% в 1940 г.
Представляет интерес перераспределение городских пассажирских
перевозок в Москве в период 1934—1967 гг.
14
Если общее количество ежегодно перевозимых пассажиров принять
за 100%, то удельное значение различных видов транспорта в перевозках
будет характеризоваться цифрами, показанными в табл. 2.
Таблица 2
Удельные значения пассажироперевозок отдельными видами транспорта
Годы	Трамвай	Троллейбус	Автобус	Метро
1934	95,12	0,29	4,59		
 1935 '	92,14	0,89	4,96	2,01
1940	69,8	7,6	8,3	14,3
1945	56,6	9,4	2,4	31,6
1950	44,9	17,4	11,5	26,2
.1955	32,6	21у0	17,2	29,2
1960	22; 9	217	27,0	28,4
1967	15,3	18,4	32,2	34,1
Таким Образом, удельное значение троллейбусного транспорта резко
возросло. В 1967 г. троллейбус перевозил более 18,4% всех пассажиров
Москвы'и около 16,1% пассажиров других городов СССР.
По развитию троллейбусного транспорта СССР занимает первое место
в мире.
§ 5.	Сравнительная оценка тполлейбуса
В троллейбусе сочетаются конструктивные элементы и агрегаты под-
вижного состава автомобильного типа и электрических железных дорог.
Вся ходовая часть, тяговая передача и частично органы управления одно-
типны с оборудованием автобусов. Тяговый электродвигатель, система
электрического управления и электроаппаратура имеют много общего
с электрооборудованием подвижного состава электрических железных
дорог.
Быстрое-развитие троллейбусного транспорта и увеличение его удель-
ного веса в городских пассажирских перевозках объясняются рядом его
существенных преимуществ перед трамваем и .автобусом и, в значительной
степени,, тем, что он является важным элементом, благоустройства совре-
менных городов.
Преимущества троллейбуса по сравнению с трамваем:
- 1) троллейбус, оборудованный пневматическими шинами,, движется
по асфальтовому, бетонному или брусчатому покрытию обычной авто-
мобильной дороги, не требуя специальных путевых сооружений или уст-
ройств. Трамвай нуждается в значительных затратах на сооружение дорого-
стоящего рельсового путевого хозяйства, ремонт и содержание путей;
2)	троллейбус движется бесшумно, что очень важно в^ условиях совре-
менного благоустроенного города. Бесшумность движения создает удобст-
ва для пассажиров. Бесшумность движения, трамвайных вагонов дости-
гается способами, связанными с существенным удорожанием подвижного
состава;
3)	троллейбус может отклоняться от осевой линии контактных про-
водов на расстояние до 4,5 м в каждую сторону и обгонять движущиеся впе-
реди или неподвижные экипажи, если в этом возникает необходимость.
В связи с этим повышается маневроспособность троллейбусного транспорта
по сравнению с трамваем. Остановка хотя бы одного трамвайного вагона
или поезда вызывает задержку всех вагонов, следующих за ним;
4)	поскольку троллейбус на остановках подъезжает непосредственно
к тротуару, посадка и высадка пассажиров отличаются удобством и безо-
15
пасностыо. Посадка и высадка из вагонов трамвая, связанного с трассой
рельсового пути, сопряжены с опасностью для пассажиров в связи с необ-
ходимостью перехода улицы;
5)	троллейбус может проходить по кривым меньшего радиуса, чем
трамвайный вагон;
6)	троллейбус имеет двухпроводную систему электроснабжения, не
вызывающую появления подземных блуждающих токов. Однопроводная
система электроснабжения трамвая создает блуждающие токи большой
величины, резко сокращающие срок службы дорогостоящих подземных
металлических сооружений.
Недостатки троллейбусного транспорта по сравнению с трамваем-.
1)	в связи с наличием двухполюсных токоприемников сравнительно
сложной конструкции, которые иногда сходят с контактных проводов
(особенно на пересечениях и стрелках), возникают задержки в движении
троллейбусов. Несмотря на большую работу, проделанную для улучшения
условий токосъема на троллейбусе, и достигнутые результаты, пока еще
не удалось полностью устранить сходы токоприемников с контактных
проводов;
2)	троллейбус имеет более высокий удельный расход электрической
энергии и все еще более высокую себестоимость пассажирских перевозок,
чем трамвай*;
3)	провозная способность троллейбуса (без учета сочлененных трол-
лейбусов) ниже, чем трамвая.
Преимущества троллейбуса по сравнению с автобусом-.
1)	для движения троллейбуса расходуется электрическая энергия,
вырабатываемая на тепловых электростанциях при сжигании угля, торфа
и других видов твердого топлива, а также производимая на гидроэлектро-
станциях. Автобус расходует весьма ценное жидкое топливо;
2)	троллейбусы при движении не загрязняют воздух, что имеет боль-
шое значение для благоустройства городов. Автобусы выделяют большое
количество продуктов сгорания, загрязняя ими воздух городов;
3)	движение троллейбуса происходит бесшумно. Несмотря на значи-
тельное улучшение конструкции глушителей, движение автобуса сопровож-
дается значительно большим шумом;
4)	тяговый электродвигатель троллейбуса более надежен в эксплуа-
тации и требует меньшего ухода, чем двигатель внутреннего сгорания
автобуса; это преимущество особенно сильно проявляется в зимнее время;
5)	срок службы троллейбусов значительно больше, чем автобусов;
6)	себестоимость пассажирских перевозок троллейбусным транспор-
том ниже, чем автобусным.
Недостатки троллейбуса по сравнению с,автобусом:
1)	троллейбусное хозяйство требует более высоких первоначальных
капиталовложений в связи с необходимостью сооружения подстанций и
контактной сети;
2)	троллейбус связан с контактной сетью и обладает поэтому значи-
тельно меньшей маневренностью, чем автобус;
3)	наличие специальных частей в узлах пересечения и соединения
отдельных линий контактной сети несколько снижает скорость движения
троллейбуса на этих участках по сравнению с автобусами;
4)	контактная сеть троллейбуса загромождает улицы и площади го-
родов.
При выборе и проектировании того или иного вида транспорта при-
нимаются во внимание его экономичность, провозная способность, скорость
* Ранее существовавший весьма значительный разрыв в себестоимости пассажиро-
перевозок трамваем и троллейбусом в последние годы резко уменьшился, а в некоторых
случаях полностью устранен. В городах Риге, Москве и других себестоимость трамвай-
ных и троллейбусных пассажирских перевозок стала почти одинаковой.
16
сообщения и другие показатели. При реконструкции центральных улиц
и проспектов городов во многих случаях решающее значение при выборе
вида транспорта имеет фактор благоустройства города.
Провозная способность зависит прежде всего от вместимости, частоты
движения и скорости сообщения троллейбуса. Вместимость подвижного
состава обычно определяют, исходя из количества мест для сидения и нор-
мального числа мест для стоящих пассажиров. Среднее количество мест
для стоящих пассажиров принимают из расчета 3—5 человек на 1 м2 свобод-
ной площади пола кузова.
Вместимость подвижного состава современных типов при среднем
наполнении составляет:
для трамвайных двухосных вагонов — от 50 до 80 мест;
для трамвайных четырехосных вагонов — от 90 до НО мест;
для трамвайных поездов, состоящих из двух двухосных вагонов,—
от 100 до 160 мест;
для одноэтажных троллейбусов — от 40 до 90 мест;
для двухэтажных троллейбусов — от 70 до 140 мест;
для сочлененных троллейбусов — от 100 до 160 мест;
для одноэтажных автобусов — от 15 до 75 мест.
Максимально возможная частота движения, т. е. количество единиц
подвижного состава, пропускаемых за 1 ч в одном направлении при бла-
гоприятных.условиях, достигает для трамвайных поездов — до 90 единиц,
для троллейбусовдо 110 единиц и для автобусов (в одну линию)—до
120 единиц.
Наибольшее количество пассажиров, которое может быть перевезено
за 1 ч в одном направлении, составляет: при трамвайных одиночных ваго-
нах — от 8000 до 12 000, а при двухвагонных поездах, составленных из
четырехосных вагонов — до 18 000 человек; при троллейбусных и автобус-
ных перевозках — от 4000 до 10 000, а при сочлененных троллейбусах
повышенной вместимости и двухэтажных — до 12 000—14 000 человек.
Наибольшую эксплуатационную скорость в условиях городского дви-
жения имеет автобус (16—20 км/ч) как самый маневренный вид транспорта,
затем троллейбус (15—18 км/ч) и на последнем месте трамвай (14—16кл</ч).
Выбор вида транспорта зависит от ряда факторов. В большинстве
случаев решающим оказываются экономические показатели, получаемые
путем сравнительного расчета различных вариантов, фактор благоустрой-
ства города, а также размеры ожидаемых пассажиропотоков.
Существенное влияние на выбор вида транспорта оказывают местные
условия: энергетические возможности, планировка города, профиль пути,
качество дорожных покрытий и т. д.
Так, троллейбусное движение в СССР организуется в первую очередь
в крупных и средних городах, имеющих достаточную энергетическую базу,
усовершенствованные дороги и относительно легкий профиль пути (наиболь-
шие значения подъемов и уклонов находятся в пределах от 6 до 9700). С 1959 г.
троллейбусное движение организовано на междугородной линии Симферо-
поль— Алушта, а с 1961 г. — Симферополь—Ялта протяженностью
около 95 км.
Наряду с перевозками пассажиров троллейбусный транспорт в ряде
случаев, в частности в Москве, используется для грузовых перевозок.
При этом снижаются себестоимость грузоперевозок и расход жидкого
топлива автомобильным транспортом. Широкое распространение троллейбус-
ного транспорта в городах СССР создает более благоприятные гигиени-
ческие условия в связи с уменьшением загрязнения воздушного бас-
сейна.
В условиях социалистического планового хозяйства широко практи-
куется совместная эксплуатация различных видов транспорта. При пра-
вильном сочетании их достигается наиболее удобное обслуживание насе-
ления городов.
17
§ 6. Развитие конструкции троллейбусов
Подвижной состав троллейбусного транспорта совершил эволюцию
от примитивной повозки с токоприемной кареткой до•современного обте-
каемого цельнометаллического комфортабельного троллейбуса.
Начальный период развития троллейбуса, завершившийся к первой
мировой войне 1914 г., не показал заметных преимуществ безрельсового
электрического транспорта, главным Образом вследствие технического
несовершенства его подвижного состава. Троллейбусы на первом этапе их
развития выполнялись с двухосными шасси, на раме, которых обычно монти-
• ровался кузов деревянной конструкции длиной 5—5,5 м, шириной около
1,8 м и вместимостью 20—25 мест,, из которых 10—15 мест были предназ-
начены для сидения. Вначале применялись деревянные колеса с железными
ободами, а затем — железные колеса с массивными резиновыми шинами.
Мощность тяговых электродвигателей (в то время обычно постоянного
тока и последовательного возбуждения) колебалась от 10 до 25 кет.
Электродвигатели подвешивались .под кузовом, троллейбуса в его
средней части в поперечном и продольном направлениях по отношению
к оси машины. Передача вращающего момента от электродвигателя к ве-
дущим колесам осуществлялась при помощи цепной или червячной переда-
чи. Иногда применялась трамвайная подвеска электродвигателей с зубча-
той передачей, а в некоторых троллейбусах электродвигатели были уста-
новлены на втулках задних колес (а иногда и передних)..
Токосъем в большинстве систем троллейбусов осуществлялся с по-
мощью контактных тележек. В одних случаях токосъемные тележки пе-
ремещались по’ контактным проводам движущимися троллейбусами, в дру-
гих — при помощи специальных электродвигателей, работавших синхронно
с тяговыми электродвигателями. В последнем случае тележки передви-
гались по контактным проводам впереди троллейбусов собственным ходом.
В некоторых системах контактные провода были расположены друг над
другом, что вызвало соответствующее изменение конструкции токосъем-
ной тележки.
Несовершенство токоприемников тележечного типа было одной из
важнейших причин, задерживавших развитие троллейбусного транспорта.
В связи с этим Маке Шиманн отказался от тележечного токосъема и
ввел двухштанговые токоприемники, вначале с контактными головками
роликового, а впоследствии скользящего типа, как с контактными встав-
ками, так и без них. Он же попытался применить одйоштанговый двух-
контактный токоприемник, который, однако, заметного распространения
не получил.
Первые троллейбусы имели непосредственное управление при помощи
силового контроллера. Контроллер силовой цепи приводился в действие
водителем посредством рукоятки, как.это имеет место в некоторых типах
трамвайных вагонов до настоящего времени. Помимо ручного управления
контроллером,, водитель должен был соответственно изменять направле-
ние движения троллейбуса с помощью рулевого управления.
.Вес первых троллейбусов вместе с электрооборудованием (которое
почти без изменения было заимствовано у трамвайных вагонов) в ненагру-
женном состоянии достигал 3,5 т. Максимальная техническая скорость
троллейбусов в 1904—1906 гг. составляла 18—22 км/ч, а в 1906—1912 гг.—
30—35 км/ч. Расход электроэнергии колебался от 0,3 до 0,7 кет • ч/маш-км
или от 100 до 160 вт-ч/т-км. Торможение троллейбуса осуществлялось
как посредством механического, так и электрического (реостатного) тор-
мозов.
Второй период развития троллейбусного транспорта начался после
л 1920 г. на базе возросшей техники автомобилестроения и усовершенствова-
ния электротягового оборудования. В основу усовершенствования подвиж-
ного состава безрельсового электрического транспорта были положены
18	
конструкции кузовов и ходовых механизмов автобусов. Вместимость трол-
лейбусов увеличилась до 30—40 мест для сидения, значительно усовер-
шенствована была конструкция тяговой передачи, в состав которой вве-
дены карданный вал, редуктор и полуоси. При заимствовании конструкции
-механизмов автобусов и автомобилей учитывались особенности тяговых
электродвигателей, допускающих значительные перегрузки, особенно при
разгоне и при электрическом торможении. В тех случаях, когда это обстоя-
тельство не учитывалось, отдельные механизмы троллейбусов, и в первую
очередь механизмы и детали тяговой передачи, оказывались недостаточно
работоспособными и износостойкими. Как и автобусы, троллейбусы стали
снабжаться пневматическими шинами. В усовершенствованных троллей-
бусах получили применение как.двухосные, так и трехосные низкорамные
шасси. Кузова стали изготовлять с двумя, а в отдельных конструкциях —
с тремя дверями, чтобы обеспечить, быстрый обмен пассажиров на оста-
новке. В небольших троллейбусах двери устраивались посередине
кузова.
Увеличение вместимости троллейбусов и повышение скорости их дви-
жения до 40—50 км/ч потребовали увеличения мощности тяговых электро-
двигателей до 35—50 кет, а в некоторых случаях — установки двух дви-
гателей на один троллейбус (мощностью по 25—37 кет). В связи с увели-
чением длины и ширины кузова, а также с развитием механического и
электрического оборудования увеличился собственный вес подвижного
состава для малых троллейбусов до 5,5—6 т, а средних и больших — до
7—9 т. 
Непосредственное электрическое управление троллейбусами было за-
менено косвенным: громоздкий и неудобный силовой контроллер был за-
менен контроллером цепей управления, приводимым в действие с помощью
педали.
Наряду с двигателями последовательного возбуждения стали применять
тяговые электродвигатели смешанного возбуждения, что дало возможность
ввести рекуперативное электрическое торможение, значительно облегчив-
шее регулирование скорости движения и в ряде случаев обеспечивающее
экономию электрической энергии.
Проведенные улучшения в устройстве троллейбусов, а также: значи-
тельные усовершенствования,, достигнутые в конструкции токоприемников
и спецчастей контактной сети, существенно расширили возможности при-
менения троллейбусного транспорта, который занял прочное место как
средство массовых городских пассажирских перевозок.
Первые троллейбусы отечественного изготовления типа ЛК, положив-
шие начало применению безрельсового электрического транспорта в СССР,
имели существенные недостатки.
Их кузова были громоздкими, не имели обтекаемой формы, тяговая
электроаппаратура располагалась в отдельных ящиках несовершенной
конструкции, под кузовом, что оказалось неудачным. При атмосферных
осадках, особенно в период снеготаяния, в электрические аппараты попа-
дала вода. Это приводило к их загрязнению, ухудшению электрической
изоляции и, следовательно, увеличению утечки тока. В таком состоянии
троллейбусы были небезопасны для пассажиров и часто простаивали на
линии из-за неисправности высоковольтной аппаратуры.
Слабым местом первых отечественных троллейбусов являлась также
тяговая передача — карданный вал, редуктор и полуоси. Тормозная си-
стема была малоэффективна и не отвечала предъявляемым к ней требова-
ниям. Размеры пневматических шин не соответствовали воспринимаемой
нагрузке, вследствие чего троллейбусы часто простаивали и имели весьма
низкий срок службы.
В августе 1936 г. Ярославский автомобильный завод начал выпуск
более совершенных троллейбусов ЯТБ-1.
Троллейбус ЯТБ-1 имел специальное троллейбусное шасси и полу-
19
обтекаемый деревянный кузов. Тормозная система приводилась в действие
сжатым воздухом от специального компрессора, а также центральным
(трансмиссионным) тормозом, действующим на тяговую передачу. В ка-
честве редуктора была применена червячная пара, обеспечивающая бес-
шумную работу тяговой передачи. Увеличенный размер пневматических
шин повысил их эксплуатационную надежность. Оборудование и отделка
пассажирского помещения троллейбуса ЯТ.Б-1 создавали большие удобства
для пассажиров. Высоковольтная электрическая аппаратура располага-
лась внутри троллейбуса во встроенных в передней части кузова шкафах.
Электрическая схема, примененная на троллейбусе ЯТБ-1, позволяла
лучше использовать тяговые свойства электродвигателя и осуществлять
рекуперативное и реостатное торможение.; Кабины в троллейбусе не было.
Место водителя в передней части пассажирского, помещения отделялось
занавеской. Низкая посадка кузова создавала лучшие условия для входа
и выхода пассажиров.
В троллейбусе ЯТБ-1 были предусмотрены: механическое открывание
и закрывание дверей при помощи сжатого воздуха, пневматический при-
вод стеклоочистителя, электрические стеклообогреватели, улучшенное ос-
вещение пассажирского помещения и др.
Однако, несмотря на значительные улучшения, внесенные в конструк-
цию троллейбуса ЯТБ-1, и этот тип машины скоро перестал удовлетворять
растущим требованиям к подвижному составу городского транспорта.
Одним из существенных недостатков оказался малый срок службы тяговой
передачи: карданного вала, червячного редуктора и полуосей. Поломка
и износ этих деталей чаще всего происходила при пользовании централь-
ным тормозом.
Высоковольтная электроаппаратура троллейбуса ЯТБ-1, расположен-
ная в передней части кузова, была плохо защищена от проникновения влаги
в дождливую погоду и в период снеготаяния, что вызывало неисправности
в работе аппаратов. Низковольтное электрическое оборудование (акку-
муляторная батарея и реле-регулятор), расположенное под кузовом, под-
вергалось воздействию влаги, а также повышенному загрязнению и вызы-
вало дополнительные простои троллейбуса. Отсутствие изолированной ка-
бины ухудшало условия работы водителя и т. д.	’
Некоторые из отмеченных недостатков были устранены на новом трол-
лейбусе ЯТБ-2 (выпуска 1937 г.). По внешнему виду и габаритным разме-
рам этот тип машины мало отличался от троллейбуса ЯТБ-1. В конструк-
цию же его был внесен ряд изменений.
В пассажирском помещении троллейбуса была устроена изолирован-
ная кабина водителя, что значительно улучшило условия вождения ма-
шины и позволило разместить в кабине высоковольтные электрические аппа-
раты, защитив их от проникновения влаги.
В тяговой передаче троллейбуса бьгл упразднен центральный тормоз,
а в связи с этим и промежуточный карданный вал. Замена центрального
тормоза колесным в значительной степени разгрузила тяговую передачу.
Однако эффективность механического тормоза с ручным приводом стала
значительно слабее.	'
При эксплуатации троллейбуса ЯТБ-2 и в этой модификации были
обнаружены отдельные недостатки: малая жесткость крыши под основа-
нием токоприемников вызывала прогиб крышевых дуг кузова. Имели
место также другие недостатки.
Следующей ступенью развития и технического усовершенствования
троллейбуса явилось создание Ярославским автозаводом двухэтажного
троллейбуса ЯТБ-3 с полуметаллическим кузовом сварной конструкции.
Он был выпущен в 1938 г.
Пассажирские помещения первого и второго этажей этого троллейбуса,
оборудованные мягкими диванами с плюшевой обшивкой, отличались боль-
шим комфортом. В отличие от предыдущих типов троллейбусов каркасы
20
Р диванов — легкие и изящные — были изготовлены из трубчатых профи-
<•/ лей эллиптического сечения и обладали достаточной прочностью.
( Первые двухэтажные троллейбусы имели одну четырехстворчатую
дверь для входа и выхода пассажиров, против которой располагалась
винтовая лестница, ведущая на второй этаж. При модернизации троллей-
е : буса была устроена вторая дверь. Двери открывались и закрывались во-
; дителем при помощи сжатого воздуха.
ь Троллейбус был снабжен тройной системой тормозов: пневматический
I и электрический тормоза с приводом от педали и механический колесный
Z. тормоз с ручным рычажным приводом.
L Создание троллейбуса с двумя ведущими осями позволило разгрузить
г тяговую передачу и обеспечить ее высокую работоспособность и износо-
j стойкость.
- В 1939 г. Ярославский завод выпустил троллейбус ЯТБ-4. Тяговое
> , электрооборудование для него, изготовленное заводом «Динамо», было
; однотипно с электрооборудованием двухэтажного троллейбуса, хорошо
зарекомендовавшим себя в эксплуатации. Более мощный тяговый электро-
/ двигатель (74 кет), чем на троллейбусах ЯТБ-1 и ЯТБ-2 (60 кзт), позволял
троллейбусу ЯТБ-4 развивать большие ускорения и скорости движения.
С Подверглоись зменению и управление тормозами. Управление рео-
' статным электрическим торможением было перенесено с правой педали
(педали контроллера) на левую (педаль пневматического тормоза.) В на-
чале своего перемещения левая педаль приводила в действие реостатный
электрический тормоз, а затем пневматический тормоз (при сохранении
их одновременного действия.)
Модернизация червячного редуктора значительно увеличила срок
его службы.
/ На троллейбусе был установлен двигатель-компрессор нового типа,
н выполненный в одном блоке.
Опыт, накопленный заводам и-изготовителями и эксплуатационными
троллейбусными предприятиями, позволил в 1940 г. выпустить модернизи-
рованную серию одноэтажных троллейбусов ЯТБ-4А, а затем опытную
машину типа ЯТБ-5, в конструкции которых был введен ряд новых усо-
вершенствований. Эти типы троллейбусов по внешнему виду имели незна-
' чительное отличие от предыдущих типоводноэтажных машин ЯТБ. Однако
значительные конструктивные усовершенствования кузова с применением
облегченных каркасов пассажирских диванов позволили добиться меньшего
 .собственного веса и удлиненного срока службы. Эти типы троллейбусов
имели более высокие динамические качества, электрическое оборудование
в них было размещено удобнее. Карданная передача снабжена фланцевыми
соединениями, позволяющими снимать карданный вал с троллейбуса без
его разборки,
В 1946' г. Тушинским троллейбусным заводом было освоено серийное
производство цельнометаллических троллейбусов МТБ-82 (рис. 1). По
сравнению с предыдущими образцами (ЯТБ-1, 2, 3, 4 и 4А) троллейбусы
МТБ-82 обладали следующими преимуществами:
1)	большая вместимость при более широком проходе между диванами
и более свободном входе и выходе. Троллейбусы старых типов (за исклю-
чением троллейбуса ЯТБ-3) имели меньшую вместимость и меньшее пас-
сажирское помещение, с узким проходом между диванами;
2)	цельнометаллический кузов троллейбуса МТБ-82 представляет со-
бой легкую конструкцию, которая при длительном сроке службы не тре-
бует частого ремонта (кузова троллейбусов старых типов имели тяжелую
деревянную конструкцию, выполненную из твердых пород дерева — дуба
и бука, отличались малым сроком службы и требовали частых ремон-
тов);
3)	помещение для пассажиров в цельнометаллическом троллейбусе
имеет хорошую отделку, лучшую естественную и искусственную освещен-
21
ность и более эффективную естественную вентиляцию, что особенно важно
для летнего периода эксплуатации.	;
В 1959 г. заводы им. Урицкого н «Динамо» им. С. М. Кирова создали
•опытный образец, а зртем установочную партию троллейбусов типа ЗИУ-5_
с цельнометаллическим кузовом несущей конструкции,, каркас которого
сварен из штампованных профилей конструкционной стали.
Троллейбус ЗИУ-5
(рис. 2) имеет закрытый
цельнометаллический ку-
зов с облегченной рамной
конструкцией. Полная
длина троллейбуса (по бу- :
ферам)— 11,830 м; пол- ,
ная ширина — 2,680 л; I
высота ненагр уженного
троллейбуса — 3,53 м; вес
в ненагруженном состоя-
нии — 9000 кг; общая
вместимость при макси-
мально допустимом напол-
Рис. I. Общий вид троллейбуса типа МТБ-82 нении 8 человек на 1 М2—
-	122" человека, общая вме-
стимость при 5 человеках на 1 м2 пола — 90 пассажиров. Число мест
для сидения — 35; мощность тягового электродвигателя смешанного воз-
буждения ДК-207А — 95 кет; конструктивная скорость (по двигателю)—
60 км/ч; среднее ускорение— 1,3—1,4 м/сек2; высота салона в прохо-
де— 2,1 м; ширина продольного прохода —0,66 м; высота пола троллей-
буса (под нагрузкой 8 человек на 1 м2 пола) от уровня дороги — 0,8 м;
высота подножки (под нагрузкой 5 человек’ на 1 м2 пола) — 0,32 м; ба-
за — 6,1 м; колея передних колес — 2,&м; колея задних колес— 1,9 м;
радиус поворота по наружной колее переднего колеса — 13,4 м.
, Рис. 2. Общий вид троллейбуса ЗИУ-5-
Вращающий момент от тягового электродвигателя передается на зад-
ние ведущие колеса через карданный вал, имеющий игольчатые подшипни-
ки и фланцевые соединения, двухступенчатый зубчатый редуктор с пере-
даточным числом 12 и полуоси.
Направление движения троллейбуса осуществляется передними уп-
равляющими колесами посредством рулевого механизма, имеющего гло-
боидальную червячную передачу и пневматический усилитель.
22
V
Кузов троллейбуса имеет две двери с увеличенным просветом по 1,2 м,
^расположенные впереди и позади базы. Задняя дверь — для входа пасса-
^жиров и передняя’— для их выхода. Обе двери поворотно-складного типа,
^имеющие электродвигательные приводы, управляемые из кабины водителя..
Внутри кузова имеются две^ металлические перегородки: одна из них
^’отделяет кабину водителя от пассажирского салона и имеет дверной проем
’•для сообщения этой кабины с салоном, а вторая установлена у сидения
кондуктора со стороны задней двери.
к/ Пассажирский салон снабжен электрическим освещением мощностью
|<980 вт с помощью плафонов, расположенных в две линии вдоль кузова
в основании его потолочного свода.
г' Повышенная освещенность салона в дневное время достигается увели-
ценными в ширину световыми проемами размеров 1360 X 883 см, имеющими
в верхней части по две вентиляционные форточки. Естественная венти-
^ляция может осуществляться также через четыре потолочных люка, от-
X крываемых или закрываемых по мере надобности.
; Обогревание салона в зимнее время производится теплом, выделяемым
' пускотормозными сопротивлениями с помощью их принудйтельной венти-
-V ляции.
На троллейбусе ЗИУ-5 применена система автоматического пуска
тягового электродвигателя с помощью группового контроллера, приводи-
 мого в действие серводвигателем. Получение различных режимов работы
.'. троллейбуса достигается с помощью контроллера управления, имеющего
- шесть положений.
•' Панели с контакторами* и реле расположены в кабине водителя.
Групповой реостатный контроллер расположен под кузовом троллейбуса,
'в средней его части, вблизи от пускотормозных сопротивлений.
/. Конструкция троллейбуса ЗИУ-5 является наиболее совершенной из
*' всех типов, выпускавшихся отечественной промышленностью. Этот тип
троллейбуса серийно выпускался с 1960 г.
Представляют интерес троллейбусы типа ТБС и МТБЭС, изготовлен-
ные заводом СВАРЗ на базе троллейбуса типа МТБ-82.
Повышенная естественная освещенность салона за счет остекления
" части крыши в значительной мере улучшила обозреваемость для пассажи-
. ров. Такое направление в развитии конструкции кузова троллейбуса поз-
; воляет не только повысить его комфортабельность, но и достигнуть неко-
?торого снижения веса.
В 1960 г. на базе серийного троллейбуса МТБ-82 изготовлена устано-
; вочная партия троллейбусов на повышенное напряжение 1200 в с двумя
тяговыми электродвигателями. Проект электрооборудования такого трол-
 лейбуса разработан заводом «Динамо» им. С. М. Кирова совместно с Ака-
 демией коммунального хозяйства им. К-Д- Памфилова.
- Значительные достижения в области конструкций троллейбусов имеют-
ся и в зарубежных странах, в частности в ЧССР.
В 1959 г. в СССР на линиях с тяжелым профилем-начата эксплуатация
 одноэтажных двухосных чехословацких троллейбусов типа Тр-8 и Тр-9
(рис. 3). Троллейбус. Тр-9 имеет следующую общую техническую характе-
ристйку: габаритная длина — 10,7 м, ширина — 2,5 м и высота (без токо-
приемников)2,86 м, минимальный радиус поворота (внутренний)—
11,6 м, база — 5,2 м, общая нормальная вместимость — 67 мест, в том числе:
мест для сидения— 19 и для стояния.— 48; вес троллейбуса в ненагру- ..
женном состоянии — 10 т\ тяговый электродвигатель лоследовательно-
, го. возбуждения типа AL2943 часовой мощностью ПО кет на 600 в; мак-
- симальная скорость 16,7 м/сек (60 км/ч), часовая — 7,5 м/сек (27 км/ч)’,
система управления неавтоматическая; тормозная система состоит из элект-
рического ножного тормоза, пневматического ножного тормоза, действую-
щего на все колеса, и механического ручного (стояночного), действующего
на задние колеса; часовая мощность электродвигателя компрессора —
23
2,7 кет', производительность компрессора 400 л! мин при 0,7 Мн1мг (7 а/п);
щелочная аккумуляторная батарея «Нифе» на напряжение 24 в и емкость
90 а*ч, обеспечивающая питание цепей управления, освещения и других
вспомогательных цепей.
, Троллейбус Тр-9 имеет цельнометаллический кузов несущей конструк-
ции, сваренный из специальных профилей, обшитых стальными листами.
С внутренней стороны кузов имеет деревянную обшивку. Мягкие сидения
снабжены пружинами и обшиты искусственной кожей. Все окна застеклены
безосколочным стеклом. Вентиляция кузова осуществляется посредством
двух вентиляционных люков и шести опускных окон (из общего числа 12).
Пост водителя расположен впереди, на левой стороне, и отделен стеклян-
ной перегородкой, расположенной за сидением, на высоте окон*
Рис. З.^Общий вид и планировка чехословацкого троллейбуса типа Тр-8 '
Передняя управляемая ось троллейбуса по концам имеет поворотные
кулаки, на осях которых установлены ступицы колес. Подвеска переднего
моста осуществлена с помощью двух продольных листовых рессор, на
которых установлены резиновые амортизаторы. Изменение направле-
ния движения передних колес достигается посредством рулевого управле-
ния с червячной передачей.
Задняя ведущая ось троллейбуса Тр-9 подрессорена листовыми рессо-
рами, воспринимающими и передающими тяговые и тормозные силы.
Передача вращающего момента от электродвигателя редуктора веду-
щей оси производится посредством упругого кардана и игольчатых шар-
ниров. Главная передача ведущего моста выполнена в виде трех редукто-
ров: одного одноступенчатого — центрального и двух одноступенчатых —
бортовых, расположенных у правого и’ левого задних колес.
Современное развитие конструкций троллейбусов за границей харак-
теризуется следующими тенденциями: автоматизация управления тяговы-
ми электродвигателями; облегченный вес кузова, а также механического и
электрического оборудования; повышенные скорости вращения и уменьшен-
ный вес тяговых электродвигателей; уменьшенные габариты отдельных
видов оборудования (контроллеров, контакторных панелей и пр.); приме-
нение легированных, антикоррозионных сталей для изготовления ку-
зова; значительное усовершенствование системы подвешивания кузова и
т. д. В Чехословакии эксплуатируются также трехосные троллейбусы.
24
Один из типов трехосных троллейбусов послевоенного производства
чехословацкой промышленности приведен на рис. 4. Длина троллейбуса
10,985 jw; ширина — 2,5 м\ высота — 3,47 м\ общее число мест при среднем
наполнении — 100. Вес троллейбуса в ненагружеином состоянии — 8,35 т.
Все тяговое электрооборудование, за исключением токоприемников, смон-
тировано непосредствено на шасси и имеет свободный доступ для техни-
ческого обслуживания. На троллейбусе установлен тяговый электродви-
гатель смешаного возбуждения мощностью 120 кет. Электрическое управ-
ление электродвигателем косвенное, автоматическое. Максимальная уста-
новившаяся скорость — 18 м/сек (65 км/ч).
Рис. 4. Общий вид трехосного чехословацкого троллей-
буса
Трехосный троллейбус другого типа оборудован четырьмя тяговыми
электродвигателями последовательного возбуждения мощностью по 25 кет
каждый. Электродвигатели имеют непосредственное соединение с задними
ведущими колесами. Электрическое управление тяговыми электродвигате-
лями косвенное, неавтоматическое.
В целях повышения провозной способности троллейбусного транспор-
та в последние годы в некоторых странах (Италия, Франция, Швеция, ФРГ,
Швейцария и др.) спроектированы, построены и эксплуатируются трол-
лейбусы повышенной вместимости шарнирио-сочлененного типа. В ка-
честве примеров приводятся некоторые сведения об этих троллейбусах.
Французской фирмой «Ветра» выпущено несколько четырехосных
троллейбусов, состоящих из передней трехосной секции, снабженной тя-
говым электродвигателем смешанного возбуждения 147 кет (200 л. с.),
и задней одноосной секции, шарнирно соединенных между собой. Общая
длина такого троллейбуса — 18,6 м, вместимость (с учетом перегрузки) —
около 200 пассажиров, установившаяся скорость на горизонтальном участ-
ке пути достигает 15 м/сек (55 км/ч).
Сочленение передней и задней секций выполнено на уровне пола с
помощью центрального шарнира, образуемого круглой платформой, рас-
положенной между двумя гибкими простенками кузова. Гибкие части
бортов кузова допускают взаимное перемещение секций троллейбуса на
угол до 33—34°. Кузова секций безрамной (несущей) конструкции. Борта
выполнены из ребристого листового металла и как бы образуют главные
лонжероны.
Передняя ось моторной секции является направляющей (управляемой),
а две задние — ведущими, связанными между собой при помощи диффе-
ренциала.
Задняя секция представляет собой полуприцеп, опирающийся своей
передней частью на кузов передней секции. Положение колес оси этой
25
секции определяется относительным перемещением обеих частей кузова;
благодаря регулируемой системе управления ход колес оси полуприцепа
на поворотах в точности согласуется с ходом колес задней пары осей пе-
редней секции. По имеющимся сведениям, такая конструкция допускает
устойчивое движение троллейбуса с большой скоростью без возникнове-
ния зигзагообразного качения колес.
Троллейбус снабжен пневматической тормозной системой, приводящей
в действие колесные тормозные устройства всех четырех осей. Кроме того,
применяется электрическое рекуперативное и реостатное торможение.
Открывание и закрывание четырех дверей троллейбуса производится
при помощи электропневматических устройств. Для освещения салона
применяются боковые светящиеся рампы, размещенные в основании пото-
лочного свода и состоящие из люминесцентных трубчатых ламп. Каждая
группа из трех ламп в ряду питается от контактной сети постоянным током
от рабочего напряжения 600 в через посредство стабилизирующего сопро-
тивления. Вспомогательное и аварийное освещение питается от аккуму-
ляторной батареи напряжением 12 в.
Итальянской фирмой «Штанга» изготовляются трехосные троллейбусы
сочлененного типа. Троллейбус эксплуатируется в Риме и имеет сле-
дующие данные: наружная длина — 18,3 At; наружная ширина — 2,5 м;
высота — 3,03 м; колея колес передней оси — 2,05 At; колея колес средней
и задней осей— 1,842 At; высота до уровня пола (в нагруженном состоя-
нии) — 0,83 м; расстояние между осями — 6,7 м; мест для сидения — 51;
мест для стояния — 100; радиус поворота по средней оси — 11 At; вес в
неиагруженном состоянии — 14 пг.
Троллейбус состоит из двух секций, одна из которых (передняя) имеет
две оси, а вторая (задняя) — одну ось. Передняя часть рамы задней сек-
ции шарнирно сочленена с задней частью рамы передней секции и опи-
рается на нее. Герметическое соединение передней и задней секций осу-
ществляется в зоне сочленения при помощи жесткого тамбура. Для быстрого
обмена пассажиров на остановках кузов троллейбуса имеет три широкие
двустворчатые двери, открывающиеся внутрь. Задняя дверь служит для
входа пассажиров, а средняя и передняя двери — для выхода.
Открыванием и закрыванием передней двери управляет кондуктор,
а задней дверью — водитель. Средняя дверь открывается автоматически,
при вступлении пассажира на подножку. Следует заметить, что автомати-
ческое открывание и закрывание средней двери возможно только на оста-
новке, в результате включения водителем автоматического управления
дверью.
Рабочее место кондуктора троллейбуса находится посередине задней
секции кузова, где имеется достаточно большая зона для размещения только
что вошедших пассажиров. В часы пик пассажиры могут обслуживаться
двумя кондукторами.
Направление движения троллейбуса осуществляется при помощи пе-
редних и задних управляемых осей. Поворот колес синхронизирован таким
образом, что задние колеса следуют точно по следу колес средней оси.
Такая конструкция механизма управления сочлененным троллейбусом поз-
воляет обеспечить минимальный радиус поворота — около 11 м.
Троллейбус снабжен двумя тяговыми электродвигателями постоянного
тока с часовой мощностью по 50 кет каждый. Тяговые электродвигатели
расположены на средней и задней ведущих осях^ В результате такого рас-
положения электродвигателей передняя и задняя секции имеют самостоя-
тельные приводы, что почти полностью освобождает механизм шарнирного
сочленения от передачи силы тяги и торможения, а -также обеспечивает
возможность создания наиболее надежной конструкции узла сочле-
нения.
Применяемая автоматическая миогоступенчатая система пуска обес-
печивает достаточную плавность хода при трогании и разгоне. Установив-
26
шаяся скорость движения по ровному пути составляет около 14 м/сек
(5.1 км/ч).	. i
Обществом,Альфа-Ромео (Италия) изготовлен пятиосный сочлененный
троллейбус вместимостью до 210 пассажиров. Общая длина этого троллей-
буса’19 м; собственный вес— 19 т\ вес с пассажирами 3.1,5 т. Передняя
ось управляемая, а средняя и задняя (передней секции) — ведущие.
Обе оси задней секции — только управляемые. Встречаются также и
другие разновидности конструкций троллейбусов сочлененного типа.
Исследования кафед-
ры электрического тран-
спорта МЭИ* показали
целесообразность изготов-
ления троллейбусов повы-
шенной вместимости шар-
нирно-сочлененной конст-
рукции и для СССР. По
решению исполкома Мос-
совета, ЦКБ Управления
пассажирского транспорта
и МЭИ разработали кон-
струкцию и электрические
схемы, а СВАРЗ в 1959 г.
изготовил первые отечест-
Рис. 5. Общий вид четырехосного троллейбуса
шарнирно-сочлененного типа ТС отечественного
производства
венные троллейбусы шар-
нирно-сочлененного типа
ТС (рис. 5).
Одноэтажный четырех-
осный троллейбус типа ТС имеет одну ведущую ось, вторую по ходу.
Сочлененный кузов рассматриваемого троллейбуса состоит из передней н
задней секций цельнометаллической конструкции. Общая габаритная дли-
на кузова 17,5 м и ширина (по обтекателям колес) —2,7 м. Радиус пово-
рота по переднему углу кузова — 14 м. Максимальная вместимость соч-
лененной машины ТС достигает 200 чел. Для 45 пассажиров в салоне
имеются места для сидения. Общий вес троллейбуса в ненагруженном
состоянии 16 т, а при полной нагрузке достигает 30 т.
Троллейбус ТС приводится в движение двумя тяговыми электродвига-
телями последовательного возбуждения (на напряжение 550 в), имеющими
при часовом режиме мощность по 100 кет. При нормальном наполнении
100 человек максимальная установившаяся скорость троллейбуса ТС на
площадке составляет около 17 м/сек (60 км/ч), ускорение— 1,1 м/сек2.
Вращающие моменты от электродвигателей передаются на редукторы ве-
дущего моста посредством двух карданных валов. Электрическая схема
троллейбуса обеспечивает автоматический пуск и реостатное электрическое
торможение с помощью группового реостатного контроллера, приводимого
в действие серводвигателем под контролем реле ускорения и замедления.
Питание цепей управления и ряда вспомогательных цепей осуществляется
от аккумуляторной батареи 24 е, получающей постоянный подзаряд от
генератора.
Троллейбус ТС имеет три вида тормозов: механический колесный с
гидропневматическим приводом, механический трансмиссионный с ручным
приводом и электрический реостатный.
В рассматриваемом типе троллейбуса сочленение двух секций осуществ-
ляется посредством следующих основных узлов: а) механизма поворотно-
сцепного шарнира, осуществляющего силовое соединение передней части
кузова с полуприцепом; б) гибкого сочленения двух секций кузова и
1 * Внесено в Книгу государственной регистрации (удостоверение № 13730) с
приоритетом от 13 июня 1959 г.
27
сочленения соединительной части пола, обеспечивающих пассажирам нор-
мальный переход из одной части салона в другую; в) специального устрой-,
ства, обеспечивающего минимальное перемещение зоны сочленения отно-
сительно передней и задней секций кузова.
Обе оси полуприцепа, управляемые посредством механизма поворота,
действуют в зависимости от величины угла взаимного перемещения сек-
ций кузова.
Этот тип сочлененного троллейбуса повышенной вместимости являет- ;
ся перспективным для городского транспорта наших крупных городов.
Наряду с троллейбусами типа ЗИУ-5 и сочлененным существует
потребность также в троллейбусах средней вместимости — на 50—60 че-
ловек, применение которых целесообразно для линий с относительно не-
большими пассажиропотоками.
Существующий уровень техники позволяет наметить пути последую-
щего развития некоторых основных узлов троллейбуса.
Дальнейшее усовершенствование конструкций троллейбуса должно
быть направлено прежде всего на снижение веса в расчете на 1 м2 полезной
площади кузова.
Это может быть достигнуто главным образом путем широкого приме-'
нения высоколегированных сталей, легких сплавов и особено пластмасс.
В частности, могут быть созданы новые конструкции кузовов, а также
отдельных узлов и деталей механического оборудования, выполненных
полностью или в значительной степени из полимерных материалов.
Существуют также большие возможности для совершенствования
упрощения и облегчения электрооборудования; двигателей — за счет при-
менения магнитных материалов с уменьшенными потерями и кремнийорга-
нической изоляции; пускорегулирующей аппаратуры — за счет усовер-
шенствования отдельных узлов и создания новых систем управления.
В частности, большие преимущества может представить применение бес-
контактной системы управления. Эта система позволяет существенно сни-
зить расход электроэнергии (за счет уменьшения потерь при пуске),
повысить динамические качества электрического подвижного состава,
упростить монтаж и обеспечить высокую плавность пускового процесса.
Должна быть усовершенствована также тяговая передача (которая
является одним из наиболее ответственных узлов троллейбуса) в направле-
нии значительного повышения к. п. д., увеличения срока службы (про-
бега до 400—500 тыс. км), обеспечения бесшумности работы, а также упро-
щения конструкции и технологии изготовления. Следует ускорить внедре-
ние гидравлического усилителя рулевого механизма вместо пневматиче-
ского, примененного на троллейбусах ЗИУ-5.
Важное значение имеют знамена пневматического привода колесных
тормозных устройств, а также механизмов обслуживания кузова электро-
магнитными и .электродвигательными и полный отказ от применения на
троллейбусах сжатого воздуха.
Для улучшения условий вождения троллейбусов назрела необходи-
мость устанавливать и на отечественных троллейбусах автоматические
ловители'токоприемников, а также указатель величины отклонения трол-
лейбуса от оси контактных проводов на приборном щитке.
Глава 111
ПРИНЦИПЫ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Тип троллейбуса для конкретных условий работы выбирают в зависи-
мости от планировки города, величины пассажирских потоков, рельефа
^местности, наличия подъемов и уклонов, протяженности маршрутов и
других эксплуатационных показателей.
Заданным условиям эксплуатации должны соответствовать определен-
ные показатели, дающие возможность оценить качество троллейбуса. К ос-
новным его показателям относятся: вместимость, весовые характеристики,
осность, габариты, внутренние размеры кузова; проходимость и маневрен-
ность; динамические показатели и плавность хода; удельный расход элект-
рической энергии; комфортабельность.
§ 7. Вместимость троллейбуса и планировка кузова
Вместимостью называется общее количество мест для сидящих и
стоящих пассажиров при различной степени наполнения троллейбуса.
Следует различать нормальнее наполнение, а также среднее и макси-
мальное (в часы пиковой нагрузки). Разница в этих показателях состоит
в различной степени заполнения прохода стоящими пассажирами; при этом
количество мест для сидения остается неизменным.
При нормальном наполнении троллейбуса количество стоящих пас-
сажиров принимают из расчета три человека на 1 м2 свободной площади
пола, при среднем наполнении — пять человек и при максимальном напол-
нении в часы пик — восемь человек на 1 м2 свободной площади пола. Ве-
личина максимального наполнения троллейбуса ограничивается в первую
очередь неудобствами для пассажиров, а также размером пневматических
шин и надежностью рессорной подвески.
Вместимость троллейбуса — общее количество .мест для сидящих и
стоящих пассажиров
' Я-Х-ЬаЗ,	(1)
где А — количество пассажирских мест для сидения;
S — площадь пола кузова в проходе и на площадке, м2;
а — коэффициент наполнения прохода (количество стоящих пассажи-
ров на 1 м2 площади пола).
Вместимость является важнейшим показателем провозной способности
троллейбуса. Она зависит от размеров кузова — его длины и ширины —
й от планировки, определяемой расположением входных и выходных
дверей.
Расположение пассажирских сидений в троллейбусах бывает: а) дву-
стороннее поперечное; б) двустороннее продольное; в) двустороннее про-
дольно-поперечное.
При двустороннем поперечном размещении диванов применяются
двух- и одноместные сидения, в зависимости от ширины кузова. В современ-
ных троллейбусах с шириной кузова 2,6—2,7 м устанавливаются двух-
местные диваны (двустороннее поперечное расположение), между которыми
остается проход достаточной ширины.
Двустороннее поперечное расположение диванов в кузове обеспечива-
етнаибольшее количество мест для сидения и создает удобства для пассажи-
ров. Недостатком такого расположения диванов является некоторое огра-
ничение общей вместимости троллейбуса, так как площадь пола, занимае-
мая проходом, а следовательно, и количество мест для стоящих пассажи-
ров при этой планировке оказываются минимальными. С другой стороны.
29
уменьшение ширины прохода несколько затрудняет продвижение пасса-
жиров.
Основные типы отечественных троллейбусов имеют двустороннее по-
перечное расположение диванов (рис. 6), за исключением небольшой зоны
у задней входной двери, где поперечному расположению препятствуют
надколесные кожухи.
Двустороннее продольное расположение диванов при прочих равных
условиях позволяет повысить вместимость троллейбуса за счет увеличения
МТ5-92Д
ЗИУ'5
рТПППЯЖЖЗ)
Рис. 6. Планировка пассажирского помещения отечественных
троллейбусов с двусторонним поперечным расположением
диванов
количества мест для стоящих пассажиров, а также получить более свобод-
ные проходы. Одндко такая Планировка создает большие неудобства
для сидящих пассажиров-и значительно уменьшает количество мест для
сидения.
Троллейбусы могут иметь разное количество дверей: а) две двери
(входную и выходную); б) три двери (одну входную и две выходные, или
наоборот); в) одну дверь (входную^и выходную);
Размещение дверей может быть различным: впереди или позади перед-
ней и задней осей, а также в средней части кузова. В соответствий с дейст-
вующими правилами и размещением дверей посадка пассажиров в троллей-
бус производится через заднюю или переднюю дверь, а высадка — через
противоположную дверь.
В современных троллейбусах наибольшее распространение получила
планировка кузова с двумя дверями (входной и выходной), обеспечивающи-
ми нормальную смену пассажиров. На рис. .7 показаны три варианта ком-
поновки кузовов, снабженных двумя дверями.
Первый вариант (рис. 7, а) предусматривает вход через переднюю дверь,
расположенную впереди передней оси. При такой комцоновке кузова зад-
ний свес его получается почти равным переднему. В этом случае возможно
размещение двигателя и другого электрооборудования в задней части
троллейбуса без нарушения правильного распределения веса по осям.
Второй вариант (рис. 7, б) предусматривает вход через заднюю дверь,
расположенную позади задней оси. При такой компоновке кузова задний
свес получается больше переднего и расположение электрооборудования
в задней части кузова затрудняется в связи с перегрузкой задней оси.
Второй вариант расположения дверей осуществлен на всех серийных трол-
лейбусах МТБ-32 отечественного производства.
30
Рис. 7. Схемы расположения дверей в кузове
троллейбуса по отношению к его осям:
а — впереди осей; б — позади осей; в — вне базы троллей-
буса
В третьем варианте, выполненном на троллейбусе ЗИУ-5 (рис. 7, в),
входная и выходная двери расположены за пределами базы.
К достоинствам первого варианта расположения дверей относятся:
возможность обслуживания троллейбуса одним водителем без кондуктора;
более Полное использование площади пола под пассажирские места, что
•улучшает коэффициент использования веса троллейбуса; возможность со-
средоточения почти всего электрического оборудования в заднем отсеке
йузова.
Недостатком этого варианта является расположение дверей впереди
колес, что создает опасность для пассажиров в момент отправления
троллейбуса с остановки, осо-
бенно при большой загрузке
городского транспорта, а так-
же вызывает некоторые не-
удобства для стоящих пас-
сажиров.
Расположение кузова и
дверей по второму варианту
безопаснее для пассажиров,
но лишено преимуществ пер-
вого варианта.
При первом варианте
размещения дверей и входе
сзади в задней части кузова
получается как бы мертвое
пространство и создаются
противоположно направлен-
ные потоки пассажиров, что
заметно уменьшает наполне-
ние кузова и увеличивает
-время стоянки на промежу-
точных остановках.
Третий вариант компо-
новки обладает преимущест-
вами первого и второго ва-
риантов, но создает трудности в достижении правильного распреде-
ления веса между передней и задней оскми, а также некоторую опасность
для пассажиров, выходящих или входящих через переднюю дверь в момент
трогания.
В некоторых зарубежных троллейбусах, а также в отечественном трол-
лейбусе шарнирно-сочлейенного типа кузовы имеют по три и четыре двери.
Количество дверей и их расположение в кузове, количество осей и
наличие кабины водителя оказывают существенное влияние на планировку
кузова троллейбуса, его вместимость и комфортабельность. Принятая
планировка кузова — весьма важный фактор, определяющий его компо-
новку.
§ 8. Весовые показатели и осность троллейбуса
Весовые показатели троллейбуса характеризуются; а) полным ве-
сом троллейбуса в нагруженном состоянии; б) весом троллейбуса в не-
нагруженном состоянии (собственный вес)'; в) распределением веса
троллейбуса по осям в нагруженном и ненагруженном состоянии; г) соб-
ственным весом троллейбуса, приходящимся на 1 м2 площади пола;
д) коэффициентом использования веса троллейбуса.
Полный вес троллейбуса
Gn — G + nq,	(2)
где G — вес троллейбуса в ненагруженном состоянии, кг;
31
п — количество пассажиров (включая обслуживающий персонал);
q— вес одного пассажира, в среднем принимаемый равным 70 кг.
Собственный вес троллейбуса зависит от его размеров, типа, вмести-
мости, конструкции, материалов, применяемых для изготовления трол-
лейбуса; он колеблется в пределах от б до 10 т для одноэтажных, от
9 до 13 т для двухэтажных троллейбусов йот 10 до 16 т для троллейбусов
шарнирно-сочлененного типа.
Распределение веса троллейбуса по осям обусловливает определенное
соотношение весов, приходящихся на задние и передние мосты. Рекомен-
дуется следующее соотношение долей веса: 65—67% на заднюю ось и 35—
33% на переднюю ось.
Значительное отклонение от этого соотношения может привести к
перегрузке отдельных колес и неправильной работе пневматических шин,
а также другого оборудования. Поэтому при проектировании троллейбуса
и размещении его оборудования учитывают не только желательную пла-
нировку пассажирского помещения и расположение дверей, но также рас-
пределение веса по осям и колесам.
Собственный вес троллейбуса, приходящийся на 1 м2 площади пола,
в известной степени характеризует уровень развития техники троллейбусе-
строения: чем ниже этот показатель, тем совершеннее конструкция кузова
н оборудования.
Цельнометаллические троллейбусы безрамной конструкции (с несущим
кузовом) дают наиболее низкие значения удельного веса. Более легкий
троллейбус требует тяговый электродвигатель меньшей мощности, расхо-
дует меньше электрической энергии на движение и, следовательно, более
экономичен в эксплуатации. В табл. 3 приведены весовые показатели трол-
лейбусов.
Таблица 3
Весовые показатели троллейбусов отечественного и чехословацкого производства
Троллейбус	Собственный вес, кг	Количество мест для сидения	Вес на 1 мг площади ку- зова, кг	Примечаем
ЯТБ-3	10 740	72	440	Двухэтажный
МТБ-82Д	8 800	40	328	С цельнометаллическим
				кузовом
ЗИУ-5 .	9 000	35	320	То же
ТС-2	16000	45	362	Сочлененный
Тр-9	8 890	42	364	Производство ЧССР
Тр-11	8 350	37	—	То же
Таблица показывает, что цельнометаллические троллейбусы ЗИУ-5
из всех типов одноэтажных троллейбусов отечественного производства
имеют наиболее низкие удельные весовые показатели.
Коэффициентом использования веса троллейбуса у называется отноше-
ние веса пассажиров при нормальной нагрузке (с учетом стоящих пассажи-
ров 3 человека на 1 м2) к весу троллейбуса в ненагруженном состоянии,
Величина коэффициента использования веса современных троллейбу-
сов достигает следующих значений:
для одноэтажных троллейбусов 0,5—0,65;
для сочлененных троллейбусов 0,6—0,75;
для двухэтажных троллейбусов 0,7—0,8.
32
У троллейбуса МТБ-82 коэффициент равен 0,52, у троллейбуса
^•ЯТБ-3 — 0,75, у троллейбуса ЗИУ-5 — 0,54 и.у сочлененного троллей-
буса ТС — 0,42.
' Чем выше значение коэффициента v?g при прочих равных условиях,
’тем совершеннее конструкция троллейбуса и тем рациональнее исполь-
? зуются материалы.
- Однако необходимо иметь в виду, что увеличение коэффициента ис-
^пользования веса за счет более плотного размещения сидений, уменьшения
>их размеров или увеличения количества мест для стоящих пассажиров
/путем введения, например, продольных сидений снижает комфортабель-
ность троллейбуса.
I । , Существенное облегчение веса троллейбуса достигается при использо-
вании легированных сталей, легких сплавов и пластмасс.
*, Количество осей в троллейбусе оказывает существенное влияние на
^его конструкцию, планировку и эксплуатационные качества. Например,
Г в троллейбусах большой вместимости с одной ведущей осью встречаются
'’затруднения при выборе конструкции редуктора, поскольку в нем возни-
t кают в этом случае большие усилия. Для передачи высоких нагрузок одним
^ редуктором требуется значительное увеличение габаритных размеров этого
механизма. Ограниченность габаритов вынуждает иногда конструкторов
f принимать решения, не удовлетворяющие требованиям достаточно высо-
'Кой износостойкости механизма. В троллейбусах с одной ведущей осью
возникают также трудности при выборе размеров пневматических шин зад-
?<них колес.
В троллейбусах с двумя ведущими мостами можно более удовлетвори-
тельно; решить вопросы, связанные с выбором конструкции редукторов и
размеров пневматических шин. Однако увеличение количества орей услож-
ч йЯет конструкцию шасси,'несколько увеличивает собственный вес и удо-
> рожает троллейбус.
Оптимальное решение вопроса при определении осности троллейбуса
является весьма ответственной задачей конструкторов.
§> 9. Габаритные показатегн и внутренние размеры троллейбуса
 - К габаритным показателям троллейбуса относятся:
. а) наибольшая внешняя длина, ширина и высота:
б) база троллейбуса;	' ‘ .
> в) база задней тележки (трехосных троллейбусов);
г) колея;
д) передний и задний свесы.
' Основные габаритные размеры троллейбусов приведены на рис. 8
и в^табл. 4.	.	
Наибольшая длина троллейбуса (см. Ж на рис. 8) обычно указывается
£.с учетом буферов кузова. Она обусловливается типом, вместимостью и
количеством осей троллейбуса. Для троллейбусов обычных типов длина
. колеблется в пределах от 7 до 13 м. Длина сочлененных троллейбусов
^ достигает 19 М.
’ Полная ширина троллейбуса (см. Б на рис. 8) указывается с учетом
обтекателей колес. Ширина, так же как и длина, зависит от типа и вмести-
г мости троллейбуса и обычно составляет от 2,5 до 2,7 м.
. Высота троллейбуса приводится с учетом электрического оборудо-
вания, расположенного на крыше, и без его учета (см. Г и Д на рис. 8).
В некоторых случаях высота показывается в нагруженном и ненагружен-
у но^г состоянии троллейбуса. Высота современных ненагруженных трол-
лейбусов без учета крышевого электрического оборудования составляет:
для одноэтажных троллейбусов — от 2,5 до 3,0 м, для двухэтажных —
 от 4,5 до 4,9 м.
2 И. С. Ефремов	33.
Базой троллейбуса (см. L на рис. 8) называется расстояние между его
передней и задней осями. Если троллейбус имеет две задние (ведущие) J
оси, то его базой называют расстояние от передней оси до середины расстоя- |
ния между средней и задней осями. Для троллейбусов различных типов !
база колеблется от 4,5 до 7,5 я.	•	\
Базой тележки троллейбуса называется расстояние между его задними
осями. База тележки современных трехосных троллейбусов составляет
1,15—1,35 м, в зависимости от размера шин.	'
Рис. 8. Основные габаритные размеры троллейбусов
Под передней или задней колеей троллейбуса (см. В на рис. 8) понимают
расстояние между средними продольными плоскостями соответственно
передних или задних шин, а при сдвоенных колесах — между их середи-
нами (см. А на рис. 8). Колея троллейбуса составляет около 2,0 м.
Из внутренних размеров кузова троллейбуса существейное значение
имеют:
а)	внутренняя длина и ширина кузова (площадь пола);
б)	высота в проходе;
в)	шаг сидений;
г)	длина дивана (двухместного, одноместного и др.);
д)	ширина подушки дивана;
е)-максимальная ширина прохода-между диванами;
ж) высота пола от уровня дорожного покрытия (обычно прй разгру-
женном троллейбусе);
з) высота ступеньки подножки от уровня дороги (при разгруженном
троллейбусе).
На рис. 6 приведены некоторые из этих размеров для троллейбусов
МТБ-82Д.
Внутренние размеры кузова определяются типом и вместимостью
троллейбуса: планировкой пассажирского помещения; требованиями,
предъявляемыми в отношении удобства посадки и высадки пассажиров,
их размещения в троллейбусе и т. д.
Важным показателем является коэффициент использования габарит-
ных размеров троллейбуса v(r т. е. отношение полезной площади пола
(площади пола без учета кабины водителя и подножек) К общей площади,
занимаемой троллейбусам по наружным размерам:
.где П—площадь пасажирского помещения кузова троллейбуса, мг;
.34 '
I Ж — наибольшая длина троллейбу-
,• м (см. рис. 8);
Б — полная ширина троллейбуса,
(см. рис. 8).
Чем выше значение коэффициента
. тем рациональнее спланирован кузов.
>вышение коэффициента исполвзова-
я . габаритных размеров позволяет в
вестной мере сократить потребные
ощади для троллейбуса на дороге, а
кже в депо и повысить маневренность
оллейбуса.
§ 10. Проходимость и маневренность
троллейбуса
, Проходимость троллейбуса харак-
мзуется его способностью .нормаль-
следовать по дорогам, имеющим
стные неровности, переходы профи-
пути и закругления.
- На дорожном покрытии, даже в
ловиях благоустроенного города,
огда встречаются выступы и выбоины,
зкие местные переходы (например, в
«них условиях). .Троллейбус должен
задать такой проходимостью, чтобы
задевать за эти неровности нижни-
точками шасси и кузова.
К конструктивным параметрам
зллейбусов, характеризующим их
эходимость, относятся:
а) радиус поперечной „проходимо-
[;
£ ? б) просвет, т. е. расстояние от низ-
Г шей точки шасси или кузова до дорож-
г кого покрытия;
* в) нижний радиус продольной про-
водимости;
h г) верхний радиус продольной про-
? ходимости;	’
t	д) углы переднего и заднего свесов.
.	Радиусом поперечной проходимости
\ Ра (рис. 9) называется радиус окруж-
? ности, проведенной через низшую точ-
ку троллейбуса касательно к поверх-
g ности шин внутренних задних колес,
g? Просвет обычно измеряют при наг-
& руженном троллейбусе как расстояние
Р от дорожного покрытия до нижних
^’•точек: а) переднего моста; б) передней
^рессоры; в) заднего моста (см. с на
F рис. 9); г) задней рессоры; д) тягового
^ электродвигателя; е) кардана; ж) ку-
г зова. '	,
| Нижним радиусом продольной про- ;
г ходимости называемся радиус ду-
£ ги, соединяющий передние и задние
о	^110
__ 5 	
	
	
*	
s:	
	
*	
	88M88S
	
ц	
.. ч .	
«в	
	
	Siiiii'
троллейбуса	
с S	g i
	dlsfl khSScohh
2*
35-
колеса троллейбуса, как показано на рис. 10, с наиболее выступающей
точкой переднего или заднего свеса троллейбуса.
Под верхним радиусом продольной проходимости R9 понимают радиус
дуги, соединяющей передние и задние колеса, как показано на рис., 10,
с наиболее выступающей точкой переднего или заднего свеса кузова трол-^
лейбуса.
Из схем, приведенных на рис. 9—11, видно, что чем меньше значение
указанных радиусов, тем лучшей проходимостью обладает троллейбус.
Весьма удобно для характеристики проходимости пользоваться ве-
Рис. 9. Радиус поперечной прохо-
димости Rn и просвет заднего моста с
Рис. 10. Радиусы проддльной проходи-
мости троллейбуса
Маневренность троллейбуса определяется радиусом его поворота, т.е.
расстоянием от центра поворота О (рис. 11) до дуги окружности, описывае-
мой какой-либо точкой кузова или колесами троллейбуса.
Для практического сравнения маневренных свойств различных трол-
лейбусов обычно принимают радиусы поворота, описываемые внешним
передним или внутренним задним колесом (см. R' и R" на рис. 11,а).
Радиус поворота R троллейбуса МТБ-82Д по колее внешнего перед-
него колеса 13,75 м. Троллейбус ЗИУ-5 имеет следующие показатели про-
ходимости и маневренности: минимальный радиус поворота по колее внеш-
него переднего колеса 13,4 м1, нижний радиус продольной проходимости —
17,7 м; радиус поперечной проходимости — 0,79 м\ угол переднего свеса
7°30' и угол заднего свеса 7°30'; максимальный поворот передних колес —
31°48' (наружного) и 37° (внутреннего).
Повышение маневренности шарнирно-сочлененных троллейбусов, ку-.
зова которых состоят из двух секций, достигается применением управляе-
мых колес полуприцепа. В этом случае изменение направления качения
колес задней секции кузова при движении троллейбуса на повороте осу-
ществляется с помощью специального механизма, как это показано на
приведенной схеме управления колесами полуприцепа .отечественного
троллейбуса ТС-2 (рис. 11, б).
При повороте передней секции кузова / рычаги 2 и 3 вызывают вра-
щение зубчатого сектора 4, а следовательно, и шестерни 5 с валом 6. При
вращении вала 6 с сидящими на нем шестернями 8 и 11 начинают повора-
чиваться зубчатые секторы 7 и 10, вызывающие соответствующие перемеще-
ния рычагов 9 и, следовательно, осей 12 поворотных цапф колес 13 полу-
прицепа.
Возможность управления задними колесами сочлененных троллейбу-
сов обеспечивает примерно такие же по величине радиусы поворота, как
и у обычных двухосных машин, а также значительное сокращение ширины
колеи, необходимой при повороте. Благодаря этим особенностям дости-
гается достаточно высокая маневренность сравнительно громоздкого двух-
секционного троллейбуса шарнирно-сочлененного типа.
.36
§ 11, Динамические показатели и плавность хода троллвйбуса
Динамические показатели, включающие в себя тяговые и тормозные
качества и скорости движения троллейбуса, зависят от мощности электро-
двигателя, принятой системы управления им, конструкции и эффектив-
ности действия тормозных устройств. Динамические показатели троллей-
буса характеризуют весь процесс его движения на линии. К числу основных
. динамических показателей относятся: а) ускорение; б) замедление; в) ско-
рость сообщения; г) максимальная установившаяся скорость.
Рис. 11. Схема движения троллейбуса на повороте:
а — двухосного; б — четырехосного сочлененного
Динамические показатели троллейбуса могут быть определены тяго-
вым расчетом или путем соответствующих испытаний.
i Тяговые и тормозные качества троллейбуса рекомендуется оценивать
г при его движении с нормальной нагрузкой на горизонтальном участке
пути с сопротивлением движению, равным 120—150 н/т (12—15 кПт).
Г Скорость движения троллейбуса, его ускорение при разгоне и замед-
5/ление во время торможения при данных сопротивлениях движению опре-
37
делается тяговыми характеристиками троллейбуса и свойствами тормоз- .
ной системы.	'	।
Способность троллейбуса развивать определенные величины ускорения j
в процессе разгона и замедления при заданных условиях движения является
весьма важным динамическим показателем, от которого в значительной '
мере зависит скорость сообщения. Повышение ускорения и замедления *
тем больше сказывается на повышении скорости сообщения, чем меньше
расстояние между остановками. При высоких ускорениях несколько
снижаются потери электрической энергии в пусковых реостатах за счет
уменьшения времени пуска.
При оценке динамических качеств троллейбуса обычно учитывают
среднее н максимальное ускорения, развиваемые им в период разгона.
Приближенно величина среднего ускорения
(5)
где — конечная скорость выхода на естественную характеристику,
л/сек;
— время разгона, сек.
Максимальное ускорение при нагруженной машине и наибольшей ско-
рости переключения пусковых ступеней обусловливает необходимую проч- '
ность кузова и механизмов троллейбуса.
Определение оптимальных значений динамических показателей, в осо-
бенности скорости сообщения, представляет одну из главных задач при
разработке новых, более совершенных типов троллейбусов. Следует иметь
в виду, что для массового пассажирского транспорта ускорения и замед-
ления ограничены допустимыми значениями силы тяги. Для стоящих пас-
'Сажиров условия движения можно считать приемлемыми, если величину
среднего ускорения не превышает 1,5 м/сек2, а скорость нарастания уско-
рения d2v/dt2 не превосходит 2 м/сек9. На существующих типах троллейбу-
сов большинство водителей обычно подъезжает к остановкам с замедления- .
ми порядка 1—1,3 м/сек2. Значительные толчки при разгоне вызывают
Утомляемость и неприятные ощущения у пассажиров, а также отражаются
. на износостойкости деталей троллейбуса.
Сила тяги,. достигающая в период разгона максимальных значений,
не должна превышать величины, допустимой по условиям сцепления (что
имеет существенное значение для движения в зимних условиях). Величина
пускового тока, исходя из условий механической прочности, нагрева и
коммутации тяговых электродвигателей, также не- должна превышать до-
пустимые величины.
К максимальной установившейся скорости движения троллейбуса,
обусловливаемой характеристиками двигателя, относят обычно скорость
движения нормально нагруженного троллейбуса на горизонтальном участке
пути. Максимальная скорость движения зависит от тяговых характерис-
тик троллейбуса, т. е. от вида зависимости о == ДРК) (где — сила тяги)
и от веса нагруженного троллейбуса.
Максимальная скорость троллейбуса реализуется в основном на длин-
ных перегонах. При движении на коротких перегонах она обычно не дости-
гается. Тем не менее величина выбранной максимальной скорости оказы-
вает существенное влияние на скорость сообщения при любых, в том числе
коротких, перегонах, так как ’она определяет расположение тяговой ха-
рактеристики троллейбуса. Например, повышение выбранного значен-иЯ
максимальной скорости увеличивает длительность движения в области
больших тяговых, усилий в процессе пуска и разгона по автоматической
характеристике. Увеличение максимальной скорости связано с повыше-
нием мощности тягового электродвигателя и потому целесообразно только
до определенного, обоснованного предела.	.
В обычных условиях городского движения, при небольших расстоя-
S8
цнях между остановками и частых случаях ограничения скоростей, не
•всегда целесообразно стремиться к максимальным значениям скоростей,
^.поскольку их преимущества могут оказаться неиспользованными. Макси-
мальные скорости могут быть более эффективно использованы в условиях
Пригородного движения или движения по вылетным маршрутам с относи-
тельно редкими остановками, где количество препятствий, вызывающих
^снижение скорости, меньше, чем в условиях интенсивного уличного дви-
жения.	. ч
* Максимальная скорость оказывает существенное влияние нВ конст-
рукцию кузова, агрегатов и механизмов троллейбуса, а также обусловли-
свает необходимую прочность их деталей. Величину максимальной скорости
движения троллейбуса на разных профилях пути определяют тяговым
расчетом и опытным путем; для современных троллейбусов она составляет
; 17—22 м/сек (60—80 км/ч).
При проектировании городского электрического транспорта и в про-
цессе его эксплуатации иногда встречается необходимость в определении
«максимального подъема или угла подъема продольного профиля пути,
• который может преодолеть троллейбус. Этот показатель находят из усло-
' вий установившегося движения троллейбуса при заданном сопротивлении
движению.
Например, тяговые свойства электродвигателя троллейбуса МТБ-82Д
'дают возможность преодолевать затяжные, в условиях города, подъемы
1 6®/00 и местные подъемы до 8 °/00.
L Плавность хода троллейбуса зависит от ряда его конструктивных
•^особенностей. Значительное влияние на плавность хода оказывают при-
I нятые система и конструкция подвешивания кузовов к переднему и задне-
/му мостам. Например, наличие амортизатора значительно улучшает, а
t высокая жесткость рессор — ухудшает плавность хода троллейбуса. Опти-
мальное значение жесткости рессор и влияние других конструктивных осо-
бенностей троллейбуса на плавность его хода еще недостаточно изучены
и требуют дальнейшего исследования.
I Шум, вызываемый действием агрегатов и механизмов, должен быть
? практически незаметным для пассажиров. Близкая к этому величина —
7 до 60 дб достигнута в лучших легковых автомобилях.
Основные динамические показатели троллейбусов приведены в табл. 5.
Таблица б
Основные тяговые и тормозные показатели отечественных и чехословацких
троллейбусов
. Тип троллейвува	Максимальная (ус- тановившаяся) ско- рость нагруженного троллейбуса на площадке при на- пряжении сети 550 в, км/ч	Среднее ускорение до выхода на естест- венную характерис- тику, м/сек*	Замедление, м/сек*	
			при пневматическом и электропневмати- ческом торможении	при ручном торможении
ЯТБ-3	55,0	0,9	3,0 -	0,9
МТБ-82Д	47,5	1,0	4,0	1,0
ЗИУ-5	68.0		5,0^	XS
ТС-2	60,0	1/3	3,8	
ЗИУ-9	55	1,35	5		
Тр-9	60	1,5			
Тр-11	65	1,4	—	—
39
§ 12. Скорость сообщения троллейбуса
Рис. 12. Диаграмма движения
троллейбуса на перегоне
' Скорость сообщения позволяет наиболее полно сравнивать различные
типы транспортных машин с точки зрения их способности передвигаться
по улицам города с наименьшей затратой времени, т. е. быстрее доставлять
пассажиров к пункту назначения.
Скорость сообщения может быть найдена из уравнения движения при
помощи построения диаграммы движения на перегоне. Построение такой
диаграммы является одним из важных этапов проектирования нового
троллейбуса или проверки работоспособности уже изготовленного образца.
Диаграмма движения (рис. 12) пред-
ставляет собой кривую изменения скоро-
сти движения-в функции времени. Все
этапы движения на заданном перегоне мо-
гут быть разбиты на пять характерных
участков.
Участок Оа кривой характеризует
разгон троллейбуса на пусковых пози-
циях; участок аб — разгон по автомати-
ческой характеристике; участок бв — дви-
жение с установившейся скоростью; уча-
сток ее — движение по инерции (выбег);
участок гд — торможение.
Первые два участка троллейбус про-
ходит при силе тяги, большей сопротив-
ления движению, и третий участок при
силе, равной сопротивлению движения,
т. е. при условии:

где Рк — сила тяги;
SIF — сумма сил сопротивления движению.
Четвертый участок троллейбус проходит без питания двигателя током,
т. е. при Рк ~ 0; пятый — с применением рекуперативного реостатного
и пневматического торможений или различных их комбинаций. Замед-
ляющий силой В’ при торможении будет сумма тормозной силы В и силы
сопротивления движению т. е.
Площадь, ограниченная кривой движения Оабвгд в координатах ско-
рость — время, представляет путь, пройденный троллейбусом с момента
трогания с места до остановки, т. е. длину перегона Между остановочными
пунктами/ который для маршрутного транспорта является определенной
величиной. Практически это обычно средний перегон.для наиболее харак-
терного маршрута города или средний перегон для всей сети в целом.
Частное от деления пути L, выражаемого площадью Оабвгд, на время
Т, затраченное на прохождение перегона, определяет среднюю техническую
скорость движения троллейбуса, т. е.
где L — длина перегона;
Т — время движения по перегону.
Если учесть, что в конце каждого перегона троллейбус должен про-
стаивать определенное время t0 для посадки и высадки пассажиров, то
сумма Т + i0 определит общее время, затраченное троллейбусом с момен-
та трогания его с остановочного пункта до отправления со следующего
пункта.
40
? Частное от деления длины перегона L на время (Г + дает скорость
сообщения:
T + ta'
(7)
(8)
К. которая определяет время, затрачиваемое пассажиром на поездку.
Наконец, если учесть время стоянки троллейбуса на конечных стан-
В днях 1К, то частное от деления длины всего маршрута EL на сумму вре-
Ег мени S(T + /0) 4- tK даст величину эксплуатационной скорости
К	2L
йг	рэ -----:-------,
К *	' МГ + М-Нк
являющейся важным показателем всякого транспортного предприятия. -
Следует отметить, что из-за наличия светофоров, перекрестков и за-
Е держек в движении по другим причинам эксплуатационные скорости и
Е скорости сообщения различны для разных городов и даже разных маршрут
р . тов одного города. Профиль маршрута также оказывает большое влияние
V. на скорость сообщения.
Е у На величину скорости сообщения, кроме средней технической скорости,.
Кг- также оказывает влияние время стоянки на остановочном пункте, которое
Е характеризуется не только количеством пассажиров, приходящихся на
4 единицу подвижного состава на данном маршруте, но и такими конструктив-
ными особенностями подвижного состава, как количество и высота распо-
. ложения входных и выходных ступенек, количество и размеры пассажир-
/ ских дверей (ширина прохода при открытых дверях), расположение
\ дверей по отношению к сидениям и колесам (т. е. планировка кузова),
) ширина продольного прохода и общие габаритные размеры троллейбуса.
Скорость сообщения тем выше, чем большими ускорениями^ замедле-
l4 ниями и установившимися скоростями обладает рассматриваемый тип
6, -троллейбуса.
( Скорость сообщения, вместимость троллейбуса и принятая на данной
трассе частота движения полностью определяют величину пассажиропото-
$ ка, который может быть обслужен данным видом транспорта и типом под-
вижного состава.
§ 13.	Удельный расход электрической энергии
’ Расход электрической энергии на движение троллейбусов составляет
- существенную часть общего баланса электрической энергии городского
хозяйства.
Для оценки расхода электрической энергии на движение троллейбуса
служит показатель, называемый удельным расходом электрической энергии.
Под удельным расходом электрической энергии понимают количество
• ч энергии, расходуемой на движение троллейбуса и его вспомогательные
нужды, в ватт-часах (e/n-ч), отнесенное на тонно-километр (т^км). Удель-
ный расход энергии современных троллейбусов при сопротивлении дви-
' жению около 150 н/т (15 кг/т) составляет 200—210 вт-ч/т-км*.
Стоимость электрической энергии, расходуемой на троллейбусном
- транспорте, в общем балансе всех эксплуатационных расходов составляет
• , при существующем тарифе около 20%. Таким образом, показатель удель-
ного расхода электрической энергии в известной мере влияет на экономи-
ческие показатели троллейбуса.
Для сравнительной оценки отдельных типов троллейбусов по удель-
ному расходу электрической энергии необходимо определять этот показа-
тель при равных условиях, т. е. при одинаковом профиле пути содинако-
* Приведенная величина удельного расхода электрической энергии учитывает
потери на преобразование переменного тока в постоянный, а также потери в сети пос-
тоянного тока.
41
вым дорожным покрытием, при одинаковых скоростях Движения, техниче-
ски исправных и хорошо отрегулированных агрегатах и узлах троллейбуса
(особенно тормозной системы), одинаковых методах вождения и т. д.
§ 14.	Комфортабельность троллейбуса
К общественному пассажирскому транспорту и, в частности, ктрол-
лейбусному транспорту предъявляются высокие требования в отношении
обеспечения удобства и комфорта Для пассажиров. Поэтому для сравни-
тельной оценки существующих или, проектируемых троллейбусов целе-
сообразно пользоваться обобщающим параметром, называемым комфор-
табельностью.
Этому требованию должны быть подчинены оборудование и планиров-
ка внутренней части кузова. С этой целью, сидения делают удобными,
мягкими, упругими и гигиеничными, а проходы между ними—достаточ-
ной ширины, по всей длине пассажирского помещения размещают поручни
(создающие необходимую опору при замедлении и ускорении). Окна рас-
полагают так, чтобы обеспечивалась хорошая видимость для сидящих и
стоящих пассажиров, и снабжают механизмами, позволяющими просто и
легко открывать и закрывать их. Освещенность пассажирского помещения
в ночное время должна быть достаточной, равномерной и мягкой.
Весьма важным показателем комфортабельности является, качество
вентиляции пассажирского помещения троллейбуса. Естественная • венти-
ляция, применявшаяся до последнего времени, не создавала необходимых
удобств для пассажиров. Принятая на троллейбусах ЗИУ-5 принудитель-
ная вентиляция пассажирского помещения с подогревом воздуха в холод-
ное время года позволяет значительно повысить комфортабельность.
Большое влияние на общую комфортабельность троллейбуса 'Оказы-
вает плавность хода при соответствующей жесткости подвески кузова, а
также минимальная величина шума, вызываемого действием различных
агрегатов и механизмов троллейбуса.
Важным фактором комфортабельности является также удобство по-
садки и высадки пассажиров.
Раздел второй
ТЕОРИЯ ДВИЖЕНИЯ ТРОЛЛЕЙБУСА
Глава IV
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОЛЕС С ДОРОГОЙ И УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТРОЛЛЕЙБУСА
§ 15.	Качение ведомого и ведущего колес
Явления, возникающие при качении колес троллейбуса по дороге,
весьма сложны. Силы, действующие на троллейбус при движении, вызыва-
ют при качении колес в месте их контакта с дорогой определенные реакции,
различным образом направленные в пространстве. В шинах колес и на
дорожном покрытии под действием этих сил и реакций возникают соот-
ветствующие деформации. Деформации шины и дороги зависят от соот-
ношения их жесткостей. Характер, форма и величина деформаций шины
зависят от: величины сил и реакций, приложенных к колесу; конструкции,
размеров и давления в шине; конструкции и жесткости опорной поверх^
ности дороги, оказывающей влияние на направление реакций.
При изучении взаимодействия колеса и дороги в общем виде обычно
рассматривают: а) качение деформируемого колеса по твердой дороге,
когда ее деформация ничтожно мала по сравнению с деформацией колеса;
б) качение жесткого колеса по мягкой (грунтовой) дороге, когда деформа-
ция колеса ничтожно мала по сравнению с деформацией дороги; в) каче-
ние ^деформируемого колеса по деформируемой дороге, когда величины
деформаций колеса и дороги сравнимы.
Движение троллейбуса происходит по хорошим дорогам с искусствен-
ным твердым покрытием, поэтому с некоторым допущением можно считать,
что деформация дороги ничтожно мала по сравнению с деформацией шины,
а равнодействующая реакций Z (рис. 13) дороги на шину нормальна к на-
правлению движения центра колеса.
На схеме, приведенной на рис. 13, показано, что нормальная реакция Z,
равная нагрузке на колесо GK, возникающей под действием веса* передней
части троллейбуса, в процессе качения сдвигается вперед на некоторое
расстояние а. Смещение реакций Z вперед от оси, проходящей через центр
колеса, происходит вследствие того, что в передней зоне контакта шины
с дорогой удельные давления или элементарные реакции больше, чем в
задней. Указанная неравномерность распределения элементарных нор-
мальных реакций в зоне контакта вызывается набеганием колеса на дорогу.
Плечо а, называемое коэффициентом трения (трение второго рода), тем
больше, чем больше гистерезисные потери, вызываемые деформацией шины
и опорной поверхности дороги.
Под весом здесь и в дальнейшем будем понимать силу тяжести.
43
С учетом принятого выше допущения, т. е. реакция Z нормальна к
направлению движения центра колеса, при качении ведомого колеса на
него оказывает влияние только момент сопротивления качению Мр
действующий против вращения колеса:
= Za.	(9)
Элементарные реакции дороги, приложенные касательно к опорной
поверхности шины, также могут быть обозначены через их равнодействую-
Рис. 13. Схема сил и реакций,
действующих на ведомое колесо
троллейбуса
щую X, называемую касательной ре-
акцией. Эта реакция представляет со-
бой силу трения, возникающую на по-
верхности соприкосновения шины с до-
рогой и обусловливающую качение, а
не скольжение колеса. Как показано
на рис. 13, касательная реакция X на-
правлена против движения.
Рассмотрим случай, когда качение
ведомого колеса происходит под дейст-
вием силы Р, приложенной в центре
колеса и направленной параллельно
плоскости дороги. Одновременно на ось
колеса действует вертикальная нагруз-
ка GK, прижимающая колесо к доро-
ге. Геометрическое сложение сил Р и
GK дает их равнодействующую F. Оче-
видно, равнодействующая F реакции
дороги на колесо равна по величине силе F и направлена противоположно
ей. Составляющие реакции F, т. е. Z и. X, равны соответственно силам
GK и Р.
При равномерном движении без большой погрешности можно пренеб-
речь силами сопротивления воздуха движению и вращению колеса, незна-
чительным скольжением шины и трением в подшипниках.
В этом* случае, исходя из условий равновесия ведомого колеса относи-
тельно точки О, можно написать:
= Za,	(10)
откуда
X = Z-£-	(11)
~к
ИЛИ
' 2L = -5L'.	(12)
Z ГК
А так как X = Р, то’
P = Z^-.	’	(13)
г к
; Здесь гк —радиус качения деформированной шины.
Отношение толкающей силы Р к нагрузке на колесо GK называется
коэффициентом сопротивления качению f. На основании сказайного выше
имеем:	"
Коэффициент сопротивления качению f не имеет размерности. Величи-
ну его находят обычно экспериментально. Значение коэффициента f в ос-
новном зависит от давления воздуха в шине, качества и состояния поверх-
ности дороги, конструкции шины, а также от скорости движения троллей-
буса.
При движении троллейбуса по твердому покрытию снижение давле-
44
ния в шине вызывает увеличение ее деформации и коэффициента сопротив-
ления /.
Конструктивные особенности шины оказывают влияние на гистере-
зисные потери в ней, которые имеют место при качении упругого колеса.
Значительное повышение скоростей движения также может вызывать
существенное увеличение/, так как в этом случае радиальному восстановле-
нию профиля шины после отхода от зоны контакта с дорогой препятствуют,
наряду с трением, силы инерции ее деформированных элементов, увеличи-
вающиеся пропорционально квадрату скорости. Для троллейбусных шин,
имеющих массивные протекторы и боковины, рассматриваемое явление при
скоростях, превышающих 17 м/сек. (60 кл/ч), может вызывать ощутимое
увеличение /. Шины с изношенным протектором оказывают меньшее со-
противление качению по сравнению с новыми (до 30%).
. , Для ориентировочного определения коэффициента сопротивления ка-
чению / в автомобилях, в зависимости от скорости их движения, рекомендо-
ваны следующие эмпирические формулы:
f = 0,001 [5,1 + 5,5+18Св- +	_
'	L 1 рш 1 \ рш > 10000J
формула Клауэ и Клоя и
£	0,019	( 0,00245	, 0,0042 / иа \з
+ W + У=Г W -
Г ^111	• -	' нщ
формула Мишлен.
Здесь GK — сила давления колеса на дорогу, т\
рш — давление воздуха в шинах, кГ/см2;
va — скорость движения автомобиля, км/ч.
Следует также иметь в виду, что тангенциальная деформация шины,
а следовательно, и ее сопротивление-.возрастают при передаче через нее
вращающего момента. На твердых поверхностях'дороги при прочих рав-
ных условиях, увеличение коэффициента / ведущих колес достигает 10—
15%.
На основании исследований, проведенных с шинами, средние значе-
ния коэффициента сопротивления качению при прямолинейном движении
на.дорогах с различными покрытиями ориентировочно могут быть приняты
в следующих пределах:
для асфальтированной дороги в хорошем
состоянии .......................0,014—0,016
то же в удовлетворительном состоянии 0,018—0,020
для дорог с бетонным покрытием в хоро-
шем состоянии.......................0,012—0,014
для булыжного покрытия.................. 0,020—0,022
для дороги, покрытой гравием .........0,018—0,024
для грунтовой дороги в сухом укатанном
состоянии .......................... 0,025—0,035
для грунтовой дороги после	дождя . . . 0,05—0,10
Для рассмотрения случая качения ведущего колеса, которое происхо-
дит под действием приложенного к колесу момента М, воспользуемся
схемой, приведенной на рис. 14.
Окружная сила, приложенная к шине ведущего колеса в месте ее
контакта с дорогой, направлена в сторону, противоположную движению.
Эта сила вызывает со стороны дороги касательную реакцию X.
Здесь касательная реакция X в отличие от предыдущего случая на-
правлена в сторону движения, так как она является той внешней силой,
которая вызывает поступательное движение ведущего колеса, а следова-
45
тельно, и связанной с ним массы троллейбуса. При торможении ведущего ;
колеса действие момента направлено в противоположную сторону. В этом :
случае касательная реакция будет действовать, как в ведомо^ колесе, '
против движения троллейбуса.
Из условия равновесия колеса относительно оси вращения при рав- ,<
номерном его качении и пренебрежении незначительными силами сопро-
тивления воздуха, скольжения шины и трения в подшипниках находим: ;
Рис. 14. Схема сил и реакций,
действующих на ведущее коле-
со троллейбуса
M~XrK4-Za	(15)
или
=	(1б)
гк гк	гк
М	п
где —•— окружная	сила тяги Рк на
гк	.
ободе ведущего колеса.
При замене значений — на Рк, -^-на
Гк
f и Z на Ока получим:
X = Pk-/Gk2.	(17)
Так как абсолютное значение силы /0к2 по, сравнению с силой Рк
незначительно, то при проведении ориентировочных расчетов приближенно
можно считать X = Рк .
Максимальное значение силы тяги Рк, а также касательной реакции
X ограничивается сцеплением ведущих колес с дорогой, т. е.
^e = <P4 '	,	(18)
где <р— коэффициент сцепления между шиной и дорогой.
Таким образом, максимальное значение Хмакс является силой сцеп- ;
лений колеса с дорожным покрытием, величина которой определяется
нормальной реакцией дороги на колесо и коэффициентом сцепления.
Из сказанного следует, что качение ведущего и ведомого колес без
буксования и скольжения, приотсутствии поперечных сил, а следовательно,
и боковых реакций возможно при соблюдении условия:
X<?Z.	(19)
Коэффициентом сцепления ср колеса с опорной поверхностью называют
отношение силы, которая может вызвать скольжение или буксование ши-
ны по дорожному покрытию, к реакции дороги на колесо. Коэффициент
сцепления ср определяется Экспериментально и зависит в основном от конст-
рукции, качества и состояния дорожного покрытия, типа шины, а также
от скорости движения колеса и его скольжения или буксования. Сущест-
венное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают твердость
и шероховатость дорожного покрытия, давление воздуха в шине и рисунок
ее протектора,'так как эти факторы, а также нагрузка на колесо в основ-
ном определяют среднее удельное давление контактной поверхности.
Наибольшую величину коэффициента сцепления дают незагрязненные
сухие бетонные и асфальтовые покрытия; сухие булыжные и брусчатые
покрытия (по торцовой поверхности); Сухая песчаная дорога и т. д. Влаж-
ные и скользкие поверхности покрытий, а также гладкий (изношенный)
протектор шины вызывают уменьшение этого коэффициента. Наиболее низ-
кие значения коэффициента сцепления дают обледеневшие дороги и по-
верхности, покрытые слоем укатанного снега.
На основании проводившихся советскими и зарубежными учеными
исследований величины <р, в зависимости от типа дорожного покрытия и
46
^го состояния, ниже Даны примерные значения коэффициента сцепления
для пневматических шин:
асфальтовые и бетонные покрытия при су-
хом и чистом состоянии поверхности . . 0,65 —0,85
то же при мокром и загрязненном состоя-
нии поверхности	............. О',35 —0,45
булыжно-брусчатое покрытие при сухом и
чистом состоянии поверхности ..... 0,55 —0,65
то же при мокром й загрязненном состоя-
нии поверхности.............'........ 0,3—0,4
кирпичное покрытие при сухом и чистом
состоянии поверхности .........	0,7—0,8
то же при мокром и загрязненном состоя-
нии поверхности ......................... 0,4—0,5 ]
деревянные торны при сухом и чистом
состоянии пбверхности .............."	0,5—0,7
то же при мокром состоянии поверхности	0,3—0,4
песчаная дорога при сухом состоянии по-
верхности ........................... 0,55—0,65
то же при мокром и загрязненном состоя-
нии поверхности .............. 0,4—0,5
снежная укатанная дорога	. ..........0,15—0,30
обледеневшая дорога...................'	0,20—0,25
Увеличение скорости движения троллейбуса свыше 11—14 м/сек (40—
50 км/ч) сопровождается заметным уменьшением коэффициента сцепления,
что особенно проявляется на влажных и мокрых опорных поверхностях.
В заключение укажем, что в понятии рабочего радиуса колеса, строго
говоря,s необходимо учитывать как радиальную, так и аксиальную дефор-
мацию шины. Радиусы качения ведомого и ведущего колес теоретически
не одинаковы, так как в первом случае отсутствует аксиальная деформация
шины. .
Практически же для расчетов пользуются величиной статического
радиуса колеса, замеряемой в состоянии покоя при соответствующей
вертикальной нагрузке, приложенной к колесу, и номинальном давлении
воздуха в шине.	' . '
Среднее значение радиуса качения колеса можно определить эмпири-
чески, в зависимости от величины радиуса в свободном состоянии г0 и
коэффициента деформации шины X, т. е. ,
гк = Ч-	(20)
Величина коэффициента деформации к для шин высокого давления,
применяемых в троллейбусах, на основании опытных данных принимается
равной 0,94—0,96.
§ 16, Суммарные вертикальные реакции, действующие
на колеса троллейбуса
Вертикальные реакции, оказывающие давленйе на колеса троллейбу-
са, создаются вертикальными нагрузками, действующими на колеса со
стороны осей троллейбуса.
Давление осей подразделяют на статическое и динамическое.
Статическим давлением оси на колеса называют вертикальную на-
грузку, действующую на ось при неподвижном троллейбусе, стоящем на
горизонтальной площадке.
Динамическим давлением оси называют фактическую нагрузку, ока-
зывающую давление на ось в процессе движения троллейбуса в различных
условиях. Отличие динамического давления оси от статического вызывает-
ся перераспределением вертикальной нагрузки по осям'троллейбуса, про-
исходящим-в результате действия силы инерции, которая возникает при
ускорении и замедлении движения, а также под влиянием уклонов и подъе-
47
мов пути и под действием толчков, обусловленных неровностями дорож- 1
ного покрытия.	4
Под суммарными вертикальными реакциями, действующими на оси
троллейбуса, понимают равнодействующую реакций дороги на оба колеса
каждой оси троллейбуса, направленную (с некоторым допущением) пер- i
пендикулярно к опорной поверхности дороги.	j
На рис. 15 приведена схема сил, реакций.и моментов, действующих ’
на двухосный троллейбус (с одной ведущей осью) в случае его прямоли- j
нейного ускоренного движения на подъеме.
Рис. 15. Схема сил, реакций и моментов, действующих на
двухосный троллейбус с одной ведущей осью в случае
его прямолинейного ускоренного движения на подъеме
Троллейбус движется в направлении, указанном стрелкой. Полный
вес (сила тяжести) троллейбуса 6п сосредоточен в центре его тяжести С.
Принимаем, что колеса троллейбуса соприкасаются с дорогой в точках
А и 5. Пользуясь схемой, приведенной на рис. 15, из условий равновесия
системы относительно точки В находим
Mfl +	-j- Р 4- (Pt + hg 4- Z1(tz 4- b) —Gnbcos<x = 0, (21)
где i и Mfz — моменты сопротивления качению соответственно передних
и задних колес троллейбуса;
Pw — сила сопротивления воздуха, приложенная в центре па-
’	русности (центре давления воздуха) на расстоянии hw
от дорожного покрытия;
Pi — сила сопротивления подъему;
Ра — сила инерции;
hg — высота расположения центра тяжести троллейбуса;
Zi — суммарная вертикальная реакция, приходящаяся на
передние колеса троллейбуса;
а — расстояние от центра тяжести троллейбуса до передней
оси; .	ч
b — расстояние от центра тяжести троллейбуса до задней оси;
а — угол подъема.
Принимаем сумму моментов приближенно равной
мл + Al/Z /GnrK cos а,	(22)
где / — коэффициент сопротивления качению;
гк —радиус качения колеса.
Тогда уравнение (21) можно представить в виде:
/GnrK cos а 4- Pwhw 4- (Pt 4- Ра) hg -\-Z1(aA'b'}~Gnb cos а = 0.
48
Отсюда определяем суммарную вертикальную реакцию, приходящую-
ся на передние колеса троллейбуса:
7   COS а — fGnrK COS а — Р whw — (Pf{- Р а) hg
>	(2о)
где L «= а -Ь 6 — база троллейбуса.
Для определения суммарной вертикальной реакции Z2, приходящей-
ся на задние колеса троллейбуса, можно воспользоваться условием равно-
весия системы относительно точки А. Аналогично предыдущему находим:
Мд + М/г 4- Р 4- (Pt + Ра) hg-{-Gna cos а — Z2 (а + b) == О
или
fGnrK cos а 4- Pwhw + (Pf + Pa) hg 4- Gna cos а = Z2 (a 4- b)t
откуда
Z — Gna cos “ + ?°пГк cos и +	+	+	(24)
При движении троллейбуса, на подъеме, как видно из рис. 15 и урав-
нений (23) и (24), задние колеса нагружаются, а передние разгружаются.
При движении троллейбуса под уклон нагрузка на передние колеса увели-
чивается, а на задние уменьшается.
При разгоне троллейбуса задние колеса нагружаются, а передние раз-
гружаются вследствие появления сил инерции. При торможении, наоборот,
задние колеса разгружаются, а передние нагружаются.
Изменение величины и знака вращающего момента, подводимого к
ведущим колесам, также приводит к перераспределению нагрузки между
задними и передними колесами троллейбуса. Это происходит потому, что
вращающий момент вызывает реактивный момент между ведущим мостом
и рамой. Например, с увеличением вращающего момента задней ведущей
оси нагрузка на-передние колеса уменьшается, а на задние увеличивается.
Для учета перераспределения вертикальной нагрузки между передни-
ми и задними колесами вводят коэффициент перераспределения веса. Под
этим коэффициентом понимают отношение вертикальной нагрузки, прихо-
дящейся на колеса движущегося троллейбуса, к вертикальной нагрузке
на колеса неподвижного троллейбуса, стоящего на горизонтальной пло-
щадке.
Для троллейбуса, неподвижно стоящего на горизонтальной площадке,
суммарные.вертикальные реакции Z/ и Z2', приходящиеся соответственно
на передние и задние колеса, можно найти преобразованием уравнений
(23) и (24): .
(25)
= (26)
так как все остальные составляющие указанных уравнений равны нулю.
В соответствии с определением коэффициента перераспределения веса
находим:
'«1=^-;	*	(27)
т2=-^-,	.	(28)
Z2
где mt — коэффициент перераспределения веса для передней оси;
т2 — то же для задней оси.
Уменьшение или увеличение динамической нагрузки на колеса, в за-
висимости от условий движения троллейбуса, может достигать 20—50%
статической нагрузки.
49
Для одноэтажных троллейбусов, при величине замедления движения.!
около 4 м/сек2, коэффициент перераспределения веса для задней оси ориен-
тировочно составляет 0,8—0,9. Более точные значения ‘ коэффициентов |
перераспределения веса можно получить путем соответствующих расчетов.
Рассмотрим распределения нагрузки по осям и определим суммарные
вертикальные реакции, действующие- на колеса трехосного троллейбуса^
с двумя ведущими задними осями.	1
Наибольшее распространение в троллейбусах получила рессорная^
подвеска балансирного типа. На рис. 16 приведена схема сил, реакций hj
моментов, действующих на трехосный троллейбус^ имеющий рессорную 4
подвеску балансирного типа, в случае его ускоренного движения на. j
подъеме. .	]
Рис. 16. Схема сил, реакций и моментов, действующих
на трехосный троллейбус с двумя ведущими осями в слу-
чае его прямолинейного ускоренного движения на подъеме
Условие равновесия системы, по отношению к продольной оси АВ до-
роги выражается уравнением:
Pw 4- Ра 4- Gnsin а 4- /Zl 4- fZ2 4- fZ3 = Рк2 + PKS, (29)
где Z|, Z2 и Z3 — реакции, действующие соответственно на первую, вторую
и третью оси троллейбуса;
Рк2 и Рк3 — силы тяги, развиваемые задними ведущими, т. е. второй
и третьей, осями троллейбуса.
Из условия равновесия системы по отношению к плоскости, перпенди-
кулярной'дороге, имеем:
Gn cos а = Zj 4 Z2 4- Z3.	(30)
И, наконец, из условия равновесия системы относительно оси О балансир-
ной подвески ведущих осей получаем:	Л
(а4- 6) 4- Pw(hw-~с) 4- Ра(Л< — с) 4- Gnsin а(hg— с) 4-;
4~ (Ркъ 4- Рц3) с— (Z3—Z2) — 4*	4- ^f/2 4“	b cos®, (31)
где	c—расстояние от оси шарнирного крепления задних
осей до дорожного покрытия;
п — расстояние между ведущими осями;
а — расстояние от передней оси до центра тяжести;
b —‘ расстояние от центра тяжести до шарнирного креп-
ления задних осей;
Л4/1, М/г и Муз'—моменты сопротивления качению осей троллейбуса.
50
Рк2 “Ь Ркз — Р кг	"1
+	(32)
+ Mfa-p Муз = Р;ГК. J
Силу тяги ведущих колес троллейбуса Рк можно найти так же, как
для двухосного троллейбуса.
Решая совместно (31) и (32), получим:
(а + b) + Pw (hw — с) + Ра (Jig — с) + GB sin а (hg — с) +
+ Ptc + P/rlt = Gnbcosa + (Z3 — Z2)~ . ,	(33)
Из уравнения (33) следует, что при положительном значении разности
реакций колес двух задних осей суммарная вертикальная реакция, дейст-
вующая на передние колеса, увеличивается, а при отрицательном значе-
нии той же разности — уменьшается. Значение разности суммарных вер-
тикальных реакций, действующих на задние оси, помимо условий движе-
ния троллейбуса, зависит еще. от конструктивных особенностей подвески
задних ведущих осей.
§ 17.	Сила тяги и уравнение движения троллейбуса
Движение троллейбуса происходит под действием силы тяги, развивае-
мой электродвигателем и передаваемой посредством тяговой передачи
ведущим колесам. Последние реализуют силу тяги при их качении по
дорожному покрытию.
Между мощностью тягового электродвигателя и вращающим момен-
том на валу якоря существует зависимость (в системе СИ)
.	(34)
где Л1Д— вращающий момент на валу якоря, н-м;
N& — мощность тягового электродвигателя, квт\
w — угловая скорость вращения якоря, рад/сек.
Сила тяги на ведущих колесах троллейбуса зависит от вращающего
момента, развиваемого тяговым электродвигателем. Величина этого мо-
мента в пределах мощности двигателя может изменяться водителем в зави-
симости от условий движения троллейбуса.
Сила тяги ведущих колес троллейбуса
,	(35)
гк
где {‘о— передаточное число редуктора;
—механический к. п. д. тяговой передачи;
' гк— радиус качения колеса (шины), м.
, Коэффициент т]м учитывает потери на трение и перемешивание смазки
в механизмах тяговой передачи. Величина его для тяговых передач трол-
лейбусов составляет 0,75—0,96, в зависимости от конструкции передачи
и значения передаваемой мощности.
Непременным условием нормальной реализации силы тяги ведущими
колесами троллейбуса, как указано выше, является достаточное сцепление
между шинами и дорожным покрытием.
Таким образом, для нормального движения троллейбуса необходимо
иметь тяговый электродвигатель соответствующей мощности и достаточное
51
сцепление между ведущими колесами и дорожным покрытием. Внешними
силами, действующими на троллейбус в процессе его движения, являются
движущие силы, т. е. общая сила тяги %РХ всех ведущих колес и сумма
всех сил сопротивления движению SF. Отсюда основное условие равно-
мерного движения троллейбуса можно представить в виде:
= SB7 < Рт,	(36) 
где Рт — сила сцепления ведущих колес е опорной поверхностью.
Из курса основ электрической тяги известно, что сумма сил сопротив- .
ления движению троллейбуса состоит из: 1) сопротивления качению шин )
на горизонтальной поверхности; 2) сопротивления воздушной среды;
3) сопротивления подъему и 4) сопротивления, вызываемого потерями в
тяговой передаче и других механизмах. Кроме того, в процессе разгона
троллейбуса часть силы тяги, развиваемой ведущими колесами, затрачи-
вается на преодоление инерции, массы троллейбуса.
В некоторых случаях полное сопротивление движению разделяют на
основное и добавочное. При этом основным сопротивлением называют
сопротивление движению на прямом и горизонтальном участках пути при
отсутствии ветра, а добавочным сопротивлением — силы, возникающие при
движении троллейбуса на подъемах, поворотах, а также от действия ветра.
В процессе ускорения или замедления, т. е. при неравномерном дви-
жении троллейбуса, на величину вращающего момента, который необходи-
мо подвести к ведущим колесам, оказывают влияние силы инерции вращаю-
щихся частей. При ускоренном движении вращающий момент, подведен-
ный к шинам ведущих колес, уменьшается на величину, требуемую для
ускорения вращения якоря электродвигателя, тяговой передачи и колес
троллейбуса.
Величина момента; необходимого для ускорения вращения якоря элект-
родвигателя, деталей тяговой передачи и колес для троллейбуса с одной
ведущей осью, выражается формулой:
, V 27 а. Л. К , V 2Jn. к ,
+ л + at ’	,
где Jt—момент инерции якоря тягового электродвигателя;
dwe
—	2-угловое ускорение якоря тягового электродвигателя;
dt
Js — момент инерции отдельных деталей карданной передачи;
dlO,,	и	о
—	угловое ускорение отдельных деталей карданной переда*
at
чи;	-
Jp — моменты инерции деталей редуктора;
—	L — угловые ускорения деталей редуктора;
dt
J,:— момент инерции полуосей;
d<lin	о
—	2-угловое ускорение полуосей;
d/
Л	. к — момент инерции заднего колеса (с учетом одинарной или
сдвоенной шины);
_а- к. — угловое ускорение заднего колеса;
di	7
Jn. к — момент инерции переднего колеса;
fo1- к—угловое ускорение переднего колеса.
dt
При замедлении движения величина имеет обратный знак.
52
t, Кинетическая энергия троллейбуса, движущегося со скоростью и
Л = + 2^ + 2^ + 1^ +
+	+	+	(38)
'где т = ~ — масса троллейбуса;
Gn — полный вес троллейбуса;
g— ускорение силы тяжести.
Сумма произведений моментов инерции деталей двухступенчатого
зубчатого редуктора на квадраты их угловых скоростей [в уравнении (38)]
Х^ Л>шр _ Х^	г Х^ ^ш2шш2 I X"1 ^Ш8шш3
^2 ~	2~~ 1	2	2
где/ш1ио)ш1— момент инерции и угловая скорость ведущей шестерни пер-
вой пары зубчатой передачи;
и юш2 — моменты инерции и угловые скорости ведомой шестерни
первой пары и ведущей шестерни второй пары зубчатой
передачи;
Лив и ®шв — момент инерции и угловая скорость ведомой шестерни
второй пары зубчатой передачи.
Выражая угловые скорости w через скорость поступательного движе-
ния и и радиусы качения колес гк для троллейбусов, имеющих одинаковые
диаметры передних и задних колес, можно записать:
v	iov	Uv
Шшз =	== “з. к = U)n. к = —’;	ШЯ = шк = ШШ1 = " и ш2 — ~ ♦
'К	'К	'к
где t'o—полное передаточное число обеих ступеней зубчатого редуктора;
i2—передаточное число второй пары шестерен зубчатой передачи.
После подстановки значений <о в уравнение (38) получим:
В том случае, когда применяется червячный редуктор, уравнение (39)
будет иметь следующий вид:
53
Здесь J4 — момент инерции червяка редуктора;
— момент инерции шестерни редуктора.	-
Второй множитель правой части этого уравнения обычо называют
коэффициентом инерции вращающихся частей троллейбуса и обозначают'
через (1 4-7).		'
Масса троллейбуса, имеющего поступательное движение, с учетом5
инерции вращающихся его частей эквивалентна некоторой массе /п(1 + 7),
которую имел бы. движущийся поступательно троллейбус при отсутствии;
вращающихся частей. Поэтому произведение т{\ + у) называют приведен-;
ной массой троллейбуса.
Пользуясь известным законом механики, устанавливающим связь5
между массой и ускорением движущегося тела с приложенной к нему силой/
можно записать уравнение движения троллейбуса в виде:
, , 	(1+•;)-£ -/>,,	(41)
где	Рд—-сила, приводящая троллейбус в движение;
— — ускорение троллейбуса.
Л .
Если за основу принять положение механики о том, что изменение
кинетической энергии тела равняется работе приложенных к нему сил,
то для бесконечно малого перемещения троллейбуса dl можно написать
уравнение:	•
ld”J,+w.=pJdl.
2
Дифференцируя это уравнение и разделив его правую и левую части
на dl, получим другую форму уравнения движения троллейбуса:
т(1+т)о‘^- = Рд.	(42)
al
Пользуясь полученными' уравнениями, . можно определить характер
движения троллейбуса в зависимости от внешних условий и, в частности,
построить диаграмму движения троллейбуса.
Глава V
УПРАВЛЯЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ТРОЛЛЕЙБУСА
Под управляемостью троллейбуса понимается его способность двигать-
ся в заданном направлении, обеспечиваемая соответствующими меха-
низмами.
Устойчивостью движения троллейбуса называется его способность
сохранять заданное движение в разнообразных дорожных условиях, т. е.
противостоять скольжению, буксованию колес, заносу иопрокидыванию.
Между управляемостью и устойчивостью троллейбуса существует тес-
ная связь. Нарушение управляемости может повлечь за собой занос или,
в.-худшем случае, опрокидывание машины. С другой стороны, возникающее
скольжение передних колес может привести к нарушению или потере управ-
ляемости. Согласно общей теории устойчивости движения механической
системы оно является устойчивым, если в результате возникновения bos-
s' мущений характер движения мало изменяется и восстанавливается, сколь-
; ко бы ни продолжалось действие возмущающих сил. Увеличение стечением
L- времени хотя бы незначительных первоначальных отклонений приводит
i к неустойчивости движения.
В том случае, когда первоначальные отклонения нарастают относи-
тельно медленно, водитель троллейбуса располагает достаточным временем,
чтобы с помощью рулевого управления или тормозной системы при-
нудительно восстановить устойчивость и обеспечить необходимую безопас-
ность движения. Быстрое нарастание возникшего отклонения может при-
вести к потере управляемости, заносу и аварий.
Основными причинами, вызывающими различные возмущения движе-
ния троллейбуса, являются: неравенство касательных реакций на разные
колеса; неровности, закругления, а также продольный и поперечный укло-
ны пути; инерционные и аэродинамические явления и т. д. Факторами,
способствующими возмущению движения, являются уменьшение коэффи-
циента сцепления шин с дорогой и высокие скорости движения.
§ 18. Управляемость троллейбуса
Движение троллейбуса на повороте возможно при условии, когда
его управляемые колеса повернуты на некоторые углы по отношению к
оси задних, неуправляемых колес.
Если бы оба управляемых колеса поворачивались на одинаковый
угол а, как показано на рис. 17, то толкающую силу Р, приложенную к
оси каждого колеса, можно представить себе в виде двух составляющих
Рл —Pcosa и Py = P‘Sina.
СилаРх, направленная к плоскости повернутого колеса, при равномер-
ном движении по горизонтальной поверхности (без учета сопротивления
воздуха и потерь в подшипниках качения), будет преодолевать сопротив-
ление Xi качению шины в плоскости вращения колеса. Сила Ру, направлен-
ная перпендикулярно плоскости вращения повернутого колеса, будет вы-
зывать появление боковых реакций У1г являющихся внешними силами,
которые отклоняют повернутые колеса и весь троллейбус от прямолиней-
ного движения.
Условия возможности качения , колеса в плоскости своего вращения
при отсутствии бокового скольжения таковы:
Рх = Р cos а > Хр	(43)
Ру = Psina<^P? ,	(44)
где РТ — боковая сила сцепления колеса с дорогой.
,55
Совместное решение уравнений (43) и (44) позволит получить условие
сохранения управляемости троллейбуса при его движении на повороте.'
Из (43) и (44) имеем: .
_ Ру cos а
а следовательно,
Pxtga<РГ .	<
В гл. IV было показано, что X, = Zt <р и Рт = Z1<p, а так как-
Рх = Хр то, произведя соответствующую подстановку, получим условий
управляемости:
откуда
X1tga<Z1<p или Ztf tg a.
7tga<q>.
(45)
Рис. 17. Схема движения троллейбуса с Рис. 18. Схема движения троллейбуса с
одинаковыми углами поворота управляемых разными углами поворота управляемых
колес	колес
При обычном движении троллейбуса на дорогах с высоким коэффи- г
циентом сцепления во много раз превышающим коэффициент сопротив- i
ления качению J, и углах поборота управляемых колес, не превышающих '-
45°, приведенное в уравнении (45) условие сохранения управляемости
троллейбуса обеспечивается с большим запасом. При движении машины |
по скользкой дороге (обледенение, влажный снег) условия управляемости j
менее благоприятны и могут привести к скольжению управляемых колес и
отклонению движения троллейбуса от заданного направления.	j
В приведенной на рис. 17 схеме управляемые колеса поворачиваются j
на одинаковые углы а. В этом случае качение передних колес на повороте i
сопровождалось бы скольжением, что вызывало увеличение сопротивления •
движению троллейбуса, повышение износа шин и ухудшение управляемос-
ти. В целях устранения этого недостатка управляемые колеса троллейбуса
поворачиваются на разные углы таким образом, чтобы обеспечивалось
качение всех колес вокруг одного мгновенного центра без скольжения, .2
как это показано на рис. 18.	>
56
Из рассмотрения треугольника OAD и ОВС (рис. 18) следует, что
— = Ctga'
AD 6
ОС '
— = ctga'
ас
Так как AD = ВС — L — база троллейбуса, а OD — ОС = В^ —
расстояние между шкворнями поворотных цапф троллейбуса, то совместное
решение предыдущих уравнений дает
ctga" - cig a' = Sl
(46)
Рис. 19. Зависимость между углами
поворота внутреннего и наружного
колес троллейбуса
Как видно из схемы (см. рис. 18), отношение для данной конструк-
ции троллейбуса является величиной постоянной, следовательно и ctga" —
— ctga' = const при любых радиусах поворота троллейбуса. На рис. 19
приведены теоретическая / и действитель-
ная 2 зависимости между углами по-
ворота внутреннего и наружного колес
троллейбуса. Некоторое расхождение
теоретической и действительной зависи-
мостей объясняется тем, что простой
четырехзвенный механизм рулевой тра-
пеции не может в точности обеспечить
необходимое соотношение между углами
а" и а' при изменении радиуса поворота
троллейбуса в широких пределах. Од-
нако показанное на рис. 19 расхож-
дение теоретической и действительной
зависимостей при правильном выборе
размеров трапеции весьма незначитель-
но, а при больших радиусах поворота
троллейбуса (что, как правило, имеет
место в нормальных условиях его дви-
жения) практически неощутимо. Поэто-
му и незначительное проскальзывание
передних колес троллейбуса возможно
лишь при малых радиусах его поворо-
та, что происходит весьма редко и не
представляет опасности.
Радиусы траектории движения наружного — /?н и внутреннего — /?,
колес с некоторым допущением могут быть найдены из следующих соотно-
шений (см. рис. 18):
Л»= ~
sin a
(47)
R,=~.	(48)
tg a
При движении троллейбуса на повороте возникает центробежная сила
инерции, направленная в сторону, противоположную центру поворота,
и вызывающая перераспределение сил, действующих на колеса трол-
лейбуса.
Пневматические шины троллейбуса обладают известной эластичностью
и при воздействии на них тех иЛи иных усилий деформируются. Вследствие
боковой эластичности шин при движении троллейбуса на повороте теоре-
тически центробежная сила должна вызывать боковой увод его передних
колес. Качение колес в этом случае происходило бы под некоторым углом
57
к плоскости их вращения. Вследствие этого должно было бы измениться
положение мгновенного центра поворота троллейбуса. Однако вследствие,
того, что на современных троллейбусах применяются шины высокого дав-
ления, возможность бокового увода практически весьма незначительна и
не оказывает заметного влияния на положение мгновенного^ центра по-
ворота.
§ 19. Основные понятия об устойчивости движении
троллейбуса;
Устойчивость троллейбуса оценивается его способностью сохранять!
нормальное движение при заданных скоростях, допустимых значениях ра-'
диуса кривизны, а также продольного и поперечного уклонов дороги к
при неблагоприятном состоянии дорожного покрытия (обледенение, загряз-^
некие, влажное состояние и пр.).	л
Явление продольного опрокидывания теоретически возможно с того'
момента, когда давление на переднюю или заднюю оси становится равным'
нулю. Для троллейбуса, имеющего значительную базу и большой вес$
продольное опрокидывание практически невозможно, поэтому рассматри-;
вать случай продольного опрокидывания его нет необходимости.	:
Поперечная-устойчивость троллейбуса может нарушиться при norie-j
речном опрокидывании его и при боковом скольжении колес. \
Явление поперечного опрокидывания в условиях нормального двй‘ 
жения теоретически возможно на повороте при большой скорости, когда ’
на троллейбус действуют значительные центробежные силы.
Кроме скорости двйжения и величины радиуса поворота, на попереч-
ную устойчивость троллейбуса влияют скорость поворота управляемых^
колес, неравномерность движения (ускорение, замедление), поперечный
уклон дороги и давление ветра, а также состояние дорожного по-
крытия.	1
Возможность опрокидывания двухэтажных троллейбусов, центр тя- -
жести которых расположен более высоко, вероятнее, чем одноэтажных.
Силы, действующие на автомобиль при его движении на повороте,
впервые были исследованы великим русским ученым Н. Е. Жуковским
в 1917 г. Вопросы нарушения поперечной устойчивости автомобиля при
боковом скольжении
Рис. 20. Схема сил, действующих на троллейбус
при его движении на повороте
колес всесторонне исследованы Е. А. Чудаковым [1}.
Поперечное опрокидыва-
ние троллейбуса может быть
вызвано силами, направлен-
ными в сторону, противопо-
ложную радиусу его пово-
рота. Из рассмотрения схе-
мы, приведенной на рис. 20,
следует, что при движении
троллейбуса на повороте на
него действуют следующие
основные силы: 6П — вес
троллейбуса; Рс—центро-
бежная сила, приложенная
в центре тяжести, т. е. в'
точке-С на высоте hgox по-
верхности дороги; Pw — си-
ла давления ветра, приложен-
ная в центре парусности С'
на высоте hw., и реакции до-
роги Zi и Z2 на колеса трол-
лейбуса (в данном случае
приняты наиболее неблаго-
58
приятные условия движения, когда дорога имеет поперечный уклон).
В момент начала опрокидывания относительно точки А величина
реакции Z2 на правое колесо будет равна нулю, и тогда условие равновесия
троллейбуса, движущегося на повороте по дороге, имеющей поперечный
уклон, будет
р. -f- = Pxhg + Р'сhs + pa-f +	(49)
где В —колея троллейбуса по наружным шинам задних колес, '
принятая совпадающей с колеей передних колес;
Рх и Ру — составляющие силы тяжести троллейбуса;
Р'с и Р"с — составляющие центробежной сйлы;
. Pw — сила давления ветра.
Значения величин, входящих в уравнение (49), в упрощенном виде,
с некоторыми Допущениями могут быть Найдены из следующих равенств:
P, = Gncos₽; Px = G„sM; Р'с = -^cos?; Р'с = -^-psin ?;
P^ = wF,
где — масса троллейбуса;
7? — радиус поророта троллейбуса;
окр — критическая скорость движения троллейбуса, при которой начи-
нается его опрокидывание;
w— удельное давление ветра, перпендикулярное боковой поверх-
ности кузова троллейбуса; -
F — площадь боковой поверхности кузова троллейбуса.
Произведя подстановки в уравнение (49). и „разделив обе части его
на Gn cos р, получим:
В ft	v«pn? । икр ц .-о ,
-2- = Mgf>+-^- +-257^8? + -G^cosT 1
откуда
^кр
hg Btsft
gR + IgR
или
^кр
в. ...
2	, <7П cos ft
hs + 0,5 В tg ₽
(50)
начало поперечного
Этим
троллейбуса, и поэтому скорость ркр называется критической. При дви-
жениях со скоростями ниже критической может возникнуть боковое сколь-
жение осей троллейбуса, особенно при пониженных значениях коэффи-
циента сцепления, что также приведет к нарушению поперечной устойчи-
вости.
На практике чаще всего наблюдается занос задних осей. В отдельных
случаях может возникнуть боковое скольжение передней оси. Однако это
явление менее опасно, чем занос задних осей, так как оно весьма быстро
гасится внешними силами, действующими на троллейбус.
Боковое скольжение задней оси троллейбуса происходит при условии,
когда обе результирующие реакции К2 и Кг" правого и левого задних
колес, как показано на схеме, приведенной на рис. 21, достигают значения
59
сил сцепления cp(Z2' и <pfZ2". В этом случае
(1%)2 = (<РЛ)2-(Рк)2'	(51).
(52)
где IV иУ2" — боковые реакции, действующие соответственно на внут-
реннее и внешнее задние колеса троллейбуса;
<рх — коэффициент сцепления колеса с дорогой при боковом'
скольжении, принимаемый обычно равным коэффициенту
сцепления <р при движении колеса в плоскости вращения.
'Имея в виду, что Рк ~ Р *к, при вычитании (52) из (51) получаем?
R2-(^)2 = 4>?[R2-(^)2]-.	(53)
Уравнение (53) характеризует ус-
ловие возникновения заноса задней
оси троллейбуса.
При торможении троллейбуса в:
некоторых случаях наблюдается нару-
шение его поперечной устойчивости
виде бокового скольжения осей, и в
первую очередь задней оси. Боковое
скольжение задней ведущей оси трол-.
лейбуса может начинаться при:	;
а)	проскальзывании ее внутреннего ,
колеса;
б)	блокировании внутреннего ко- <
леса;	
в)	одновременном блокировании
обоих колес.
Явление бокового скольжения осей •
троллейбуса при торможении анало- ;
гично описанному выше явлению при '
тяговом режиме.
Боковой занос начинается с того
момента, когда результирующие реак-
в плоскости дороги, достигают значений
Рис. 21. Схема сил и реакций, дейст-
вующих на заднюю ведущую ось
троллейбуса при начале бокового
скольжения
ции, действующие на колеса оси
сил сцепления.
Занос осей троллейбуса представляет весьма опасное явление, не- j
редко приводящее к авариям. Практически это явление наблюдается при 1
пониженных значениях коэффициента сцепления. Для обеспечения безо- 1
пасности движения необходимо принимать меры, позволяющие предотвра- 1
тить или погасить начавшийся занос троллейбуса, в особенности его зад-
ней оси, боковое скольжение которой представляет наибольшую опасность. 
Важнейшее значение для предотвращения бокового скольжения осей '
троллейбуса в условиях его обычного движения имеет правильное содер-
жание дорожного покрытия: своевременное удаление снега, -предупрежде-
ние образования гололеда, очистка от грязи и пр.
Умелое вождение троллейбуса также уменьшает вероятность возник-
новения бокового скольжения и позволяет остановить начавшийся занос.
Для прекращения начавшегося заноса или снижения- интенсивности его
развития водитель должен по возможности прекратить торможение и по-
вернуть управляемые колеса в сторону бокового скольжения задней оси.
В этом случае увеличивается радиус поворота троллейбуса и сила инерции,
способствующая заносу, уменьшается.
Глава VI
ПЛАВНОСТЬ ХОДА ТРОЛЛЕЙБУСА
Плавностьхода троллейбуса определяется колебаниями и вибрациями
то подрессоренных и неподрессоренных частей при движении по неровному
1ЛИ неисправному дорожному покрытию. Недостаточная плавность хода
вызывает неудобства и утомляемость пассажиров. Кроме того, значитель-
ные колебания и вибрации подрессоренных и неподрессоренных частей
троллейбуса вызывают динамические нагрузки на отдельные элементы
троллейбуса и, следовательно, их повышенный износ, а в отдельных слу-
чаях •—аварийное разрушение.
i Наряду с состоянием дорожного покрытия, которое является перво-
источником возникновения различного рода колебаний, на плавность
хода троллейбуса большое влияние оказывают также его конструктивные
качества, к которым относятся: а) величина подрессоренных масс троллей-
буса, приходящихся на переднюю и заднюю подвески: б) величина не-
Подрессоренных масс, связанных с передней и задней подвесками; в) поло-
жение центра тяжести и моменты инерции подрессоренной части троллей-
буса относительно поперечной и продольной осей, проходящих через центр
Тяжести; г) конструкция и характеристика передней и задней подвесок;
(д) конструкция пневматических шин и величина давления в них; е) конст-
рукция и характеристики амортизаторов; ж) конструкция пассажир-
ских сидений и др.
До последнего времени не уделялось необходимого внимания такому
важному параметру, каким является плавность хода троллейбуса, и по-
этому не проводилось в этой области ни теоретических, ни эксперимен-
тальных исследований. Однако принципиальная, а во многих случаях и
«конструктивная общность ходовой части троллейбуса и автомобиля поз-
воляет и для безрельсового электрического транспорта принять за основу
-положения и накопленный опыт, изложенные в курсах теории автомоби-
ля [1].
Рис. 22. Схема гармонических колеба-
ний с одной степенью свободы
61
§ 20. Измерителя колебаний троллейбуса и исходные положения
,	для их исследования
В качестве измерителей колебаний применяются кинематические и
энергетические величины.
' Кинематические измерители колебаний троллейбуса характеризуются
периодами или частотами, а также амплитудами перемещений, ускорения-
ми и скоростями нарастания ускорений.
• В качестве единицы измерения энергетического показателя колебаний
'принят паль. Полем называется десятикратный логарифм отношения мак-
симальной энергии данных колебаний к энергии, находящейся на пороге
ощутимости ее человеческим орга-
низмом; при этом та и другая энер-
гия должна быть отнесена к массе и
периоду колебания [1].
Для выявления взаимной связи
между отдельными измерителями ко-
лебания в упрощенном виде на рис.
22 показана схема, позволяющая
рассмотреть гармонические колеба-
ния с одной степенью свободы.
В положении 0, т. е. в положе-
нии статического равновесия:
f-'t'-	(54)
где^ — статический прогиб пружины, м;
G — вес груза, опирающегося на пружину;
с — жесткость пружины.
При возникновении колебания начнется движение массы М в верти-
калькой плоскости. На схеме (см. рис. 22) показано перемещение массы М
вверх на величину г: -
Л4-^+« = 0.	(55)
При решении этого уравнения получим:
z — A cos 1/5-1 + В sin 1/5- /.	(56)
г М '	г М-	' ’
Здесь А и В — постоянные интегрирования;
t—время колебательного движения.
Если в начальный момент при t = 0 и z = 0 колебания массы М выз-
м -	4гп
ваны тем, что ей сообщена начальная скорость , то
dz dz0
dt dt '
Произведя подстановку этих начальных условий в уравнение (56),
получим
Д = 0;	.
w dt •
где <•> — угловая скорость радиуса ги1к колебательного движения, опреде-
ляющая частоту колебания.
Полагая, что при i наступает некоторое максимальное зна-
чение перемещения массы М, т. е. гмак = В, формула (56) при начальных
условиях примет вид уравнения гармонических колебаний:
z = zuaKcsin	(57)
При рассмотрении вертикальных проекций радиуса длиной г„акс,
вращающегося с угловой скоростью ш (см. рис. 22), будем иметь:
z = zuaKsine-zaaKSino>t	(58)
На основании уравнений (57) и (58) можем написать выражения
для частоты и периода колебаний:
<й = |/— рад!сек. и Т = 2- ]/— сек. (59) .
Согласно (58)'можем найти:
а)	значение скорости перемещения при колебаниях:
V = “ = 2максш cos и имакс = ZhiKC®;	(60)
dt
б)	величину ускорения перемещения при колебаниях:
i =	и/макс = — 2максО)2;	(61)
62
в)	скорость нарастания ускорений при перемещении в процессе
колебания:
/ “	~ *"ма кс ® COS W И / маге =="—2макС<08.	(62)
Угловая скорость а> колебательного движения, выраженная в радианах
в секунду и определяющая частоту колебаний, может быть заменена тех-
нической частотой колебаний в оборотах в минуту по известной формуле:
60	30о>
п ~----------.
Т Z
или, заменив о> через ее значение согласно (59) и (54), будем иметь:
Кт-	
В практике обычно пользуются формулой]
300
П sss-,
КГ
где статический прогиб / измеряют в см.


§21. Методика теоретического исследования колебательных
процессов, возникающих при движении троллейбуса
Изложенное вышесправедливо для элементарной системы, состоящей
колебании
Рис. 23. Схема основных видов
троллейбуса
из одной массы и одной пружины. При рассмотрении приведенной простей-
шей схемы не учитывались силы сопротивления колебаниям. Действитель-
ные колебательные процессы, происходящие при движении троллейбуса,
во много раз сложнее, так как
массы, составляющие его коле-
бательную систему, в общем
случае обладают шестью степе-
нями свободы каждая, харак-
теризуемые тремя линейными и
тремя угловыми перемещениями,
. как это показано на рис. 23.
Теоретическому и экспе-
риментальному исследованию
обычно подвергаются .наиболее
ощутимые колебания, происхо-
дящие вокруг оси Y и вдоль оси
• Z. Для проведения таких иссле-
дований троллейбус можно пред-
ставить в виде колебательной
системы, показанной на рис. 24.
В приведенной схеме колебания троллейбуса подрессоренная масса Л4
представляет собой кузов с рамой, со всем расположенным на них обору-
дованием. Передний и задний мосты с присоединенными к ним механизма-
ми относятся к неподрессоренным частям троллейбуса. ’
Для упрощения весьма сложной для теоретического исследования
. колебательной системы троллейбуса, приведенной на рис. 24, в первом
приближении можно: а) не учитывать силы сопротивлений, действующие
между кузовом и осями троллейбуса, т. е. не учитывать влияние амортиза-
торов и трение в рессорах; б) не принимать во внимание колебание непод-
- рессоренных масс, которые сравнительно мало отражаются на его переме-
щениях. Это допущение в троллейбусах менее чувствительно, чем, напри-
мер, -в легковых автомобилях, так ^ак неподрессоренные части имею?
63
массу, во много раз меньшую, чем подрессоренные, а жесткость пневмати-
ческих шин высокого давления намного выше жесткости рессорно-
го подвешивания. В связи с этим частота свободных колебаний осей
троллейбуса во много раз превышает частоту колебаний кузова, а их ам-
плитуда в несколько раз меньше амплитуды колебаний кузова. Следова-
тельно, колебание неподрессоренных масс, хотя и накладывается на коле-
бания кузова, но оказывает весьма незначительное влияние.
Рис. 24. Колебательная схема
троллейбуса:
М — подрессоренная масса; и mt —
неподрессоренные массы; сп, и гп2 —
жесткости упругих элементов рессорно-
го подвешивания; сш — жесткости пнев-
матических шин; а — амортизаторы
Рис. 25. Упрощенная колебатель-
ная схема троллейбуса:
Z — ось вертикальных колебаний; X —
ось боковых колебаний кузова: с, и с, —
приведенные жесткости передних и зад-
них упругих опор под кузовом. учиты-
вающие жесткость подвески и жесткость
шин (согласно рис. 24)
С учетом принятых допущений упрощенная колебательная система
троллейбуса может быть изображена в виде схемы, показанной на рис. 25.
Согласно схеме, приведенной на рис. 26, суммарный статический про-
гиб / может быть определен по формуле:
/ = /п + /щ,	(64)
где /п —• статический прогиб ресеорной подвески;
/ш — статический прогиб шины.
При совместном решении уравнений (54) и (64) получим:
, = G <? = G
' “ Сп ' Сш “ С
(65)
где с — приведенная жесткость рессоры и шины:
сп 4” сш
(66)
Рис. 26. Эквива-
лентная схема для
массы, установ-
ленной на •двух
последовательно
расположенных
пружинах
В современных троллейбусах наличие пневмати-
ческих шин уменьшает жесткость подвески до 10%.
Тождество жесткостей подвески и ее упругого эле-
мента справедливо только для зависимой подвески.
При независимой подвеске, применяемой в некоторых
типах троллейбусов, жесткости подвески и ее упругого
элемента неодинаковы вследствие влияния различных
плеч рычагов, как показано на рис. 27.
В этом случае величины жесткости упругого эле-
мента Су.э и подвески сп находят по уравнениям:
Из условий равновесия системы независимой под-
вески относительно точки крепления к кузову следует,
что:
GK = -^-.	(67)
64
В соответствии со схемой независимой подвески, приведенной на
рис. 27, соотношения между /у.э и /п и между плечами рычага определяются
равенством:
/у.»- а
i	•	и ~ I 	
'	Совместное решение предыдущих уравнений дает:
'	'	с"~ /. ~су-‘ ‘2
г	Для теоретического исследования сво-
- / бодных колебаний троллейбуса в продольной
вертикальной плоскости удобно заменять уп-
рошенную схему (см. рис..25) на динамиче-
f * ски эквивалентную систему, состоящую из
• ’трех масс, связанных между собой жестким
 невесомым стержнем, как показано на рис. 28л
 (68)
(69)
28. Схема замещения колеба-
Рис.	...........
тельной системы троллейбуса стати-
чески и динамически эквивалентными
подрессоренными массами
Рис. 27. Схема независимой под-
вески сочлененного троллейбуса
Динамическая эквивалентность системы трех масс обеспечивается при
соблюдении следующих условий J1):
1)	сумма трех масс должна быть равна массе троллейбуса: 1
^ + 412 + ^3 = 44;	(70)
2)	координаты центра тяжести системы трех масс и подрессоренной
массы троллейбуса должны быть одинаковы:
M1L1 = M2L^	(71)
3)	моменты инерции системы трех масс и 'подрессоренной массы трол-
лейбуса относительно поперечной оси Y, проходящей через их совпадаю-
щие центры тяжести, должны быть равны:
M1L2l + M2L22^J = M^i	(72)
где р — радиус инерции подрессоренной части троллейбуса относительно
поперечной оси, проходящей через центр тяжести.
Совместное решение уравнений (71). и (72) с подстановкой значения М2
дает:	.
+ Ц = Мо2,
откуда
м _____________________________
1	4 + L.4, i.i '	(73)
3 И. С. Ефремов
65
Совместное решение (72) и (71) с подстановкой значения
^ = ^7'	(74>
Подставляя полученные значения и М2 в уравнение (70), по-
лучим:
+ + ^ = м- (75)
откуда
При соблюдении указанных трех условий массы замещяющей системы
имеют приведенные значения и располагаются в соответствии со схемой,
представленной на рис. 28, т. е. при соблюдении их статической и динами-
ческой эквивалентности подрессоренной массе троллейбуса. Известные
закономерности колебаний стержня с тремя массами могут быть распростра-
нены и использованы при исследовании колебаний кузова троллейбуса.
Исследования показывают, что движение любой точки кузова пред-
ставляет собой сложное (негармоническое) колебание, образуемое взаим-
ным наложением двух гармонических колебаний высокой Qi и низкой 0.2
частот, называемых частотами связи.
Если принять допущение, что вся подрессоренная масса троллейбуса
сосредоточена в и М2, а М2 = 0, то в этом случае масса Mj совершает
свободные гармонические колебания с частотой «ч на пружине с жест-
костью Ci независимо от таких же колебаний массы ТИ2 с частотой и>2 на
пружине с жесткостью с2.
На основании уравнения (75) это условие выполняется при наличии
равенства:
Р2 = L^.	(76)
Только при соблюдении приведенного условия будет отсутствовать
связь между колебаниями передних и задних подвесок, т. е. возникшие
колебания подрессоренной массы приходящейся на переднюю ось,
не вызывают колебаний массы М2, приходящейся на заднюю ось, и наобо-
рот. Уравнение (76) дает возможность получить представление, каким долж-
но быть распределение подрессоренных масс по длине троллейбуса, т. е.
каково должно быть расположение переднего и заднего мостов, чтобы
отсутствовала связь между колебаниями передней и задней подвесок.
В этом случае технические частоты колебаний масс и М2 могут
быть определены по формулам:
(77)
(78)
где ft — статический прогиб передней подвески, см;
f2 — статический прогиб задней подвески, см.
Допустимые собственные частоты колебаний троллейбуса должны по
возможности легко переноситься человеческим организмом, т. е. иметь
величину порядка 70—80 колебаний в минуту*.
Исходя из допустимых, т. е. не утомляющих человека, величин коле-
баний, по формулам (77) и (78) можно найти приемлемые значения стати-
* Приведенная величина соответствует частоте колебаний человеческого орга-
низма при нормальной ходьбе со скоростью 4—4,5 км(ч.
66
	/ ческих прогибов передней и задней подвесок,' необходимых для-обеспече-
ния достаточно плавного хода троллейбуса.
Следует отметить, что. приведенное выше условие отсутствия связи
1 между колебаниями передних и задних подвесок, выраженное уравнени-
ем (76), не всегда в троллейбусе может быть полностью удовлетворено, так
как существует другое условие развески по осям — необходимость распре-
деления 1/8 веса на переднюю ось и % веса на заднюю ось. Поэтому и опре-
деление технических частот колебания масс Mi и ТИ2 по формулам (77)
и (78) может проводиться с некоторым допущением.
Приведенные выше соображения о плавности хода троллейбуса не
учитывали влияния неподрессоренных масс и сопротивления амортизато-
ров. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования
плавности хода автомобилей показывают, что колебания неподрёссорен-
ных масс сравнительно мало отражаются на перемещениях кузова, но
'г оказывают существенное влияние на ускорение его колебательных про-
цессов.
Кроме собственных колебаний кузова, возникающих при переезде
; какого-либо одного препятствия, троллейбус может подвергаться также
 другим вынужденным установившимся колебаниям, появляющимся от
> периодических неровностей пути и зависящим от скорости движения. При
 наложении или приближении частот дополнительных вынужденных коле-
; баний к одной из собственных частот возможно появление резонансных
у явлений. Устанавливаемые на современных машинах амортизаторы, по-
вышающие сопротивление при взаимном перемещении кузова и его осей,
эффективно гасят колебания в резонансных областях и поэтому могут улуч-
шить плавность хода троллейбуса.
i Следует также иметь в виду, что чрезмерное сопротивление, создавае-
р мое амортизаторами, приводит к резкому повышению ускорений, передаю-
щихся кузову вне резонансных областей, что увеличивает эффективность
; воздействия неровностей дороги на троллейбус и, следовательно, ухудша-
1> ет плавность его движения.
г Правильный выбор конструкции сиДений и их жесткости уменьшает
х. ощутимость пассажирами колебательных перемещений кузова и, следова-
• тельно, в известной мере повышает комфортабельность троллейбуса.
<	На затухание колебаний кузова оказывает влияние также и трение
в листовых рессорах, способствующее гашению колебаний.
*	§ 22. Возможные методы экспериментального исследования
плавности хода троллейбусов
f Экспериментальные исследования плавности хода троллейбуса могут
проводиться как в лабораторных условиях (на стенде), так и в дорожных
'/ условиях (на линии). При дорожных испытаниях плавности хода троллей-
, буса могут быть определены: а) ускорения колебаний путем регистрации
их при помощи акселлерографов, размещенных в разных местах кузова и
) на сидениях; б) угловые колебания кузова, записываемые при помощи
Д гироскопических приборов; в) вертикальные перемещения кузова и колес,
 регистрируемые киносъемкой троллейбуса в моменты переезда неровностей,
f а также фиксируемые путем фотографирования перемещений светящихся
' точек, укрепленных на троллейбусе.
При стендовых испытаниях троллейбуса может быть осуществлено
 исследование колебательных процессов, т. е. регистрация количественных
; значений перемещений и ускорений кузова с помощью самопишущих при-
Г. боров одним из следующих способов: а) подтягиванием с последующим
г быстрым опусканием кузова троллейбуса; б) быстрым опусканием трол-
' лейбуса, поднятого на высоту до 50 мм, на специальных, резко. опускаю-
’• щихся площадках; в) периодическими колебаниями подвешенных площа-
. док, на которых установлен троллейбус (например, с помощью шатунно-
3*	67
кривошипного механизма; г) установкой колес троллейбуса на вращаю-
щихся беговых барабанах, имеющих эксцентриситет или выступы; д) уста-
новкой троллейбуса колесами на движущиеся бесконечные ленты с неров-
ностями и др.	'	,
При исследовании плавности хода троллейбуса наряду с общей оцен-
кой основных параметров колебательных процессов следует также опре-
делять: а) величины подрессоренных и неподрессоренных масс, приходя-
щихся на переднюю и заднюю подвески; б) характеристики передней и
задней подвески амортизаторов, пневматических шин, сидений и других
упругих элементов.
Исследование работы амортизаторов осуществляется при помощи спе-
циальных установок, определяющих силы сопротивления при разных час-
тотах и амплитудах колебания кузова, давление и температуру жидкости
, в амортизаторе и т. д.
Экспериментальные исследования плавности хода троллейбуса в СССР
пока не проводились, и поэтому приведенные выше соображения должны
•> рассматриваться лишь как возможные направления при разработке ме-
тодов предстоящих испытаний, необходимость в которых назрела.
' Проводившиеся исследования плавности хода различных автомоби-
лей показали, что наиболее существенными показателями колебательных
процессов являются собственные частоты колебаний кузова, ускорения
начавшихся колебаний и их максимальные амплитуды.
Например, ускорения колебаний 1,5 м/сек? при амплитуде 20 мм и
частоте 150 колебаний в минуту в случае их систематического повторения
становятся тягостными. Если величины ускорений колебаний повышают-
ся до 2,5 м/сек2, тягостные ощущения появляются через несколько минут,
а при возникновении ускорений до 4,5—5,0 м/сек2 в течение весьма непро-
должительного времени .в человеческом организме могут появиться вредные
последствия. Допустимая скорость нарастания ускорений колебаний не
должна превышать 10—15 м/сек3, при ее увеличении до 25 м/сек? возника-
ют неприятные ощущения [1].
При частоте колебаний менее 60 в минуту наблюдается укачивание
человека, а в случае превышения 150 колебаний в минуту человеческий
организм ощущает жесткость движения.
При оценке плавности хода автомобилей пользуются также, как ука-
зывалось выше, и энергетическим показателем колебаний — палем. Удов-
летворительным энергетическим показателем считается такой, при котором
число палей не превосходит 30—40.
Раздел третий
КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Глава VII
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК
Определение величины расчетных нагрузок для различных агрегатов,
аппаратов и узлов всякой транспортной машины вообще и троллейбуса
в частности является сложной задачей, так как в процессе эксплуатации
весьма значительно изменяются режимы движения (интенсивность ускоре-
ния и торможения, скорость движения, нагрузка), а также профиль дороги
и состояние дорожногр покрытия.
Правильное определение величин и характера расчетных нагрузок,
воздействующих на те или иные детали механизмов и узлов троллейбуса,
является обязательным условием обоснованного их конструирования,
определения размеров и выбора материала. Только при этом условии кон-
структор может создать надежные и долговечные троллейбусы.
Под надежностью троллейбуса обычно понимают его способность ра-
ботать без простоев, вызываемых всякого рода поломками и неисправнос-
тями. Значительное влияние на надежность во многих случаях оказывают
максимальные нагрузки, возникающие в наиболее тяжелых условиях или
режимах эксплуатации. -
Долговечностью, характеризуемой общим сроком службы троллейбуса,
называется его способность противостоять износу или усталости материала
основных деталей. На долговечность или выносливость отдельных агрега-
тов, механизмов и узлов троллейбуса большое влияние оказывают: вели-
чина и время действия повторяющихся нагрузок, деформации элементов
конструкции, вызывающие перекосы и неправильное взаимодействие сопря-
женных деталей.
При правильном конструировании, выборе материала и технологии
обработки деталей надежность и долговечность троллейбуса в очень боль-
шой степени зависят от качества сборки и технического обслуживания в
процессе эксплуатации.
§ 23. Основные понятия о допустимых напряжениях
при расчете на прочность и выносливость
Напряжения, допускаемые при расчете отдельных деталей, должны
обеспечивать прочность и выносливость детали при максимальном исполь-
зовании материала, минимальных размерах ее и, следовательно, весе.
С другой стороны, $апас прочности, закладываемый в детали, должен га-
рантировать надежную и долговечную работу соответствующего узла,
механизма и т. п.	'
69
Запас прочности по пределу текучести при растяжении
(79)
где aTd — предел текучести при растяжении с учетом поправочного коэф-
фициента бт, т. е. sTd = £тат;
ат — предел текучести при растяжении, полученный при испытании
образцов диаметром 7—10 мм;
ет —• поправочный коэффициент для валов, диаметр которых превы-
шает 10 мм (рис. 29);
а — напряжение, полученное при расчете детали.на изгиб.
Рнс. 29. Кривая зависимости поп-
равочного коэффициента от диамет-
ра образца
Запас прочности по пределу теку-
чести при скручивании или сдвиге
(80)
где тга — предел текучести при скручи-
вании (сдвиге) с учетом попра-
вочного коэффициента ет, т. е.
Тта ‘‘CTdeT»
тт — предел текучести при скручи-
вании (сдвиге), полученный
при испытании образцов ди-
аметром 7—10 мм;
т — напряжение, полученное при
расчете детали на кручение.
При совместном действии изгиба и кручения общий запас прочности
„ _	_	°ld	(Я 1 \
  е	'V'
При решении вопроса о минимально допустимой величине запаса
прочности обычно руководствуются степенью пластичности материала,
которая характеризуется отношением предела текучести к пределу проч-
ности . При расчетедеталей в современном машиностроении допускают-
°в
ся следующие минимальные величины запасов прочности:
ст «в	0,45—0,55.	0,55—0,70	0,70—0,90	0,5—0,58 (литые детали)
	1,2-1,5	1,4-1,8	1,7—2,2	1,6—2,5
Кроме статических нагрузок от сил, развиваемых тяговым электродви-
гателем, силы тяги и торможения, а также силы тяжести от веса троллей-
буса и его нагрузки, многие детали троллейбуса (передняя и задняя оси
и их колеса, рама, каркас кузова и пр.) при его движении по неровной до-
роге испытывают ударную нагрузку. При определении прочности механиз-
мов и узлов она учитывается динамическим коэффициентом Кд. Этот коэф-
фициент, представляющий собой отношение динамической нагрузки к ста-
тической, зависит от размеров неровности дороги, скорости движения трол-
лейбуса, упругости шин и параметров подвески. Действительную величину
динамического коэффициента Кд для различных условий движения уста-
новить практически невозможно. Поэтому при расчете деталей ходовой
части на статическую, прочность следует исходить из некоторого значения
Кд, для троллейбусов ориентировочно может быть принято Кд= 2.
70
При определении нагрузок, кроме расчета на прочность, исходят из
условий выносливости, руководствуясь тем, что сопротивление усталости
при переменных напряжениях зависит от типа напряженного состояния
(изгиб или кручение) и от характера изменения напряжений по времени.
На рис. 30, а показан никл напряжений (однократная смена напря-
жений), соответствующий периоду времени Т. Остальные кривые соответ-
ствуют: симметричным (рис. 30,6), пульсирующим (рис. 30, в) и асимметрич-
ным (рис. 30, а) изменениям напряжений в зависимости от времени.
Рис. 30. Зависимости цикла изменения симметричных, пульсирующих
и асимметричных напряжений <? от времени t
Величина предела выносливости а-i обычно определяется при симмет-
ричном цикле нагружений образцов диаметром 7—10 мм с числом циклов
до разрушения (70 = 5-Ю6 4-1 «107. Уразнение кривой'усталости (рис. 31)
до точки, соответствующей Uot имеет следующий вид:
=	.	(82)
где
А = const.
•Следовательно,
Щ \	’
Здесь Ц— число циклов действия на-
пряжений;
oi — предельное напряжение, со-
ответствующее U-, циклам;
m — показатель степени, зави-
сящий от типа напряженно-
го состояния.
Уравнение (82) может быть пред-
ставлено в виде:
где а — —А' = А~а.
(83)
иа V
Рис. 31. Характер нарастания уста-
лости материала в зависимости от
числа циклов действия напряжения
Кривая усталости может быть построена не только как зависимость от
.предельных напряжений а, но и в функции предельных нагрузок Q.
В случае пропорциональности нагрузок или моментов отношение цик-
ло? определяется аналогично уравнению (83):
Ui _ / Q-i \m' _ / M_i \m'	(q,k
где гп' — показатель степени: для напряженных состояний, при которых
напряжения пропорциональны нагрузкам, т’ = /и; для контакт-
71
ных напряжений при касании по линии, например для зубьев
т
шестерен, роликов подшипниковых и пр., т =-у.
Аналогично величинам, принимаемым при проектировании автомоби-
лей [1], и для троллейбусов при расчете их деталей могут быть приняты
следующие значения показателей степеней т и т':
а)	для валов т = т' = 9,0;
б)	для шариковых подшипников т = 10, т' — 3,3;
в)	, для конических шестерен т = 7, т' = 3,5;
г) для цилиндрических шестерен и роликовых подшипников т = 6;
т' — 3,0.
Ввиду того, что величина передаваемых моментов (например М ь М2), а
также и соответствующие им количества выдерживаемых циклов нагружения
(например Uit U2) различны, то общее предельное число циклов нагруже-
ния U может быть найдено из следующих соотношений:
а+	+ ....= 100%	(85)
или
а । Р I _______ loo
где а — время работы детали (в % от общего срока службы) при нагружении
ее моментом
р — время работы детали (в % от общего срока службы детали) при '
нагружении ее моментом М2.
Значения Uh U2n U на основании (82), (83) и (84) могут быть написаны .
в таком виде:
После подстановки’ этих выражений в (86) и соответствующих
преобразований окончательно получим:
мркч =	'	(87)
Существуют и другие методы расчета деталей на выносливость или дол-
говечность, например, по наибольшей часто действующей нагрузке (повто-
ряющейся не менее 1000 раз за срок службы детали) с учетом коэффициента
долговечности Ф.
В этом случае расчетное напряжение на изгиб определяется из выраже-
ния:
°расч = °макс»	(88) '
а расчетное напряжение на кручение по аналогичной формуле:
•расч — ^макс<
(89)
Коэффициенты долговечности Ф < 1 и могут быть определены по
уравнениям:	__________________
(90)
где Uo— число циклов, соответствующее пределу усталости;
Ц — общее число циклов действия напряжения а. >
(91>
72
или
- Практически для нахождения значений коэффициентов долговечно-
сти пользуются следующими формулами:
где Т = ZTi — общее время работы троллейбуса за межремонтный цикл;
«макс и ‘'макс — наибольшие длительно действующие напряжения;
п — скоррсть вращения, соответствующая длительно действую-
щему напряжению.
Первый сомножитель правых частей уравнений (93) и (94) характеризует
срок службы, а второй сомножитель — переменность режима.
Для того чтобы срок службы троллейбуса за межремонтный цикл,
выраженный в общем пробеге, перевести, на время, пользуются соотноше-
нием:
где S — заданная величина общего пробега за межремонтный цикл, км\
va — средняя техническая скорость движения троллейбуса, км/ч.
Запасы прочности по выносливости обычно принимают в пределах
1,5—1,8 и находят на основании следующих равенств:
	п = °~'d   арасч	(95)
где	и	Л,=^-. ”	трасч '-W - ~1Ц~ ’	(96)
/G , Кт, 5 и 3 — коэффициенты, учитывающие влияние концентрации нап-
ряжений в различных переходах при изгибе и кручении,
а также влияние размеров детали и качества поверхности.
Расчет деталей троллейбуса на выносливость может быть произведен
при наличии следующих данных: фактических характерных нагрузок, воз-
никающих при трогании машины с места, при ее разгоне с максимальным
ускорением, при движении с максимальной скоростью в характерных для
данной дороги условиях; при эпизодических инерционных перегрузках,
при торможении с максимальным замедлением и т. д. Кроме того, необходи-
мо знать длительность действия характерных нагрузок и их повторяемость
на единицу пробега троллейбуса (например, на 1 или 10 юи).
Требуемые для расчета на выносливость данные могут быть получены
на основании статических и предварительных расчетных данных, а также
ориентировочно определены по условиям эксплуатации, характерным для
.данного типа троллейбуса в разные времена года, на различных профилях -
и покрытиях дороги.
В заключение следует подчеркнуть, что задача расчета деталей троллей-
буса на долговечность или выносливость является вполне назревшей и
73
весьма актуальной. Однако более конкретный метод этого расчета и осо-
бенно требуемые нормативные данные до сих пор не разработаны, что тормо-
зит повсеместное внедрение прогрессивного метода определения и, следо-
вательно, дальнейшее повышение срока службы основных механизмов и
узлов безрельсового электрического транспорта.
§ 24. Нагрузки, действующие на задние и передние мосты
троллейбусов
Нагрузки,, вызывающие появление напряжений в мостах троллейбуса
и. их деталях, обусловливаются взаимодействием между колесами троллей-
буса и дорогой.
На рис. 32. представлена схема сил, действующих на задний (ведущий}
мост троллейбуса. На схеме показаны: силы S, и S2, действующие на картер
Н
Рис. 32. Схема сил, действующих на задний, ведущий
мост троллейбуса
заднего моста со стороны рессор, вертикальные реакции Zi и Z2, действую-
щие на задние колеса; боковые силы и Я2, действующие на задние коле-
са в случае заноса троллейбуса или при его движении на повороте; сила тя-
ги Рк или тормозная сила.
Расчетные нагрузки, действующие на задний мост, рекомендуется опре-
делять для следующих режимов движения троллейбуса: 1) при передаче через
ведущие колеса максимальной силы тяги; 2) при торможении и 3) при заносе.
При передаче силы тяги через ведущие колеса троллейбуса задний мост
нагружается, как видно из рис. 32, изгибающими моментами, возникающи-
ми под действием вертикальных реакций Z и силы тяги Рк, а также реактив-
ными моментами.
Максимальное значение изгибающего момента под действием верти-
кальной реакции
2И =ZZ = -^,	(97),
где g2 — максимальный вес нагруженного троллейбуса, приходящийся на
задний мост;
т2 — коэффициент перераспределения веса для заднего моста;
I — расстояние от средней плоскости колеса до середины рессоры.
Изгибающий момент М2 действует в вертикальной плоскости.
Максимальное значение изгибающего момента под действием силы тяги
где Л1к.макс — максимальное значение вращающего момента, развиваемо-
го тяговым электродвигателем;
i0 — передаточное число редуктора;
гк —радиус качения. ведущего колеса.
74
v Величина плеча I зависит от конструктивных особенностей заднего моста
связанных со способом передачи толкающих усилий от заднего моста к ра-
ме или кузову троллейбуса. Способы передачи тяговых и тормозных сил на
Г раму троллейбуса изложены ниже (см. гл. XI).
к' Изгибающий момент МР действует в горизонтальной плоскости.
Значение момента, скручивающего задний мост при передаче через ве-
X дущие колеса максимальной силы тяги,
:	2Ик = 2₽к.ма«е'-к=Ч.макс г’.-	(99)
Момент Мк нагружает картер заднего моста на длине плеча равно-
го расстоянию между серединами рессор.
л При торможении троллейбуса колесными тормозами на задний мост дей-
j ствуют следующие нагрузки.
*	1. Скручивающий момент, нагружающий картер заднего моста по его
 концам на плече I,
МК.Т = 2РТГК,	(100)
где Рт — значение тормозной силы на колесе.
Г При полном использовании тормозами сцепного веса:
Г где ср—коэффициент сцепления.
;	2. Изгибающий момент, возникающий под действием тормозной
- силы Рт,
МТ = РТ/.	,	(101)
J Величина изгибающих моментов, нагружающих задний мост под дей-
ствием вертикальных реакций, остается прежней [уравнение (97)].
• Кроме того, на задний мост могут действовать изгибающие и скручи-
• • вающие моменты, возникающие при заносе троллейбуса при движении в
г режиме тяги или торможения.
Схема сил и реакций, действующих на задний мост троллейбуса при
i заносе, изображена на рис. 33.
Рис. 33. Схема сил и реакций, действующих на задний мост
троллейбуса при заносе
В этом случае на задние колеса действуют вертикальные реакции Z
и горизонтальные реакции /?, которые нагружают задний мост изгибающими
моментами Mz и MR .
7 Значение суммарных изгибающих моментов, действующих в сечениях
z Л и С (см. рис. 32), можно найти из выражений:
MA=Zll~R1rK	(102)
Мс<= Z2l + R2rK.	,	(103)
'	75
Подставляя в эти выражения соответствующие значения реакций
Z и можно-получить полные уравнения для моментов Ма и Мс .
При рассмотрении режима переезда троллейбусом через неровности
дороги иногда учитывают вертикальные нагрузки, возникающие вследствие
динамических воздействий дороги на колеса.
Величина расчетного изгибающего момента в этом случае
Afz = ZZ = S-^_/,	, (104>
где Z — вертикальная динамическая нагрузка;
8 — коэффициент, учитывающий увеличение статической нагрузки при
переезде препятствий, его обычно принимают равным 2.
Заметим, что при рассмотрении нагрузок,, действующих на задний мост,
его собственный вес условно считался входящим в величину д2 (или Si и
S2 по рис. 32).
. Схема сил, действующих на передний мост троллейбуса, аналогична
только что приведенной.
Если передний мост не является ведущим, его детали рассчитывают на
прочность для двух режимов движения троллейбуса: при максимальном
торможении; при заносе. Для обоих режимов изгибающие и скручивающие
моменты, действующие на передний мост, определяют по тем же уравнениям,
что и для заднего моста.
При этом, конечно, значения действующих сил берут соответственно
нагрузкам, приходящимся на передний мост, а сила тяги заменяется тормоз-
ной силой.
§ 25. Нагрузки, действующие в тяговых передачах троллейбуса,
и существующие методы их определения
Как указывалось выше, мощность, развиваемая тяговым электродвига-
телем, подводится в виде вращающего момента через механизмы тяговой
передачи к ведущим колесам троллейбуса (рис. 34). Для определения вра-
Рис. 34. Схема передачи вращающего момента от тягового электродвигателя
на ведущие колеса троллейбуса:
JWR — вращающий момент на карданном валу; Рк — сила тяги на ведущих колесах; Q —
окружное усилие червячного зубчатого колеса
щающего момента, сообщаемого электродвигателем тяговой передаче, необ-
ходимо иметь электромеханические характеристики двигателя. В этих ха-
рактеристиках обычно приводятся значения силы тяги на ведущих ко-
лесах для данной конструкции троллейбуса с учетом передаточного числа
76
редуктора и диаметра ведущих колес. Электромеханические характеристики
позволяют определить силу тяги на ведущих колесах для всех нормальных
режимов движения.
В тех случаях, когда в характеристиках даны вращающие моменты Мд
на валу тягового электродвигателя, сила тяги Рк на ведущих колесах может
быть определена по формуле (35).
Системы управления современными троллейбусами позволяют осу-
ществлять: а) пуск в ход — трогание с места; б) разгон до выхода на авто,-
матическую (первую безреостатную) характеристику; в) нормальное дви-
жение с регулируемой скоростью;'г) электрическое, реостатное и рекупера-
тивное торможения; д) торможение с помощью механических тормозных
средств, приводимых в действие посредством' пневматических и гидравли-
ческих приводов, а также при помощи обычных рычажных передач (тормо-
жение ручным тормозом); е) комбинированное (например, электропневмати-
ческое) торможение.
Для наиболее тяжелых из перечисленных режимов движения определя-
ют соответствующие нагрузки в элементах тяговой передачи как по величине
действующих вращающих моментов, так и по продолжительности их дейст-
вия.
Прочность и долговечность тяговой передачи в основном зависят от
максимальных величин передаваемых вращающих моментов, длительности
и характера нагружения различных деталей передачи, а также от частоты
повторяемости тех или иных нагрузок.
Практика показывает, что выбор размеров деталей тяговой передачи
(т. е. расчет их на прочность) по вращающему моменту для наиболее тяжело-
го режима движения (например, трогания с места и разгона на пусковых
позициях) не дает удовлетворительных результатов; а детали, рассчитанные
таким образом, не обеспечивают необходимой работоспособности. Это про-
исходит потому^ что тяговый электродвигатель в силу своей способности к
перегрузкам может в отдельных случаях создавать повышенные. значения
вращающих моментов, которое сообщаются тяговой передаче. Такие случаи
наблюдаются, например, при резком повышении силы тяги из-за слишком
быстрого перехода с одной позиции контроллера на другую, при коротком
замыкании в силовой цепи и т. д.
Кроме того, в некоторых случаях (например, при отсутствии в электри-
ческих схемах предпусковых позиций и других ограничений пускового или
тормозного тока) детали тяговой передачи подвергаются, воздействию хотя
и кратковременных, но значительных вращающих моментов, которые реали-
зуются в виде ударной нагрузки при пуске в ход, резком торможении
и т. п. Эти ударные нагрузки при недостаточно совершенной схеме достига-
ют больших значений, особенно при изношенных тяговых переда-
чах.
Таким образом, определение нагрузок, действующих на тяговую пере-
дачу, представляет весьма сложную задачу. Поэтому при инженерных рас-
четах приходится ограничиваться приближенным определением величины
этих нагрузок и продолжительности их действия.
Существуют различные методы определения нагрузок, действующих на
тяговые передачи. Основные из них следующие:
1) по вращающему моменту, развиваемому тяговым электродвигателем
при возникновении в его цепи тока, вызывающего срабатывание аппаратов
электрической защиты от перегрузки или короткого замыкания;
2) по максимальному вращающему моменту, допускаемому условиями
сцепления ведущих колес с дорожным покрытием.
В некоторых случаях для проведения более полного исследования дейст-
вительных нагрузок, создаваемых вращающими моментами, развиваемыми
тяговым электродвигателем при пуске в ход, необходимо учитывать удар-
ные моменты, возникающие в результате поглощения кинетической энергии
якоря.
77
Наибольшее распространение получил первый метод, сущность которого
заключается в следующем.
Электрическая силовая цепь троллейбуса предохраняется от повышенно- 1
го тока, возникающего при перегрузке при коротком замыкании, специаль-
ной аппаратурой электрической защиты. Со стороны одного полюса силовая 1
цепь троллейбуса обычно защищается автоматическим выключателем, а со |
стороны другого -полюса — реле максимального тока, воздействующим на j
линейный контактор силовой цепи.
Когда ток в силовой цепи достигает определенной величины, превышаю- 
щей допустимую, автоматический выключатель или линейный контактор 1
разрывает силовую цепь, в результате чего двигатель отключется и, следо- ;
вательно, прекращается передача вращающих моментов*.	'
Для обеспечения необходимой прочности деталей тйговой передачи учи-
тывают возможные максимальные нагрузки, соответствующие значениям то-
ка срабатывания аппаратов защиты. Так, например, автоматический выклю- '
чатель у троллейбуса МТБ-82Д отрегулирован на ток срабатывания 450 а, ;
поэтому максимально возможную силу тяги, а следовательно,и расчетное зна-
чение. вращающего момента Мл необходимо определить для этого значения
тока.
Метод определения расчетных нагрузок по току срабатывания аппаратов
электрической защиты является наиболее простым и, как показывают приво-
димые далее осциллограммы испытаний, наиболее полно отражающим
действительные нагрузки. При обычных проверочных расчетах этот метод
дает удовлетворительные результаты, если имеются средства предохранения
тяговой передачи от чрезмерных ударных нагрузок.
Определение расчетных нагрузок, возникающих в. случае полного ис-
пользования сцепного веса при Приведении в действие механических тормо-
зов, несколько отличается от рассмотренного метода. Опыт эксплуатации и
произведенные испытания механических тормозов показали, что полное
использование сцепного веса возможно при наличии мощного центрального
тормоза. Исходя из этого, в троллейбусах, имеющих такой тормоз, тяговую
передачу следует проверять на вращающий момент, возникающий при пол- “
ном использовании сцепного веса, приходящегося на задние ведущие коле-
са**.
В этом случае сила сцепления ведущих колес троллейбуса с дорогой (н)
Рсц =
где ср — коэффициент сцепления;
6г — вес, приходящийся на задние колеса;
/п2 — коэффициент перераспределения веса для заднего моста.
Вращающий момент, передаваемый задним колесам при приведении в -
действие центрального тормоза (тормозной момент, н • м),
Мт = Рсц г к,
где гк — радиус качения ведущего колеса, м.
Величина вращающего момента, нагружающего тяговую передачу
мт = ^,
. ’	*0	ч
где — к. п. д. тяговой передачи;
i0 — передаточное число редуктора,
* Более подробно см. в разделе «Электрическое оборудование троллейбусов».
** В тех случаях, когда трансмиссионный тормоз запроектирован на частичную
реализацию сцепного веса, расчет ведут, соответственно, на заданную часть реализу-
емого сцепного веса.
78
 После подстановки значений момента М т и силы РСц получим:
М _ ^сцГк=	(105)
i’o	io
:  Механический тормоз, действующий непосредственно на тормозные
устройства колес, нагружает тяговую передачу только инерционным мо-
ментом якоря тягового электродвигателя. Вследствие’относительно ма-
; лых значений момента, возникающего при пользовании колесным тормо-
зом, производить расчет тяговой передачи по нему нет необходимости.
Следует отметить, что необходимые нормативы— запасы прочности
; для конструирования тяговых передач троллейбусов — достаточно четко
' еще не определены, и поэтому в гл. IX и X, содержащих расчет кардан-
ных валов, редукторов, дифференциалов и полуосей, приводятся для
f ориентировки величины напряжений, допускаемых в соответствующих
деталях автомобиля. Другие агрегаты и элементы механического обору-
'' дования троллейбусов (мосты, тормоза, рулевое управление, рессоры и
Г др.) работают в таких же условиях, как соответствующие механизмы
!, автомобилей, и поэтому напряжения в них могут быть приняты одинако-
выми с напряжениями, допускаемыми в автомобилях.
? Сущность более полного способа определения максимальных зна-
чений действующих моментов [6] заключается в следующем. Как извест-
? но, при включении тягового электродвигателя троллейбус трогается с
• места не в тот же момент, а лишь по истечении времени, необходимого
для того, чтобы якорь тягового электродвигателя повернулся на угол,
соответствующий величине холостого хода тяговой передачи. Движение
троллейбуса начинается после того, как полностью выбраны зазоры во
всех элементах и узлах тяговой передачи.
, За время холостого хода якорь тягового электродвигателя, вра-
: щаясь с очень незначительным сопротивлением, обусловленным главным
< образом трением в подшипниках вала, сопротивлением воздуха и сопро-
? тивлением трения щеток о коллектор, приобретает определенный запас
кинетической энергии. Поглощение этой энергии вызывает дополнитель-
~ ные нагрузки в тяговой передаче в момент трогания троллейбуса с места.
Это объясняется тем, что кинетическая энергия якоря, накопленная за
время холостого хода под влиянием полного момента, развиваемого
'• тяговым электродвигателем, должна поглотиться деталями тяговой пе-
 редачи, так как троллейбус в силу своей большой массы не приобретает
сразу линейной скорости, соответствующей скорости вращения якоря в
J конце холостого хода. После того, как выбраны все зазоры в передаче,
 скорость вращения якоря резко снижается.
При расчете делают допущение, что якорь в момент ликвидации за-
’ • зоров останавливается, а его кинетическая энергия, приобретенная за
i время холостого хода, полностью поглощается тяговой передачей. Обоз-
» начив полный вращающий момент, действующий на тяговую передачу
< при трогании с места, через 7ИП, можно написать:
:	м„=л1д+мк,	(Юб)
' где Мя— вращающий момент, развиваемый тяговым электродвигателем
J	при пуске в ход;
AfK —вращающий момент, создаваемый кинетической энергией якоря.
? Для определения величины вращающего момента Мк предваритель-
' но устанавливают величину кинетической энергии в конце холостого хода
 якоря тягового электродвигателя, т. е. количество работы, запасенной
якорем к моменту ликвидации всех зазоров.
* Пусть а — величина холостого хода тяговой передачи (в радианах).
; Тогда работа, затраченная на вращение якоря, или, если не учитывать
потерь на трение, работа, запасенная якорем к концу холостого хода, вы-
79
разится, произведением среднего вращающего момента тягового электродви-
гателя, развиваемого им во время холостого хода, на величину углового
перемещения а якоря при холостом ходе, т. е.
17я = Мсра.	(107)
Эта работа и должна пойти на создание упругих деформаций в деталях
тяговой передачи, вызвав появление в них известного вращающего момента
Л4К (считая по валу тягового электродвигателя).
На этом основании между работой 17я, запасенной якорем, и работой,
затраченной на создание упругих деформаций всех деталей тяговой переда-
чи, устанавливается равенствб, т. е.
=	(Ю8)
где — сумма работ, затраченных на создание упругих деформаций
во всех деталях тяговой передачи.
Равенство (107) можно выразить также в виде уравнения:
«7, = ^,	(109)
где р — упругий угол закручивания деталей тяговой передачи (по первому
валу, соединенному с якорем тягового электродвигателя), выраженный в
радианах.
В результате объединения выражений (107) и (109) выводится формула:
' (п°)
из которой следует, что работа, запасенная якорем на протяжении холосто-
го хода а, равна работе ударного момента Мк, возникающего в тяговой пе-
редаче при поглощении кинетической энергии якоря.
Таким образом, для решения поставленной задачи — определения
ударного момента — необходимо знать величину работы, запасенной яко-
рем на протяжении холостого хода, и установить дополнительную связь
между возникающими при этом ударным моментом и совершаемой им рабо-
той на создание упругих деформаций.
Расшифровка формулы (ПО) для наиболее общей схемы тяговой пере-
дачи (при наличии промежуточного вала и вала центрального тормоза)
дает следующее уравнение:
ЧР«-^ + ^2 + ^3 + и74 + Г6 + Гв + Г7,	(111)
гдёуИ?! — работа деформации промежуточного вала;
17 2— работа деформации вала центрального тормоза;
173	— работа деформации карданного вала-
174	— работа деформации полуосей;
— работа деформации деталей, воспринимающих реактивный момент
заднего ведущего моста;
работа деформации шин ведущих колес;
17 7 — работа деформации дисков мягких карданов.
Далее рассматриваются детали тяговой передачи и виды их деформаций,
которые необходимо учитывать при практических подсчетах ударных нагру-
зок в тяговых передачах троллейбусов.
В результате приведенных преобразований выведена следующая форму-
ла для определения ударного момента, которая учитывает только работу
закручивания полуосей:
^₽« = ^ = ^[4(£+£)]. ;	(112)
80
где /Исра — кинетическая энергия, запасенная якорем на протяжении хо-
лостого хода, Н'М\
МСр — средний вращающий момент, развиваемый двигателем за период
холостого хода, Н'М\
а — холостой ход тяговой передачи, рад',
i0 — передаточное число редуктора;
Jn и — полярные моменты инерции полуосей, л4;
/п и 1Л — длины правой и левой полуосей, л;
> G — модуль упругости второго рода, «/л2.
Для иллюстрации и. оценки приведенных методов определения расчет-
ных нагрузок приводятся результаты испытаний* тяговой передачи трол-
лейбуса ЗИУ-5 (рис. 35). При этих испытаниях осциллографировались:
момент на карданном валу — Л4К.В, момент на полуосях — Л4П0, ток в
я,коре тягового двигателя — /й, ток в обмотке параллельного возбуждения
тягового двигателя— 1Ш, путь колеса — S, время — t. Для определения
нулевых линий и масштабов Мк.в, Afno, 1а и 7Ш на осциллограммах по-
казаны их максимальные значения. Отметчик времени t записывал точки
через 0,1 сек,.отметчик пути <$ — пики через 1/12 оборота колеса, т. е. через
0,264 м пройденного пути троллейбусом. Испытания были проведены для
следующих режимов:
1. Пуск электродвигателя • в ход. при заторможенных колесах, что
позволило оценить характер и величину нагрузок при наличии ударного
- момента в момент пуска. Благодаря тому, что в электрических схемах совре-
менных троллейбусов предусмотрено ослабление поля тяговых электро-
двигателей на первых (пусковых) позициях, наибольший вращающий момент
холостого хода достигает 420—450 н-м Д42—45 кГ’м). Такие малые зна-
чения нагрузки тяговой передачи объясняются Тем, что в электрической схе-
ме предусмотрено ограничение пускового тока на первой реостатной - пози-
ции до 76 а. При большем износе и, следовательно, значений холостого
хода тяговой передачи суммарное значение момента, нагружающего переда-
чу, будет больше, однако значительные ограничения тока силовой цепи,
как показали испытания троллейбуса МТБ-82Д, приводят к тому, что даже
при холостом ходе, достигающем около 0,9 рад (52°), нагрузка передачи не
-превышает 1550 н*м (155 кГ-м).
На следующем этапе пускового режима — ускорении движения трол-
лейбуса ЗИУ-5 на реостатных позициях до выхода на рабочую (автомати-
ческую) характеристику при среднем ускорении от 1,1 до 1,34 м/сек2 —
величины вращающих моментов не превосходили 1630 н • м (163 кГ • м) на
• карданном валу Мк.а и 8000 Н'М (800 кГ-м) на полуоси Мпо (рис. 35, а).
г Как показывает осциллограмма, за период разгона не было зарегистриро-
вано нагрузок, носивших динамический характер. Это 'свидетельствует о
•хорошей работе системы автоматического управления.
2. Электрическое торможение, когда тяговая передача нагружается по
 сравнению с режимом тяги вращающими моментами обратного знака. На
рис. 35,6 приведена осциллографическая запись нагрузки трансмиссии
-''троллейбуса ЗИУ-5 при режиме реостатного торможения.
Осциллограмма показывает, что величины нагрузок при электрическом
' торможении колеблются в зависимости от условий торможения. Однако наи-
большие значения вращающих моментов при этом режиме не превышают
900 н-м (90 кГ-м) на карданном валу и 4500 «-.и (450 кГ-м) на полу-
осей при наибольшем тормозном токе 200 а и среднем замедлении порядка
0,8 м /сек2. 
При рекуперативном торможении величины вращающих моментов не
.превосходили 700 н-м (70 кГ• м) при. среднем замедлении порядка
0,65 м/сек2.
* Отчет Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова по теме «Усо-
вершенствование подвижного состава городского электротранспорта», раздел «Испыта-
ние троллейбуса ЗИУ-5». М.» 1959.
81
Приведенные количественные значения вращающих моментов при элект->
рическом торможении не вызывают большой нагрузки тяговой передачи,
а характер нагружения трансмиссии, как видно из осциллограмм, вполне
благоприятный.
Рис. 35. Осциллограммы испытания тяговой передачи троллейбуса
ЗИУ-5 для различных режимов нагружения =0,1 сек):
а — при режиме пуска; 6— при электрическом реостатном торможении; в — при торможе-
нии колесными тормозами посредством ножного пневматического привода при блокирова-
нии ведущих колес: г — при комбинированном электропневматическом торможении в ус-
ловиях блокирования ведущих колес; д — при срабатывании аппарата токовой защиты
(реле максимального тока)
В процессе механического торможения с помощью колесных тормозных
устройств тяговая передача нагружается инерционным моментом якоря
электродвигателя и трансмиссии, действующим в том же направлении^
что и при тяге.
82
г При испытании этого режима осциллографирование произведено при
следующих условиях движения троллейбуса ЗИУ-5: нормальном торможе-
нии колесными тормозами при помощи ручного привода; торможении ко-
лесными тормозами посредством пневматического привода при блокировании
ведущих колес (рис. 35,в) и комбинированном — электропневматическом
- торможении при блокировании ведущих колес (рис. 35, г).
L Нормальное механическое торможение при помощи колесных тормоз-
> ных устройств, без блокирования ведущих колес, вызывает инерционные
 „ моменты, прямо пропорциональные интенсивности замедления троллейбуса.
 В этом случае в тяговой передаче возникает знакопеременная колебатель-
< ная нагрузка карданного вала с наибольшим значением вращающих момен-
тов до 530 н-м (53 кГ'М) при пневматическом приводе и до 460«-л»
' . (46 кГ-м) при ручном приводе.
При торможении троллейбуса колесными тормозами с помощью пнев-
матического привода с блокированием ведущих колес вращающий момент
. карданного вала достигает 700 н-м (70 кГ- м).
j В случае полного блокирования обоих ведущих колес угловое замед-
ление якоря и величина инерционного момента непропорциональны линей-
> ному замедлению, а зависят от скорости блокирования ведущих колес.
J Инерционные моменты, нагружающие тяговую передачу, будут тем больше,
. чем интенсивнее начало торможения и выше скорость блокирования колес.
'  При обледенении, загрязнении дорожного покрытия и других неблаго-
;; приятных условиях движения троллейбуса между его правым и левым ко-
.лесами и дорогой могут иметь место различные коэффициенты сцепления.
г В этом случае возможно блокирование только одного ведущего колеса и
., воздействие на тяговую , передачу нагружающих моментов будет иметь более
сложный характер.
‘ Величина момента, как и в предыдущем случае, зависит от скорости
! -вращения якоря, а также от скорости блокирования колес к началу тор-
можения и в ряде случаев достигает 1000 н-м (100 кГ-м).
Электропневматическое торможение по существу является комбиниро-
- • ванным. В этом случае характер нагрузок на тяговую передачу определяет-
: ся особенностями реостатного и пневматического торможения. При нажатии
L тормозной педали в начальной стадии вступает в действие электрическое—
- реостатное торможение, которое сопровождается медленным нарастанием
нагрузки обратного знака по сравнению с режимом тяги, так как часть ки-
нетической энергии якоря преобразуется в электрическую и, следовательно,
1 поглощается непосредственно в тяговом электродвигателе.
? В последней стадии одновременно с электрическим реостатным тормо-
>. жением начинает действовать механический тормоз с пневматическим при-
! водом. При комбинированном действии двух тормозных систем характер и
1 величина нагрузок на тяговую передачу изменяются в зависимости от усло-
вий и параметров колесных тормозных устройств, как это было сказано
выше.
• Наибольшие нагрузки при электропневматическом торможении трол-
.лейбуса ЗИУ-5 в условиях блокирования ведущих колес достигали на кар-
данном валу 700 н-м (70 кГ-м) (см. рис. 35, а). При блокировании веду-
щих колес в зависимости от условий сцепления максимальные значения на-
 грузочных моментов, действующих на отдельные полуоси, превосходят
j 'Средние величины при равномерном их нагружении. В большей степени
< нагружается полуось, связанная с заблокированным колесом.
/ Испытания троллейбусов ЗИУ-5 и МТБ-82Д показали, что наибольшие
I, величины нагрузок на тяговую передачу возникают при срабатывании элект-
' рических аппаратов защиты (реде максимального тока и автоматического’
.выключателя), предохраняющих электрические цепи от чрезмерной пере-
грузки.
При достижении тока уставки в силовой цепи троллейбуса ЗИУ-5
' ^происходило срабатывание аппарата токовой защиты, что вызывало резкое
*83
повышение величины магнитного поля и, следовательно, момента тягового •
электродвигателя. Срабатывание реле максимального тока (при токе около
500 а) вызывает нагрузку карданного вала моментом до 3350 н-м (335 кГ>м),.
причем возрастание момента, как-то видно из осциллограммы (рис. 35, д),
носит импульсный характер. Величина вращающего момента 3350 Н‘М J
(335 кГ*м), полученная опытным путем в результате испытания, имеет ;
достаточно близкую сходимость с расчетным значением в соответствии с;
данными характеристики тягового электродвигателя.	.
Таблица &
Максимальные моменты карданных валов (м-лс)
Режимы работы троллейбусов	Типы троллейбусов		
	МТБ-82Д	•1200/600 в	ЗИУ-5
Пуск в ход (ударные нагрузки,	До 1550	2200—2250	Ударные нагруз-
возникающие после выборки угла холостого хода передачи)	(а=50°)	(а=52°)	„ки отсутствуют
Разгон троллейбуса до выхода на рабочую (безреостатную) характеристику	До 1800	1500—2500	1500-1630
Электрическое торможение	—-	До 500	До 1000
Торможение колесными тормоза- ни (при блокировании одного ведущего колеса)	—	До 2150	До 1030
Срабатывание аппаратов токовой защиты	а)	До 3100 при сраба- тывании ав- томата б)	До 3800 при сраба- тывании ре- ле макси- мального тока		До 3350 при сра- батывании . ре- ле максималь- ного тока
Разрыв питания тягового элек- тродвигателя			До 1800 (при про- езде секцион- ного изолятора).
Резкое и наиболее высокое возрастание моментов, действующих на
тяговую передачу при срабатывании аппаратов защиты, вызывает весьма,
значительную нагрузку на ее детали и, по-видимому, упругое закручивание
валов (карданного вала, полуосей), так как после размыкания силовой цепи
в передаче появлялся колебательный процесс, затухавший через 1,2—
1,6 сек. Наибольшее значение момента с отрицательным знаком в процессе
колебания нагрузки достигало 2520 н-м (252 кГ-м).
При срабатывании защиты от перенапряжения и при перерыве пита-
ния тягового электродвигателя (например, при снятии нагрузки с линии,
при проезде участковых изоляторов) также имеет место определенное нагру-
жение тяговой передачи. Количественное значение моментов в этом случае
меньше предыдущего, и поэтому, как правило, опасности для прочности
деталей трансмиссий не возникает. Однако следует иметь в виду, что в.
этом случае-появляются сложные неустановившиеся электромеханические
процессы, вызывающие в отдельных случаях значительные динамические
нагрузки.
В табл. 6 указаны наибольшие величины вращающих моментов кар-
данного вала троллейбусов ЗИУ-5, МТБ-82Д и троллейбуса повышенного-
напряжения на 1200/600 в, полученные в результате испытания и осциллогра-
фирования нагрузок на тяговые передачи.	•
84
Сравнительная оценка рассмотренных ранее методов определения рас-
четных нагрузок тяговой передачи троллейбуса позволяет сделать следую-
щие выводы.
Первый метод — расчет тяговой передачи по вращающему моменту,
развиваемому тяговым электродвигателем при появлении в его цепи тока,
вызывающего срабатывание аппаратов электрической защиты от перегруз-
ку или Короткого замыкания,' характеризуется простотой определения рас-
четных нагрузок. Детали тяговой передачи, рассчитанные по первому методу,
практически обладают достаточной прочностью и надежностью. В данном
случае при определении допускаемых напряжений рекомендуется руковод-
ствоваться большими значениями запаса прочности. Однако следует иметь
в виду, что этот метод не учитывает ударных нагрузок, которые возникают
в тяговой передаче при несовершенных электрических, схемах управления
тяговыми электродвигателями. По мере усовершенствования системы уп-
равления тяговым электродвигателем и, следовательно, значительного со-
кращения ударных нагрузок, вызываемых поглощением кинетической энер-
гии якоря, этот недостаток будет иметь все меньшее и меньшее значение.
Первый метод рекомендуется для повседневных инженерных расчетов,,
второй — при всесторонних исследованиях тяговой передачи.
Глава VIII
СХЕМЫ ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ
§ 26.	Схемы тяговых передач и требования,
предъявляемые к их механизмам
Тяговые передачи троллейбусов классифицируются:
а)	по количеству ведущих мостов;
б)	по количеству тяговых электродвигателей;
в)	по расположению тяговых электродвигателей на шасси;
г)	по типу и расположению элементов редуктора.
Наибольшее распространение получили тяговые передачи с одним и
двумя ведущими мостами.
Троллейбусы выполняются с одним, двумя и, в редких случаях, че-
тырьмя тяговыми электродвигателями.
В зависимости от расположения тяговых электродвигателей относи-
тельно заднего ведущего моста различаются троллейбусы: с передним рас-
положением электродвигате-
I 1	( - J —।	лей- с задним расположением
Т[~	______ [I , электродвигателей и с распо-
—	-----_J I____________________ ложением электродвигателей
*тг	I—----1	внутри ведущей тележки.,
г —ч* - >	z<—II—,	Троллейбусы могут иметь
шестеренную зубчатую обыч-
“	но двухступенчатую или чер-
’— |||	’	вячную передачу.
J— —Lxjfe—	На Рис- 36- приведены
[	'	основные схемы тяговой пе-
t- i|l	____[]___ редачи с одним ведущим мо-
Г ’ стом.
И	Наибольшее распростра-
с. ik J ________ с_ I > некие получила схема I, в
~	°1___-1	которой' тяговая передача
— I----------- - t :----- — — имеет один тяговый электро-
t^Jo----of |	двигатель, расположенный
< ~ Т~ *	*" | J впереди ведущего моста.
;рис. 36. Схемы тяговой передачи троллейбусов Вращающий момент от тяго-
с одним ведущим мостом	’ вого электродвигателя к ве-
дущим колесам передается
карданным валом и редуктором. У всех троллейбусов отечественного про-
изводства тяговая передача построена по схеме/. Троллейбусы МТБ-82Д
имеют червячную передачу, троллейбусы ЗИУ-5 снабжены двухступенчатым
зубчатым редуктором.
Схема II получила некоторое распространение в последние десятиле-
тия. Особенностью ее является заднее расположение тягового электродви-
гателя (позади ведущего моста). Вращающий момент от электродвигателя к
ведущим колесам передается карданным валом и редуктором. Заднее рас-
положение электродвигателя, как правило, предопределяет и заднее распо-
ложение тяговой электроаппаратуры. В этом случае достигается минималь-
ная протяженность электропроводки, улучшается изоляция и уменьшается
утечка тока.
Схема III соответствует тяговой передаче сочлененного троллейбуса
отечественного производства выпуска 1961 г. Передача имеет два тяговых
электродвигателя, расположенных впереди ведущего моста. От каждого
тягового электродвигателя вращающий момент передается одному из веду-
.86 •
щих колес. К преимуществам этой схемы относится отсутствие дифферен-
циала. Отсутствие механической связи между ведущими колесами позволя-
ет более полно использовать тяговые свойства троллейбуса, так как при
буксовании одного колеса второе продолжает развивать полную силу тяги,
соответствующую коэффициенту сцепления небуксующего колеса.
Передачи с двумя тяговыми электродвигателями позволяют существенно
понизить уровень пола в троллейбусе благодаря меньшим размерам двигате-
лей и редукторов. Недостатками такой передачи являются некоторое увели-
чение веса и удорожание оборудования.
В схеме, примененной на отечественных троллейбусах повышенного на-
пряжения 1200/600 в, два тяговых электродвигателя имеют последователь-
, ное механическое соедине-
• ние, а их общий вращаю-
. щий момент передается
редуктору посредством од-
ного карданного вала. В
: связи с недостатками вы-
; зываемыми механическим
' соединением двигателей,
эта схема вряд ли полу-
; чит широкое распростра-
? нение.
*	На рис. 37 показаны
схемы тяговой передачи
^ троллейбусов с двумя ве-
Рис. 37. Схемы тяговой передачи троллейбусов с
двумя ведущими мостами
•	’ дущими мостами.
/ Схема / представляет собой тяговую передачу двухэтажного троллейбу-
са ЯТБ-3 и аналогичных конструкций троллейбусов английского производ-
: ства. Тяговый электродвигатель расположен впереди двух задних ведущих
u мостов и передает вращение последовательно средней и задней ведущим осям..
:	На схеме 11 показана тяговая передача с продольным расположением
, -двух тяговых электродвигателей внутри задней ведущей тележки. Каждый
 Электродвигатель сообщает вращающий момент ведущим колесам одного из
задних мостов посредством карданного вала, редуктора и полуосей. Тяговая
/ передача этого типа заметного распространения не получила.
	В процессе развития подвижного состава троллейбусного транспорта
применялись и некоторые другие схемы тяговой передачи, но они в настоя-
 щее время технического интереса не представляют.
/ Тяговая передача является одной из ответственных частей механичес-
• кого оборудования современного троллейбуса. К механизмам и устройствам
'‘ ее предъявляются повышенные требования. Основные из них следующие:
а) отсутствиешума, в том числе при передаче больших значений вращаю-
*	щих моментов и при значительных скоростях вращения якоря тягового элект-
i родвигателя;
/ б) возможность реализации значительных передаточных чисел при ми-
» нимальных размерах редуктора;	.	• 
/ в) достаточно высокий к. п. д.;
г) простота конструкции и относительно низкая стоимость изготов-
ления механизмов и устройств;
‘ д) высокая износостойкость деталей и узлов;
f е) высокая работоспособность механизмов, обеспечивающая бесперебой-
ную эксплуатацию троллейбуса;
ж) простота и экономичность технического обслуживания;
; з) минимальный расход цветных металлов.
I Конструкция механизмов и устройств тяговой передачи троллейбусов
 существующих типов МТБ не вполне удовлетворяет этим требованиям,
л Недостаточная износостойкость элементов тяговой передачи снижает экс-
плуатационные, качества троллейбусов. В течение первых восьми лет экс-
.	87
плуатация трансмиссии типа ЯТБ срок службы тяговой передачи, которая
применяется до настоящего времени, ограничивался 20—25 тыс. км пробега.
Проведенные автором исследования износостойкости и работоспособ-
ности механизмов и устройств тяговой передачи'ЯТБ-1 показали, что они
работали в условиях чрезмерной перегрузки и имели существенные конст-
руктивные недостатки. Наличие в ЯТБ-1 мощного центрального тормоза,
нагружавшего тяговую передачу дополнительным тормозным моментом,
ускоряло выход ее из строя. В результате была произведена модернизация
тяговой передачи ЯТБ-1: реконструирован ручной тормоз (центральный
тормоз ликвидирован), модернизированы задняя и передняя опоры червячно-
го редуктора, улучшено качество изготовления отдельных деталей и др.
Модернизация тяговой передачи и правильная организация технологии ее
обслуживания в эксплуатации, а также накопление опыта работы передовых
водителей позволили увеличить срок службы тяговой передачи на троллейбу-
сах до 60—80 тыс. км.
§ 27.	Общая характеристика шасси и ходовой части
троллейбусов
Совокупность агрегатов й механизмов механического оборудования
вместе с рамой, на которой они устанавливаются, принято называть шасси
троллейбуса:
Шасси состоит из четырех основных частей:
а)	рамы;	.	'
б)	ходовой части (мосты и подвеска);
в)	тяговой передачи (карданный вал, редуктор с дифференциалом и
полуоси);
г)	механизмов управления (рулевое управление и тормоза).
В троллейбусах с несущим (безрамным) кузовом понятие шасси мо-
жет быть сохранено лишь при условии включения каркаса и кузова, к осно-
ванию которого крепятся агрегаты ходовой части и другие механизмы трол-
лейбуса. ,
Компоновка шасси троллейбуса зависит в основном от схемы тяговой
передачи, места расположения двигателей, количества ведущих мостов и
размещения входной и выходной дверей кузова. Компоновка шасси оказы-
вает существенное влияние на распределение веса по осям троллейбуса.
На рис. 38 показано шасси двухосного .троллейбуса. У этого шасси тя-
говая передача расположена по продольной оси троллейбуса, а тяговый
электродвигатель размещен между передним и задним мостами ниже уровня
пола.
Тяговый электродвигатель 1 передает вращающий момент ведущим ко-
лесам 3 через карданный вал 2, Червячный редуктор 4 и полуоси, располо-
женные в кожухе 5 заднего моста.
Рулевое управление 6 размещено в передней части рамы 7.
Механизмы и устройства ходовой части, так же как и тяговая передача,
являются весьма ответственными элементами оборудования троллейбуса,
обеспечивающими надежность, плавность и безопасность его движения. По-
этому к ходовой части троллейбуса предъявляются высокие требования.
Основные из них следующие:
а)	возможность плавного и безопасного движения троллейбуса при мак-
симальных скоростях, ограничиваемых тяговым электродвигателем и пе-
редачей;
б)	достаточная прочность и надежность деталей, обеспечивающие бес-
перебойную эксплуатацию троллейбуса; 1
в)	высокая износостойкость деталей и узлов;
г)	относительная простота конструкции и низкая стоимость изготовле-
ния механизмов и устройств;
д)	удобство и простота технического обслуживания, а также эконо-
мичность эксплуатации.
88

Глава IX |
КАРДАННЫЕ ВАЛЫ !
§ 28. Назначение, схема действия и классификация
карданных передач
Карданная передача применяется для передачи вращающего момента от
одного вала к другому при наличии между валами некоторого постоянного
или переменного угла.
В современных троллейбусах тяговые электродвигатели подвешиваются !
к раме или к кузову, а редукторы обычно размещаются в картере заднего
моста. Ввиду этого при различной нагрузке кузова, а также при колебаниях
его в процессе движения троллейбуса наблюдается постоянное перемещение
вала якоря тягового электродвигателя по отношению к валу редуктора.
Карданная передача на троллейбусе предназначена для соединения
вала якоря тягового электродвигателя с валом редуктора для передачи
вращающего момента от первого вала ко второму при изменении положения
этих валов относительно Друг друга.
Различают два типа карданов: жесткие карданы, допускающие откло-
нение осей валов до 35°, и мягкие карданы, или полукарданы, допускающие
отклонение осей валов до 3—5°.
Жесткими карданами называют механизмы, которые передают вращаю-
щий момент от одного вала к другому посредством шарнирного соединения.
Мягкими карданами называют устройства, передающие вращающий
момент от одного вала к другому при помощи упругих элементов за.счет их
гибкости.
По конструктивным признакам жесткие карданы разделяются на три
группы: а) простые карданы с явно выраженными осями вращения; б) ша-
ровые карданы и в) карданы прочих конструкций.
Мягкие карданы подразделяются на: а) карданы с металлическими дис-
ками и б) карданы с дисками из прорезиненной ткани. Эти типы карданных
передач в большинстве случаев устанавливаются только для компенсации
погрешностей сборки и деформаций рамы, вызывающих смещение осей двух
валов.
В современных троллейбусах отечественного производства МТБ-82Д
и ЗИУ-5 применяются жесткие карданы. Мягкие карданы применялись лишь
на троллейбусах типа ЛК и ЯТБ-1.
Наиболее распространенная схема жесткого кардана представлена на
рис. 39.
Кардан состоит из двух.вилбк 1 и 2, жестко соединенных с валами'5 и
4, и крестовины 5. При помощи своих четырех шипов крестовина кардана
шарнирно связывает обе вилки, соединяя тем самым валы 3 и 4. Шарнирное
соединение шипов крестовины с вилками позволяет ей вращаться относи-
Рис. 39. Схема кардана
тельно осей MN и PL, благодаря чему
достигается передача вращающего момента
от вала 3 к валу 4 как при постоянном, так
й при переменном значениях угла между
осями этих валов.
Во время движения троллейбуса одновре-
менно с изменением углов между валами яко-
ря тягового электродвигателя и редуктора
происходит изменение расстояния между
ними.
Для того чтобы карданные передачи
могли нормально работать при меняющемся
90
расстоянии между центрами карданов, валы снабжаются шлицевыми сое-
динениями, позволяющими в известных пределах свободно изменять их
длину. Шлицевые соединения дают также возможность компенсиро-
вать неточности монтажа, чем создают удобства при установке карданных
передач, не требуя точной подгонки их в продольном направлении.
На рис. 40 приведена схема, иллюстрирующая назначение шлицевого-
соединения карданного вала для случая, когда тяговые и тормозные усилия
/передаются на раму через рессоры.
Рис. 40-. Схема действия шлицевого соединения карданного вала в слу-
чае передачи тягового и тормозных усилий на раму рессорами (4 —
шлицевое соединение)
При изменении стрелы прогиба задних рессор ведущий мости,следова-
тельно, червяк редуктора перемещаются по отношению к раме по дуге ок-
ружности радиуса /^вокруг центра О4 — места крепления переднего конца
задней рессоры.
Если бы при этом перемещение заднего кардана происходило по дуге
окружности Т?2 вокруг центра переднего кардана, то длина карданно-
го вала оставалась бы неизменной. В действительности же задний кардан
перемещается по дуге окружности радиуса 7?3 вокруг центра Of.
Ввиду этого при каждом изменении стрелы прогиба рессор задних колес
должна изменяться и длина карданного вала.
Постоянное изменение стрелы прогиба рессор при движении троллейбуса
вызывает перемещение в осевом направлении шлицевого наконечника кар-
данного вала в шлицевой втулке. Поскольку во время осевых перемещений
карданный вал передает определенный вращающий момент, обусловливаю-
щий нажатие шлиц втулки на шлицы наконечника, в шлицевом соединении
вала возникает сила трения, направленная вдоль его оси. Величину осевого
усилия Т, действующего на механизмы карданной передачи, а также на
подшипники тягового электродвигателя и редуктора, можно определить на
основании следующих соображений.
Окружная сила, действующая на шлицевое соединение,
р __ Ммакс
гСр
Wгсо — средний радиус шлицевого соединения.
Осевая сила
Т = Рр,	(113)
где — коэффициент трения в шлицевом соединении, равный 0,05—0,2
(в зависимости от состояния шлицевого соединения).
Сила Т при неблагоприятных условиях может достигать значительной
величины (до 6000 н) и поэтому должна учитываться при расчете подшипни-
ка карданов, тягового электродвигателя и редуктора.
91
§ 29. Конструкция карданных валов с нгольчатыин
подшипниками
В современных троллейбусах применяются карданные валы с жесткими
карданами на игольчатых подшипниках. В качестве примера таких конст-
рукций на рис. 41 показан карманный вал троллейбуса ЗИУ-5. Карданные
валы с игольчатыми подшипниками имеют высокий к. п. д. и относительно
большой срок службы трущихся деталей вследствие наличия роликов.
Основными элементами карданного вала являются жесткие карданы и
шлицевое соединение. Карданы отечественных троллейбусов дают возмож-
ность передавать вращающие моменты от одного вала другому при располо-
жении последних друг к другу под углом до 20°.,
Карданный вал, приведенный на рис. 41, состоит из двух вилок 1 и 3
(8 и 14) с отверстиями в проушинах, в которые вставлены чашки 11. По
внутреннему диаметру чашек заложены тонкие цилиндрические ролики —
иголки 13, заполняющие в один ряд всю окружность внутри чашки.
Вилки расположены под углом 90° одна к другой и шарнирно соединены
крестовиной 7 с четырьмя шипами, которые попарно взаимно перпендику-
лярны. Для этой цели одна пара шипов вставлена в проушины вилки 1
(8), а другая —в проушины вилки 3 (14). Шипы крестовины могут свободно
поворачиваться в роликах, расположенных по окружности чашек 11. Такое
соединение позволяет вилкам поворачиваться относительно друг друга, что'
и дает возможность валам, на которые посажены вилки, располагаться под
углом один к другому, осуществляя в то же время’передачу вращающего
момента. Чашки 11 удерживаются в проушинах вилок крышками 12, которые
закрепляются болтами 10, ввернутыми в тело вилки. Каждый из карданов
снабжен масленкой 4 и сапуном 2 для смазки трущихся частей. Для пре-
дупреждения вытекания смазки из подшипников на шипы крестовины 7
надевается сальник 9.
Фланцевые вилки 1 и 8 обоих карданов, с помощью которых карданный
вал крепится к соответствующим фланцам тягового электродвигателя и
редуктора, имеют одинаковую конструкцию. Устройство вилок 3 и /4 .раз-
лично. Первая из них — шлицевая вилка 3 — имеет внутренние шлицы для
соединения с шлицевым валом 16, вторая вилка 14 имеет сварное соединение
с трубой 15 карданного вала. Шлицевое соединение двух частей карданного
вала во избежание загрязнения закрывается защитной муфтой 5, выполнен-
ной в виде гармошки, укрепленной с одной стороны на конце шлицевой
втулки 20, а с другой стороны — на конце трубы 15 с помощью стяжных
хомутов 19. Дополнительно для той же цели, а также для предотвращения
вытекания смазки ставится уплотнительное кольцо 17, закрываемое обой-
мой 18, навертываемой на резьбовую часть шлицевой вилки 20. Для смазки
шлицевого соединения в тело вилки 3 ввертывается масленка 21.
Основное различие между карданными валами, применяемыми на разных
типах отечественных троллейбусов, заключается лишь в длине трубы и кон-ч
струкции соединения карданного вала с валами тягового электродвигателя и
редуктора (фланцевые и обыкновенные соединения), а также в системе смазки
и защитном устройстве шлицевого соединения. Фланцы позволяют устанав-
ливать и снимать- карданный вал без разборки карданов. На троллейбусах
других типов вилки, заканчивающиеся хвостовиками с коническим отверс-
тием, надеваются непосредственно на присоединяемые валы.
Состояние карданной передачи оказывает непосредственное влияние
на безопасность движения троллейбуса, поэтому важное значение имеют
качество материала и методы изготовления важнейших деталей карданной
передачи: вилок карданов, крестовин и чашек игольчатых карданов, а так-
же трубы карданного вала.	,	.
Следует отметить недостаточную износостойкость отдельных деталей,
имевшую место в карданной передаче троллейбусов МТБ-82, что отрицатель-
но сказывалось на эксплуатационных качествах троллейбуса.
92


ф105
Рис. 41. Конструкция карданной передачи с жестким карданом, снабженным игольчатыми подшипниками
Исследование причин низкой работоспособности ранее выпускавшихся |
карданных валов, проведенное автором, позволило установить следующее, I
Разрушение трубы карданного вала в местах приварки шлицевого на-1
конечника и вилки является следствием: неудовлетворительного качества,]
сварки (непровар, различная ширина сварного шва, значительные пустоты’ I
в сварном шве и др.); неправильной технологии сварки (сварка без предвари- ]
тельного подогрева), вызывающей неравномерную твердость и местные пере-1
напряжения в зоне сварного шва; хрупкость металла в зоне сварки из-за I
образующейся в этом месте закалки.	1
Скручивание или изгиб трубы карданного вала в целом месте вызывался I
неравномерным распределением напряжения вследствие неодинаковой тол- I
щины трубы по сечению. Неправильная (эксцентричная) приварка наконеч- I
ника или вилки, а также неправильная сборка карданного вала приводили 1
к чрезмерному биению его и к разрушению. Поэтому в процессе изготовле- 1
ния карданный вал должен подвергаться статической и динамической 1
балансировке. Устранение небаланса карданного вала осуществляется пу- I
тем приварки к стене трубы 15 балансировочных пластин 6, как это пока- 1
зано на рис. 41, вес которых подбирается в процессе балансировки. ]
Недостаточная работоспособность игольчатых карданов является ре- I
зультатом чрезмерно высоких удельных давлений, ненадежного крепления I
чашек игольчатых подшипников и в ряде случаев неудовлетворительной 1
термической обработки рабочих поверхностей крестовин и чашек. Шипы |
крестовины, а также чашки игольчатого подшипника в ряде случаев имели 1
недостаточную твердость вследствие несоблюдения режима их термической |
обработки.	J
В этих условиях высокие удельные давления в игольчатых подшипниках 1
сравнительно быстро вызывают остаточные деформации (вмятины от роли- j
ков) на их рабочих поверхностях крестовин и чашек. В результате игольча-
тый подшипник перестает работать как подшипник качения. Работа же его
как подшипника скольжения вызывает ускоренный износ механизма и I
выход его "из строя.	'
Преждевременный износ шлицевых соединений карданной передачи >
имел место вследствие неправильного выбора материала для деталей, непра-
вильного подбора их твердости и неудовлетворительной смазки.
Перечисленные причины неисправностей карданной передачи предопре-
деляли и способы их устранения. Тщательное изготовление деталей, привар-
ка их и сборка в соответствии с установленным технологическим режимом и
техническими требованиями, правильная установка, крепление и надлежа-
щая смазка карданной передачи увеличивают ее работоспособность и изно-
состойкость, а значит, улучшают эксплуатационные качества тяговой пере-
дачи троллейбуса.
§ 30. Кинематика и расчет карданной передачи
В процессе эксплуатации троллейбуса карданный вал передает зна-
чительные вращающие моменты при больших угловых скоростях.Скорость
вращения карданного вала достигает 415 рад/сек (4000 об/мин). Между ося-
ми ведущего вала, передающего вращающий момент, и ведомого вала, вос-
принимающего этот момент, имеются углы наклона в горизонтальной и вер-
тикальной плоскостях. Все это может создавать неблагоприятные условия
работы и дополнительные нагрузки карданной передачи.
Исследованием кинематики одинарного кардана установлено, что при
равномерной скорости вращения ведущего вала А (рис. 42) ведомый вал
Б вращается неравномерно вследствие того, что угол р поворота ведомого -
вала не равен углу а, на который поворачивается ведущий вал. Вследствие ‘
этого между валами Ли Б будет периодически получаться угловое смещение,
величина которого при определенном повороте валов достигнет своего наи-
большего значения.
94
Неравномерность вращения валов А и Б будет тем больше, чем больше
угол у, характеризующий отклонение осей валов от прямой.
Разность углов поворота а—р в зависимости от поворота ведущего ва-
ла за один оборот кардана изменяется четыре раза от нуля до максимума и от
максимума до нуля по уравнению:
tga = tg[3cos у.	(114)
Рис. 42. Схема одинарного кардана
Из этого уравнения для каждого значения а можно найти значения уг-
;..ла р, если известен угол у.
В тяговой передаче современного троллейбуса устанавливают карданный
' вал с двумя карданами, схема которого представлена на рис. 43. На схеме
между валами А и Б показан третий (карданный) вал Б, имеющий карданы
на обоих своих концах. Вал А тягового электродвигателя является веду-
щим, а вал Б червяка редуктора — ведомым.
Рис. 43. Схема двойного кардана, применяемого
на троллейбусах
Если предположить, что вал А повернулся на некоторый угол а, то
на этот же угол сместится ведущая вилка / кардана; Вал В при этом повер-
нется на некоторый угол <р, и между углами а и?, в соответствии с урав-
нением (114), будет иметь место соотношение:
tga == cos tg <р,	(115)
где Ti — угол наклона оси вала В к оси вала А.
Если допустить, что вилки 2 и 3, сидящие на валу В, в начале движения
лежат в одной горизонтальной плоскости, то соотношение между углами а и
(3 можно определить по уравнению (114). При повороте всей системы на
угол тс/2 это соотношение примет вид:
tg (?+-£-) = cos Т2 tg	,
где —угол наклона оси вала В к оси вала Б.
После преобразования получим:
— ctgф = —cosT2ctg [3
или
1	COS т 2
tg<p tgli ’
следовательно,
tgcpcosT2==tgp.
Но так как ведущая вилка 3 кардана, сидящая на валу В, смещена на
некоторый угол ЧГ по отношению к ведомой вилке 2, то это смещение
вызывает некоторое перемещение вала Б на угол 5.
95
В этом случае между углами <р и 0- будет иметь место следующее соотно-
шение:
, tg(<р + -§-+ = cosn +• 4 + ?),
где ср — угол поворота вала В\
Ф — угол смещения между вилками 2 и 3 вала В;
0 — угол поворота вала Б;
$ — угол смещения оси вала Б от первоначального положения вследст-
вие сдвига вилки 3 от горизонтальной плоскости на уголФ.
Произведя преобразование, аналогичное предыдущему, получим
tg (<р + Ф) cos уз = tg (0 + $).	(116)
Соотношение между углами Ф и $ можно определить на основании
тех же рассуждений:
tg (тг+ф) = cos-^g (v + е).	(117)
Произведя преобразования, найдем:
igloos та = tg?.	(118)
Совместное решение уравнений (115), (116) и (118) дает:
tg а
—-— 4- tg’F
t- <а -I- tn - tet’ + tg'f — COST| _ tg« + c°ST. tgv
l-tg^tgT-  tga , ~«ai1-tg»tgy
cos
и далее
ffi Д. n — —!81±М- — tgE + tgVcoyf,
Ig IP -r - j _ tgfj tgE - ! _ (gjl tg r cos;! •
После подстановки полученных выражений, в уравнение (116)
получим:
fga + cosy, tg'I' _ tg р 4- tg'Г cos Ya
COSfi — tga IgT*"	] — tg£ tg4Tc0S|2 ’
Реи)ив это уравнение по отношению к tgp и произведя соответст-
вующие преобразования, найдем соотношение между углами аир по-
ворота А и Б (см. рис. 43):
tgB =___________rcs.^.<L+_!gag _________ (ПЭТ
® ° cos?! — tga tgT 4- cos8 721g4r(tga-H tgW cosyr) ’	'	'
По уравнению (119) на рис. 44 построена зависимость разности углов
(а—0) от углаФ. При построении принято: = 2°, у2 = 8°30'.
Из кривых (а—0) = /(Ф) следует, что по. мере увеличения угла Ф зна-
чение разности углов (а—0) возрастает, т. е. неравномерность вращения
ведомого вала Б по отношению к ведущему валу А увеличивается. Наиболь-
шее значение разность углов (а—0) имеет при смешении вилки 3 второго-
кардана (см. рис. 43) по отношению к вилке 2 первого кардана на угол
в 60°.	,
Для определения влияния углов 71 и у2 на неравномерность вращения
ведомого вала Б принимаем в уравнении (119) угол Ф равным нулю. В этом
случае
tg? = ^tga. .	(120)
В соответствии с уравнением (115) можно написать
tg0 = costs tg$.
96
L Отсюда
Пользуясь далее, уравнением (120), находим
tg ? = tg <Р cosl2 = cos -[г.
тогда
Р = arctg(tga-^|i),
в зависимости от смещения вилок двойного кардана (цифры
у кривых указывают угол в градусах)
Дифференцируя это уравнение, получим
d (я — ft) __ j______cos 72 cos 7,__
, da	 cos2a coss7, + cos®72 sin2a ’
Максимальное значение разности углов (a — р) получается при ус-
ловии:
f	cos2acos27x-|-cos372 sin2a COS72COS7X.
I Заменив значение cos2a через (1—sin2a), найдем
t	.9	COS 71
L	sin2a0 =------r1---,
L	.° cos 7] H- COS72 ’
|тде a0— угол, соответствующий максимальному значению разности углов
₽(«-?)•
[у Принимая угол а о постоянным, можно найти по уравнению (120) зависи-
|мость между разностью углов (а—р),	..	-
[зависимость приведена на рис.'45,
гняты значения 10, 15 и 20°, а
Бугол ’Г = 0.
|- На рис. 45 видно, что на-
|"ибольшая разность углов (а—р)
|;получается при максимальной
^разности между значениями
|углов 71 и 72. При 7i.= 72 раз- .
клость (а—р) — 0, т. е. ведомый
|'вал Б (см. рис. 43) вращается
^равномерно так же, как и ве-
Кдущий вал А.
< В карданной передаче трол-
лейбуса один из углов 7 может
«Достигать 8—10° при значении
«другого угла 7, близком нулю.
КВ этом случае разность углов
«4 И. С. Ефремов
(121)
1макс и величиной углов 71 и 72* Такая
причем для угла 7Х при построении при-
Рис. 45. Зависимость между разностью уг-
лов (a—и углом 72 поворота ведомого
вала (Ч' = 0; 7Х = 10, 15 и 20°)
97
поворота (а—₽), т. е. угловое смещение соединяемых валов, состав*
ляет около 2Г. При значении угла смещения между вилками, равном
60°, разность углов поворота составляет около 2,6°, Следовательно, появ-
ление угла смещения между вилками создает гораздо большую неравномер-
ность вращения, чем наличие практически возможных углов наклона у меж-
ду карданным валом и соединяемыми с ним валами.
УголД смещения между вилками появляется в результате несовпадения
плоскостей вилок карданов при неправильной сборке карданной передачи.
Поэтому при изготовлении и сборке передачи необходимо строго следить за
правильностью приварки шлицевого наконечника к трубе и соединения на-
конечника со шлицевой втулкой.
Неравномерное вращение валов, соединенных карданной передачей,
вызывает возникновение инерционных усилий, дополнительно нагружающих
тяговую передачу троллейбуса. Наибольшее значение неравномерности
вращения, а следовательно, и величины инерционного момента возникает
при соединении одним карданом двух валов, расположенных под некото-
рым углом Y-	,
Если, как указывалось выше, аир — углы поворотов соответственно
валов А и Б (см. рис. 42), то угловые скорости этих валов составят «ц =
di '	сВ
= -2-и «>»--2-.
В результате дифференцирования уравнения (114) имеем:
1	COST '
--— О) =------3- ф»
COS8 а 1 COS2P
откуда	-
<9В __ COS8 Р 1
й»! COS8 a COS 7
При совместном решении (114) н (122) получим:
’	°*8 =	• cos 7
1 — sin8 7 COS2 а •
(122)
(123)
Максимальные значения отношения (^juaKC соответствуют наимень-
шему значению знаменателя правой части уравнения (123), которое полу-
чается при а — 0, 180 и 360°, так как в этом случае
/ <>, \ 1
\ “1 /макс	cos“ '
Ввиду неравномерности вращения вала Б карданный механизм и валы
будут нагружаться значительным инерционным моментом М/. Если обоз-
начить момент инерции враЩающихся частей вала А и жестко связанных
с ним элементов троллейбуса через Ja , а вала Б и связанных с ним элемен-
тов через Je, то величина инерционного момента •
При равенстве инерционных моментов, возникающих на валах А
и Б:
7	^^1 __ Т
dt
В результате дифференцирования уравнения (123) по времени при
постоянной скорости вращения вала 4, равной <Dlt получим:
М — J CD*, ^sina CQSa C°S7 sin87
/	° Б I cos8y cosaa -{- sin8a
~B------------!--------—  024)
~j— C0S7 — cos27 cos2 a — sin9a
, ₽8
Наибольшее значение функции достигается .*при а = 45, 135° и т. д.‘
при а = 0, 90° и т. д. она обращается в нуль.
Валы, соединяющие массу троллейбуса с вращающейся массой тягово-
го электродвигателя, не являются абсолютно жесткими и в известной мере
поглощают возникающую неравномерность вращения. С другой стороны,
снижение динамической нагрузки от инерционного момента до весьма незна-
чительной величины в троллейбусах достигается применением двух карданов,
как это показано в схеме на рис. 43.
Причина возникновения инерционных усилий заключается в том, что
ведущие колеса троллейбуса, нагруженные большим сцепным весом, не
! могут вращаться неравномерно. А так как неравномерность вращения кар*
данного вала не исчезает, то возникает неравномерное вращение якоря тя-
гового двигателя. Величина инерционных, усилий, возникающих в тяговой
передаче, зависит от: массы или момента инерции якоря двигателя; разнос-
ти углов (а—р), т. е. величины, пропорциональной неравномерности вра-
щения, создаваемой карданными механизмами, скорости вращения передачи
и ее жесткости. При прочих равных условиях, чем больше жесткость пере-
дачи, тем больше инерционные усилия, воздействующие на передачу. -
При обычной схеме передачи (троллейбусы с одним ведущим мостом и
одним тяговым электродвигателем) величина дополнительных инерционных
усилий невелика и, например для троллейбусов МТБ-82Д, по данным экспе-
римента, составляет 60—100	(6—10 кГ'М), что, естественно, не ока-
зывает сколько-нибудь заметного влияния ни на прочность, ни на долговеч-
ность передачи. По этим причинам в обычных инженерных расчетах допол-
нительная нагрузка, ' вызываемая инерционными моментами, не
учитывается.
При других схемах передач с более жесткой системой величина инер-
: ционных нагрузок может оказать существенное влияние на долговечность
^передачи. Вопрос об аналитическом определении инерционных нагрузок в
^ настоящее время исследован еще недостаточно.
§ 31. Расчет карданной передачя на прочность*
г При расчете деталей карданной передачи на прочность за исходные
г силы принимают максимальные вращакщие моменты, развиваемые тяго-
 вым электродвигателем. В случае установки центрального тормоза детали
. передачи проверяют на вращающий момент, развиваемый этим тормозом.
Расчетную величину вращающих моментов определяют методом, изложен-
- ным в гл. VII.
Расчету на прочность подлежат следующие основные детали: труба кар-
данного вала, шлицевое соединение, вилки кардана, крестовина кардана.
* Трубу карданного вала рассчитывают на напряжение кручения и угол
 закручивания. Напряжение кручения трубы карданного вала и шлицевой
втулки
(125)
• гДе Л1к.макс — наибольшее значение' вращающего момента, передаваемого
карданным-валом, н>м;
1Т’К —момент сойротивления на кручение в м3, который опреде-
ляется по следующим формулам:
а)	для пустотелой трубы или шлицевой втулки:
= 0,2 А/*"
/ к ’	d.. -
г- * Расчет дается для троллейбусных карданных валов, имеющих два кардана (ей.
г, рис. 43), без учета инерционных нагрузок.
4*	'	99
б)	для вала сплошного круглого сечения:
IFK = 0,2d3,
(127)
здесь dH — наружный диаметр трубы карданного вала или шлицевой втул-
ки, м\
d3lt— наибольший внутренний диаметр трубы вала, м;
d — диаметр вала сплошного круглого сечения, м.
Внутренний диаметр dBH вала измеряют по сечению, лежащему около
шлицевого наконечника или приваренной вилки, так как в этих местах тру-
ба обычно растачивается.
Угол закручивания карданного вала (рад)
М L
I — к- макс ъ 10“в
г •£(<-<»)«
(128)
где L — длина карданного вала, . м;
G — модуль упругости второго рода, принимаемый равным
80-103 Мн/м*.
Для перевода угла закручивания вала из радиан в градусы пользуются
формулой:
0о __ 180 Qr
п '	'
Напряжение на смятие шлицевых соединений
Мк макс * I0-8
= 5'Гер 1М
(129)
где ас„ — напряжение на смятие боковой поверхности шлиц, Мн/мг',
'ср — " 4	—средний' радиус шлицевого соединения, л;
d/ — наружный диаметр шлиц, м;
dm' — внутренний диаметр шлиц, м;
i — число шлиц в соединении;
h — высота шлиц в соединении, м;
I'— рабочая длина шлицы, м;
Ч? — 0,7-4- 0,8 — коэффициент, учитывающий неравномер-
ность распределения усилий по рабочим поверхностям
шлиц.
Напряжение на срез, возникающее в шлицах,
____ 171 к, макс ‘ 19 8
ср- . 0,5<„>Ы	’
(130) 1
где b — ширина шлицы, м.
Рис. 46. Расчетная схема вил-
ки кардана
Расчет вилки кардана зависит от его кон-
струкции. На рис. 46 показана схема вилки
кардана, применяемого в троллейбусах.
В лапе вилки в опасном сечении NN
возникает напряжение на изгиб и кручение
под действием суммарной силы Рс, прило-
женной на расстоянии г от оси кардана.
Напряжения на изгиб и кручение определя-
ется по известным формулам:
100
вгибающий момент (см. рис. 46)
Ми = Рсс,	(131)
где с — плечо приложения суммарной силы Рс, создающей изгибающий
; момент Мя в опасном сечении NN;
скручивающий момент
< = Рса,	(132)
где а — плечо приложения суммарной силы Рс, создающей скручиваю-
щий момент Л4К.
Суммарная сила, действующая на лапу вилки,
Ре = У Р2 + (4*)“ •	(133)
м
' Здесь Р =—|уакс- — окружная составляющая сила Рс, вызываемая
передаваемым моментом Л4К. макс!
Мк. макс — вращающий момент, передаваемый карданным валом;
у1
~2--осевая составляющая силы Рс, передаваемая лапой
вилки [величина силы Т находится по уравнению
(ИЗ)].	/
Значения моментов сопротивления и WK определяется в Зависимос-
ти от формы опасного сечения лапы вилки.
Крестовину игольчатого кардана обычно рассчитывают на срез и на
изгиб шипов. На каждый из четырех шипов крестовин действует суммарная
сила
<2е =]/<? +У)2 ,	(134)
м
[ где Q=—~акс — окружная составляющая суммарной силы Qc, вы-
зываемая передаваемым моментом Мк макс;
Т
>2--осевая составляющая силы Qc, н;
г—радиус приложения силы Qct м.
При этом принимают, что суммарная сила Qc сосредоточена на середине
длины шипа. Эта сила вызывает в теле шипа напряжение среза и изгиба.
Напряжение на срез и изгиб определяют в корневом сечении шипа.
Напряжение среза
гср = -^-.10-°,	(135)
где d — диаметр шипа в корневом сечении, м.
Изгибающий момент в корневом сечении
MK = QLat	(136)
- где а — расстояние от корневого сечения шипа до места приложения*
силы Qc.
Напряжение на изгиб
он = ^.	(137)
101
где !7И — момент сопротивления шипа на изгиб в м8, равный
^н = 0,М3.	(138)
- Напряжения в игольчатых подшипниках определяют по методу расчета
роликовых подшипников.
В заключение укажем, что карданный вал, представляющий собой де-,
таль значительной длины с относительно малым диаметром, при вращении
весьма склонен к вибрации.
Возникающая благодаря вращению центробежная сила при известных
условиях может вызвать разрушение карданного вала. Скорость вращения
карданного вала, при которой наступает его разрушение, называют кри-
тической. Карданный вал должен быть рассчитан так, чтобы его критичес-
кая скорость вращения шКр(лкр) была выше максимально возможной шиаке
(пмак,) в условиях эксплуатации.
Критическую скорость вращения карданного вала, свободно лежащего
в опорах, можно найти из следующих уравнений:
для сплошного вала
= 1,07-10“ А- рад/сек(пкр = 10,25-10“ А- об/мин ), (139),
для пустотелого вала
л	(	/ <i2 + d2	\
«кр = 1,07-10“ А- рад/сек I пвр = 10,25-10’ -—"g—-— об/мин] ,
(140)
где d„ — наружный диаметр трубы, м;
d,„ — внутренний диаметр трубы, л;
L — длина вала между центрами карданов/ м.
Приведенные уравнения справедливы в случае, если по обоим концам
карданного вала имеются карданы, позволяющие ему свободно изгибаться
под действием центробежной силы.
При выборе размеров вала предусматривается следующий запас проч-
ности по критической скорости вращения:
_AL_ = _Ae_= 1,24-2,00.	,
,	"	“макс лмакс
При определении допускаемых напряжений в деталях карданной пере-
дачи троллейбусов, кроме положений, изложенных в гл. VII, следует ориен-
тироваться на соответствующие рекомендации для конструкторов автомо-
билей. Так, например, при расчете карданных валов по максимальному
моменту двигателя на первой передаче запас прочности по пределу текучес-
ти при сдвиге принимают равным 3,0—3,5. Угол закручивания @ при тех
же условиях достигает 7—8°.
Напряжения в деталях карданной передачи троллейбусов желательно
иметь несколько более низкими, так как режим работы троллейбусов яв-
ляется более тяжелым, чем у грузовых и легковых автомобилей ввиду час-
t тых и регулярных остановок, а по сравнению с автобусами троллейбусы
имеют, как правило, более высокие динамические показатели.
Глава X
РЕДУКТОР, ДИФФЕРЕНЦИАЛ И ПОЛУОСИ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
§ 32. Общая характеристика наиболее распространенных
типов редукторов
.Редуктор увеличивает вращающий момент тягового электродвигателя
и передает его к дифференциалу и далее на полуоси, расположенные под
углом 90° к продольной оси троллейбуса. Редукторы современных троллей-
бусов имеют постоянное передаточное число. Одновременно с увеличением
вращающего момента редуктор уменьшает скорость вращения полуосей и,
следовательно, ведущих колес в соответствии с его передаточным числом.
Это свойство редуктора позволяет при заданной мощности применять вы'со-
кооборотные тяговые электродвигатели, обладающие меныйими габаритны-
ми размерами и весом.
Редуктор троллейбуса, кроме общих требований долговечности, надеж-
ности в эксплуатации^ простоты конструкции и технического обслуживания,
а также возможно низкой стоимости, должен удовлетворять некоторым спе-
цифическим требованиям и обеспечивать: а) требуемую величину переда-
точного числа в соответствии с необходимостью наилучшей реализаций тя-
говых качеств электродвигателя; б) по возможности небольшие габариты по
высоте, обеспечивающие передачу необходимых мощностей; в) бесшумность
в работе и г) высокий к. п. д. .
В тяговых передачах троллейбусов применяются два основных типа
редукторов: червячные и шестеренчатые. За последнее время начинают
получать заметное распространение так называемые бортовые и ступичные
редукторы шестеренчатого типа.
Передаточное число редуктора определяется либо отношением числа
зубьев ведомого колеса (или ведомых колес) к числу зубьев ведущего ко-
леса (или ведущих колес), либо отношением числа зубьев червячного колеса
к числу ниток (заходов) червяка.
Червяк 1 (рис. 47, а), связанный с карданным валом, вращает червяч-
ное колесо 2, жестко соединенное с дифференциальной коробкой 4. Внутри
коробки установлен дифференциал, который передает вращающий момент
полуосям 3.
В червячном глобоидальном редукторе (рис. 47, б) глобоидальный чер-
вяк /, часто называемый глобоидом, вращает червячную шестерню 2, сое-
диненную с дифференциальной кЬробкой, как показано на схеме а. От ко-
робки вращающие моменты передаются посредством дифференциала полу-
осям и далее ведущим колесам.
Червячная передача по сравнению с шестеренчатой при прочих равных
условиях обладает следующими преимуществами: а) возможностью осу-
ществления большого передаточного числа при незначительных размерах
редуктора; б) большей плавностью и бесшумностью в работе. Наряду с
этим червячной передаче свойственны существенные недостатки: к. п. д.
ее ниже, чем у шестеренчатой передачи, а для понижения трения червячное
колесо изготовляют из дорогостоящего и дефицитного цветного металла —
бронзы (в большинстве случаев оловянистой). Однако благодаря своим по-
ложительным свойствам червячная передача до последнего времени широко
применялась на троллейбусах отечественного производства.
Червячные передачи могут иметь верхнее и нижнее расположение чер-
вяка. На троллейбусах применяются редукторы с нижним расположением
червяка. Это позволяет снизить высоту пола над задним мостом, опустить
карданный вал и весь кузов, а следовательно, уменьшить общую высоту
103
Рис. 47. Схемы редукторов троллейбусов:
а — червячного цилиндрического; б — ‘врвячного глобоидального; в — ше-
стеренчатого двухступенчатого; г — шестеренчатого двухступенчатого бор
товиго типа; д — гипоидного: е — с электрический дифференциалом сочле-
ненного троллейбуса тс-2
троллейбуса, понизить центр его тяжести. При нижнем расположении чер-
вяка создаются более благоприятные условия для смазки и охлаждения
червячной пары,*так как зацепление зубьев происходит в масляной ванне.
Конические передачи с косым и спиральным зубьями или с гипоидным -
-зацеплением обладают -преимуществами перед конической передачей с
104
прямым зубом. При одинаковых габаритных размерах зубчатых колес они
• обеспечивают более бесшумную работу и передачу больших вращающих
моментов. Передаточное число при гипоидном зацеплении может быть не-
сколько увеличено по сравнению с обычной конической передачей.
Несмотря на относительную сложность изготовления шестерен со спи-
ральными и особенно с гипоидными зубьями, в последнее время они получи-
,ли весьма широкое распространение на автомобилях.
Гипоидная передача (рис. 47, д) в отличие от обычной зубчатой кони-
ческой передачи не имеет взаимного пересечения осей ведущего и ведомого
зубчатых колес. Смещение оси ведущей шестерни в гипоидной передаче
автобусов достигает 0,125 диаметра ведомой шестерни. По сравнению
с другими зубчатыми передачами она обладает при прочих равных услови-
ях наибольшей плавностью зацепления и большей прочностью зубьев. Нор-
мальное усилие на зуб при гипоидных передачах на 12%, а осевое усилие
-(при ходе вперед) на 8% меньше, чем при спиральных конических. В них
используются большие удельные нагрузки, и поэтому гипоидные передачи
требуют применения трансмиссионных масел с высокими антиизносными и
противозадирными свойствами. Гипоидная передача получила значительное
распространение в легковых автомобилях и все чаще применяется в совре-
менных автобусах.'Она, безусловно, представляет большой интерес и для
троллейбусного транспорта.
Двухступенчатый шестеренчатый редуктор используется в тех случаях,
когда требуемое передаточное число не может быть осуществлено одной па-
рой зубчатых колес. Двухступенчатый редуктор обычно состоит из одной
пары конических и одной пары цилиндрических шестерен, как это показано
на рис. 47, в. Здесь вращающий момент от тягового электродвигателя пос-
редством карданного вала передается на ведущую коническую шестерню
/, связанную зацеплением с ведомой шестерней 2. Ведомая коническая шес-
терня 2 жестко связана с ведущей цилиндрической шестерней 3. Ведомая
цилиндрическая шестерня 4 жестко связана с дифференциальной коробкой
5, внутри , которой расположен механизм дифференциала, распределяющий
и передающий вращающие моменты к ведущим колесам посредством по-
н луосей 6.
На рис. 47, г показана принципиальная схема двухступенчатого редук-
тора бортового типа. В этом случае взаимодействие конической передачи,
состоящей из шестерен 1 и 2, такое же, как и в предыдущем примере.
Далее дифференциал 3, связанный с ведомой конической шестерней 2,
передает вращающие моменты полуосям 4, имеющим на своих концах около
колес ведущие цилиндрические шестерни 5, связанные зацеплением с ведо-
мыми шестернями 6. Оси 7 ведомых цилиндрических шестерен 6 одновременно
являются осями ведущих колес, что и обеспечивает передачу им вращающих
моментов. Как видно из рассмотренной схемы двухступенчатого редуктора,
его первая ступень в виде конической передачи расположена в центральной
части ведущего моста, а вторая ступень разбита на два цилиндрических ре-
дуктора, расположенных по бортам троллейбуса непосредственно у веду-
щих колес.
Преимуществом бортовых редукторов является возможность передачи
больших мощностей при незначительных габаритах, позволяющих обеспе-
чить сравнительно низкое расположение пола.
На рис. 47, е показана схема тяговой передачи сочлененного троллейбу-
са ТС-2.
Тяговый двигатель / передает вращающий момент на ведущее колесо
8 троллейбуса посредством карданного вала конической пары шестерен 6
и цилиндрической пары 7. Аналогично передаете^ вращающий момент от
тягового двигателя 2 к ведущему колесу 3 через шестерни 4 и 5. Характерной
особенностью такой тяговой передачи является отсутствие механического
дифференциала. Функции последнего выполняет, так называемый электри-
ческий дифференциал.
105
Выше было указано, что одним из специфических требований, предъяв-
ляемых к редукторам, применяемым в троллейбусах, является их бесшум-
ность. Наибольшей бесшумностью обладают червячные и гипоидные переда-
чи. За последнее время достигнута значительная бесшумность и в двухступен-
чатых шестеренчатых передачах. Это достигается главным образом путем из-
готовления косозубой, а иногда и гипоидной конической передачи и косозу-
бой или шевронной цилиндрической передачи. Бесшумность Ъ работе редук- :
тора зависит также от качества изготовления и сборки шестерен и от
жесткости конструкции ведущего моста.
Весьма важные показателем экономичности редуктора является вели-
чина его к. п. д., определяемая потерями на трение между зубьями шестерен, .
в подшипниках и сальниках, а также на перемешивание масла. Высокое
качество термической и механической обработки рабочих поверхностей
зубьев шестерен уменьшает потери на трение в них. Шариковые радиально- j
упорные и роликовые цилиндрические подшипники оказывают меньшее ;
сопротивление вращению по сравнению с коническими роликовыми подшип- :
никами.	'	j
В связи с совершенствованием конструкции и технологии изготовления 
двухступенчатые редукторы получили преимущественное распространение ;
в зарубежных странах и теперь применяются в СССР на троллейбусах нового
типа ЗИУ-5.	.	
§ 33. Конструкция червячного редуктора *
Червячные редукторы применялись на троллейбусах типа ЯТБ и МТБ ।
Отечественного производства. •	J
На рис. 48 в качестве примера конструкции приведено устройство чер- J
вячного редуктора (обычного типа), применявшегося на троллейбусах i
МТБ-82Д.	;
Рис. 48. Червячный редуктор троллейбуса МТБ-82Д
Стальной червяк / и червячное колесо 10 из оловянистой бронзы состав-
ляют червячную пару, передающую вращающий момент от карданного вала
полуосям с уменьшением скорости их вращения.
Червяк 1 соединен с карданным валом и вращается в двух опорах: с
одной стороны, в шариковом подшипнике 16, а с другой — в двух радиально-
упорных шариковых подшипниках 25, расположенных соответственно в
гнездах 15 и 24 картера редуктора. Червячное колесо 10 жестко укреплено
в дифференциальной коробке 9, которая вращается в двух шариковых ра-
диально-упорных- подшипниках 3.
106
Г . Трехзаходный червяк имеет эвольвентное зацепление с червячным коле-
сом, на котором нарезано 32 зуба. Следовательно, передаточное число рас-
усматриваемой червячной пары составляет:
>,---у-=10,67.
''> Передний шариковый подшипник 16, запрессованный в гнездо 15 кар*
,тера редуктора, воспринимает только радиальную нагрузку. Наружное
 кольцо этого подшипника запрессовывается в гнездо 15 картера редуктора,
• а внутреннее напрессовывается на шейку червяка. Этот подшипник закры-
j вается передней крышкой 17, которая крепится к картеру редуктора шпиль-
ками 21. Для предотвращения утечки масла из картера редуктора в крышке
т17 имеется сальниковое кольцо 18, постоянно поджимаемое к торцовой вы-
\ точке в крышке 17 пружиной 19 с помощью крышки 20. Пружина 19 обеспе-
 чивает плотное прилегание сальниковых колец 18, независимо от их износа.
' Наружные кольца радиально-упорных шариковых подшипников 25
\ червяка запрессовываются в гнездо 24 картера редуктора и зажимаются в
нем выступом задней крышки 27, которая крепится к картеру редуктора
* шпильками 28. Внутренние кольца подшипников 25 напрессовываются на
i заднюю шейку червяка и затягиваются корончатой гайкой 26. Подшипники
]25 воспринимают осевые и радиальные усилия, возникающие в редукторе
при тяговом и тормозном режимах.
 Осевые усилия, возникающие при тяговом режиме, воспринимает
'/задний шариковый радиально-упорный подшипник, расположенный ближе
$ к крышке 27. Усилия, возникающие при торможении, воспринимает перед-
- ний радиально-упорный подшипник, прилегающий к торцовой выточке кар-
тера редуктора.
г Подшипники 3 дифференциала закреплены в приливах 4 картера чер-
вячного редуктора и закрыты крышками 8. Эти крышки и приливы по внут-
•/ реннему диаметру снабжены резьбой. Положение червяччого колеса относи-
тельноче'рвяка, т. е. зацепление, и осевой зазор в подшипниках дифференци-
ала регулируются кольцевыми гайками 6, которые ввертываются в резьбу
крышек и приливов. Червячное колесо соединено с дифференциальной KO-
I'робкой болтами 2. В гнездах 11 зажата крестовина дифференциала 12,
несущая на себе четыре конических сателлита 13. Две полуосевые коничес-
кие шестерни 14 соединены при помощи шлиц с полуосями 7. Сателлиты
своими зубьями зацепляются за зубья-полуосевых шестерен. Таким обра-
зом, вращающий момент от червячного колеса через дифференциал переда-
ется полуосям и ведущим колесам троллейбуса.
Для заливки масла в картер редуктора предусмотрена специальная
j горловина с пробкой 23, а для слива масла — отверстие в картере с проб-
кой 29*
Картер редуктора в своей верхней части имеет фланцевую заточку 5,
; при помощи которой редуктор центрируется с картером 22 заднего моста.
Картер редуктора отливается из стали. Нижняя часть картера имеет реб-
1 ристую поверхность, способствующую лучшему охлаждению масла. Собран-
ные в картере редуктора механизмы червячной передачи и Д1 ф }>еренциал
. крепятся к картеру 22 заднего моста, представляющего собой стальную от-
ливку.
Многолетний опыт эксплуатации червячного редуктора, показанного
на рис. 48, выявил низкую работоспособность его в связи с повышенным
износом зубьев' червячного колеса и червяка, вызываемым появлением
на рабочих поверхностях зацепления раковин усталости или питтингов.
' Исследования показали, что главными причинами недостаточного срока
 службы этого червячного редуктора являются большая нагрузка егодета-
k лей и, в особенности, чрезмерно высокие удельные давления на рабочих
^поверхностях зубьев. Раковины и выкрошивания образуются вследствие
^ усталости металла, вызванной чрезмерными контактными напряжениями
"от переменной нагрузки.
107
Для повышения срока службы червячного редуктора троллейбуса не-
обходимо увеличение размеров червячной передачи или применение червяч-
ной пары с увеличенной поверхностью зацепления (например, передачи с
глобоидальным зацеплением).
При сохранении тех же габаритных размеров глобоидальная передача
позволяет значительно увеличить площадь зацепления зубьев и, следователь-
но, уменьшить удельное давление. Это достигается, тем,‘что в зацепление
одновременно вводится большое количество зубьев. Проблема применения
глобоидального зацепления успешно разрешена для передачи малых мощ-
ностей в станкостроении, самолетостроении и других отраслях промышлен-
ности. Для передач больших мощностей, и в особенности для тяговых пере-
дач троллейбусов применение глобоидального зацепления также представ-
ляет большой интерес.
Опыт эксплуатации эвольвентных червячных передач мало применим
к глобоидальной передаче, а поэтому она требует всестороннего исследова-
ния. Необходимо также разработать и усовершенствовать технологию ее
изготовления.
По некоторым данным, поверхность контакта у глобоидальной передачи
в 10 раз больше, чем у обычной червячной, при тех же размерах пары.
Благодаряэтой особенности характер зацепления глобоидальной пары прак-
тически не изменяется с износом зубьев в процессе их эксплуатации. Новая
пара глобоидальной передачи вначале хорошо прирабатывается, приобре-
тая правильный характер зацепления (этим устраняется влияние дефектов,
допущенных при изготовлении и сборке редуктора). Поэтому износ правиль-
но приработавшейся глобоидальной передачи практически мало ощутим.
Заметим, что в обычной червячной передаче только средние витки чер- '
вяка находятся в зацеплении с зубьями червячного колеса, и поэтому червяк
изнашивается неравномерно. По мере же износа червяка непрерывно изме-
няется характер зацепления.
Преимущество глобоидальной передачи является также больший
к. п. д., чем у обычной червячной передачи.
Указанные особенности глобоидальной передачи позволяют в2—Зраза
увеличить передаваемую ею мощность при Сохранении размеров редуктора
обычной червячной передачи.
Большим недостатком глобоидальной червячной передачи, затрудняю- j
щим ее обслуживание, является необходимость весьма точной установки \
червяка в осевом направлении, что требует назначения очень жестких допус-
ков на изготовление ряда деталей редуктора, в том числе червячной пары. |
Это повышает стоимость редуктора и требует квалифицированного ухода
за ним1.
Вопрос освоения глобоидальной передачи для троллейбусов продолжа-
ет оставаться актуальным и требует для своего разрешения проведения более
широкой исследовательской и экспериментальной работы.
§ 24. Конструкции двухступенчатых шестеренчатых редукторов
обычного и бортового типов
В качестве примера обычной двухступенчатой шестеренной передачи
на рис. 49 приведена конструкция редуктора троллейбуса ЗИУ-5. Здесь
карданный вал тяговой передачи посредством фланца 1 передает вращающий
момент ведущей конической шестерне 32, вал которой установлен в специ-
альном стакане 6 на двух радиально-упорных роликовых подшипниках
5 в двухрядном радиально-сферическом роликовом подшипнике 8. Между
торцовыми частями внутренних обойм этих подшипников установлены рас-
порные кольца 33 и 34.
Маслоотражатель 35 препятствует вытеканию смазки из картера ре-
дуктора через шлицевое соединение фланца / с валом ведущей конической
шестерни 32.
108
Рис. 49. Двухступенчатый шестеренчатый редуктор троллейбуса ЗИУ-5
Необходимый натяг подшипников 5 и 5 достигается соответствующей за-
тяжкой гайки 2. Фланец 1 вэтом случае перемещается в осевом направлении
на шлицах вала ведущей конической шестерни. Во избежание утечки смазки
между фланцем 1 и передней крышкой 4, прикрепленной к стакану 6 редук-
тора шпильками 3, установлен сальник 36.
Стакан в сборе с ведущей конической шестерней 32 установлен в кар-
тере 9 редуктора.
Для регулирования зацепления ведущей 32 и ведомой 29 конических
шестерен между торцовыми поверхностями картера 9 редуктора и стакана
6 установлены тонкие стальные прокладки 7, количество которых при необ-
ходимости изменяется.
Ведомая коническая шестерня 29 посажена на коническую часть проме-
жуточного вала 30 с помощью шпонки 10. Вал 29 установлен на роликовых
подшипниках 16 в картере редуктора 9. Между торцовыми поверхностями
крышек 31 и 15 подшипников 16 промежуточного вала и кольцевыми высту-
пами картера редуктора зажаты регулировочные прокладки 17. Перестанов-
ка этих прокладок позволяет перемещать шестерни 29 в осевом направлении
и тем самым регулировать зацепление. Проверку зацепления зубьев коничес-
ких шестерен производят по контакту на краску.
На крышке 15 промежуточного вала устанавливается датчик спидомет-
ра 14* **. Вращение вала 13 датчика спидометра осуществляется от промежу-
точного вала через одноступенчатый шестеренчатый редуктор 12.
Ведущая цилиндрическая шестерня 11, откованная и обработанная за-
одно с промежуточным валом 30, передает вращающий момент ведомой ци-
линдрической шестерне 26, жестко соединенной болтами 27 с коробкой диф-
ференциала, состоящей из двух частей 24 и 28.
В коробке дифференциала помещена крестовина 20 с четырьмя кони-
ческими сателлитами 19. Вращающий момент от дифференциала через са-
теллиты передается двум полуосевым шестерням 25, которые при помощи
шлицевых соединений сообщают его полуосям. Под опорными поверхностя-
ми сателлитов и полуосевых зубчатых колес поставлены бронзовые шайбы
18. и 21. В регулировании конический дифференциал не нуждается, а его
разборку производят только в случае необходимости замены изношенной
детали.
Опорные поверхности коробки дифференциала установлены на кони-
ческих роликовых подшипниках 23, помещенных в разъемных опорах кар-
тера редуктора.	>
Положение дифференциала и его опорных подшипников в осевом направ-
лении регулируется корончатыми гайками 22, упирающимися в торцы колец
 подшипников 23.
Общее передаточное число редуктора:
Коническая пара с передаточным числом =-ру-имеет спираль-
ное зацепление, выполненное в форме кругового зуба; модуль зацепления ее
по большому торцу т—10,5. Зацепление цилиндрической пары, осуществля-
ется при помощи косых зубьев, имеющих передаточное число i0 = —
и модуль зацепления т — 7.
Техническими условиями на новый редуктор троллейбуса ЗИУ-5 пре-
дусмотрено ограничение окружного люфта ведущей конической шестерни.
* На троллейбусах последующих выпусков датчик спидометра не ставят на ре-
дуктор заднего моста.
** В троллейбусах последнего выпуска общее передаточное число й = 12,09.
ПО
 При заторможенной ведомой конической шестерне угол поворота фланца
ведущей конической шестерни не должен превышать 0°30'; при затормо-
женной ведомой цилиндрической шестерне до обкатки и после нее этот угол
не допускается более 3°, а при заторможенных задних (ведущих) колесах
окружной люфт фланца ведущей конической шестерни не должен быть бо-
лее 17°.
Весьма ответственной частью сборки редуктора является регулировка
положения подшипников валов ведущей и ведомой конических шестерен и
коробки дифференциала, производимая согласно специальной инструкции,
атакже регулировка зацепления конических шестерен, которая осуществля-
ется перемещением валов шестерен в осевом направлении после регулировки
подшипников промежуточного вала и коробки дифференциала.
Правильность зацепления конических шестерен- редуктора ЗИУ-5 про-
веряется на краску по расположению пятна контакта на зубьях, для чего
их рабочие поверхности смазываются тонким слоем сурика средней густо-
ты. При проворачивании ведущей шестерни в одну и другую стороны на за-
крашенных зубьях ведомой шестерни в местах контакта с зубьями ведущей
шестерни остаются чистые участки по-
верхности— пятна контакта на обеих
сторонах зубьев. При правильной ре-
гулировке пятна контакта должны
располагаться симметрично на обеих
окрашенных поверхностях. Пятно ка-
сания должно быть по длине зуба не
менее 60%, а по высоте зуба—:не
менее 50%. На рис. 50, а показано
правильное расположение полноцен-
ных пятен контактов на зубьях кони-
ческой шестерни при ее проворачива-
нии под нагрузкой.. На зубьях веду-
щей шестерни пятно контакта может
доходить до верхней кромки зуба.
На рис. 50, б приведены возмож-
ные случаи неправильного располо-
жения пятен контакта и способы ис-
правления и регулировки их путем
соответствующего перемещения ведо-
мой и ведущей шестерен в осевом нап-
равлении, как это показано сплош-
ной и штриховой стрелками (если
-необходимость в таком перемещении
возникнет после основного перемеще-
ния, показанного сплошной стрел-
кой).
Примером устройства двухсту-
пенчатой шестеренной передачи бор-
тового типа является приведенный на
рис. 51 редуктор сочлененного трол-
лейбуса ТС-2.
Особенности конструкции редук-
торов бортового типа, примененных на
сочлененных троллейбусах отечест-
венного производства, заключаются
Рис. 50. Возможное расположение пя-
тен контакта:
а — при правильном и б — при неправильной
'зацеплении
в том, что передача вращающих мо-
ментов к двум ведущим колесам
осуществляется с помощью четы-
рех редукторов от двух тяговых
электродвигателей. Каждый из тяго-
111
вых электродвигателей приводит в действие одно ведущее колесо, посред-
ством двух редукторов: центрального, представляющего собой пару кони-
ческих зубчатых колес, расположенных в средней части картера заднего
моста, и бортового, представляющего собой пару цилиндрических зубча-
тых колес, размещенных у ступицы соответствующего ведущего колеса.
Карданный вал трансмиссий посредством фланца 18 передает вращаю-
щий момент от вала якоря тягового двигателя ведущей конической шестерне
центрального редуктора, вал 15 которой установлен в стакане 13 на роли-
ковых подшипниках 12, 14 и 16. Стакан 13 крепится к крышке картера И
при помощи болтов 23. Между стаканом 13 и крышкой 11 имеются стальные
(ст. 8) прокладки 24, позволяющие менять положение ведущей конической
шестерни в направлении продольной оси троллейбуса. Внутренние кольца
подшипников 14 и 16 фиксируются гайками 21 и 22. Для предотвращения
вытекания смазки из подшипников предусмотрена крышка стакана с саль-
никовыми уплотнениями и на гайке 22 имеется гидравлический лабиринт.
Фланец 18 набажен на вал 15 ведущей конической шестерни при помощи
шпонки 17 и гайки 19.
Венец ведомой конической шестерни 25 при помощи болтового соедине-
ния 28 крепится к ступице 27, которая установлена в паре конических роли-
ковых подшипников 26. Подшипники 26 закреплены в специальных вклады-
шах 29 картера центрального редуктора. В ступице 27 имеется шлицевая
нарезка для полуосей 30, благодаря чему вращающий момент передается
с ведомой конической шестерни на ведущую цилиндрическую шестерню
32 бортового редуктора, также имеющей шлицевую нарезку для соединения
с промежуточной полуосью 30. Шестерня 32 установлена в паре конических
роликовых подшипников 31 и 33. Малая цилиндрическая шестерня входит
в зацепление с зубчатым колесом 6 ведомой цилиндрической шестерни.
Рис. 51. Устройство двухступенчатого шестеренчатого редуктора бортового типа с дву
дукторами с цилиндр
112
Зубчатое колесо 6 посредством болтового соединения 10 крепится к ступице
9, установленной в паре конических роликовых подшипников 7 и 8. Враща-
ющий момент с большой (ведомой) цилиндрической шестерни посредством
полуоси 3, имеющей шлицевую нарезку с обоих концов, передается на полу-
осевой фланец 2, к ступице 5 и далее к колесам. Ступица ведущего колеса
установлена на стальном рукаве картера 1 бортового редуктора на двух опо-
рах — конических роликовых подшипниках 4 и 34.
Общее передаточное число двух редукторов — центрального и -борто-
вого — составляет:	«
= Мб = dr  тг = 3-9'3’08 = 12’
где — передаточное число центральных редукторов;
16—передаточное число бортовых редукторов;
Zi и z2 — число зубьев соответственно ведомой и ведущей конических шесте-
рен центрального редуктора;
23 и г4 — число зубьев соответственно ведомой и ведущей цилиндрических
шестерен бортового редуктора.
мя парами конических передач в центральной части редуктора и двумя бортовыми ре*
ическими шестернями
113
Рассмотренное устройство двухступенчатого редуктора бортового типа
является оригинальным и в конструктивном отношении интересным.
Значительный интерес представляет конструкция редуктора троллейбу-
сов ЗИУ-5Г последнего выпуска. Кинематическая схема его представлена на
рис. 52. В данной тяговой передаче центральный редуктор представляет '
собой коническую пару зубчатых колес, а бортовой редуктор выполнен в
виде планетарной передачи. Преимущества такой передачи перед обычными
k зубчатыми и червячными следующие:
1. При одинаковой передаваемой мощности передача (редуктор) полу-
чается более компактнее и легче по весу.
2. Возможность для каждого ведущего колеса применить индивидуаль-
ный привод, что приведет к лучшему использованию сцепления.
Как видно из рис. 52, вращающий момент от тягового двигателя -/ пос-
редством карданного вала 2 передается к валу 3 малой конической шестерни
4 центрального редуктора. С конической шестерней 4 находится в зацеплении
большая (ведомая) коническая шестерня 5. Вращающий момент с шестерни .
5 передается на полуось 6 к центральной цилиндрической зубчатой ше-
стерне Zt бортового планетарного
редуктора и далее на сателлит za,
находящийся в зацеплении с ше- -
стерней и неподвижным, зубчатым
колесом z3, имеющим внутреннюю
нарезку зубьев. Ось колеса zz наса-
жена на водило 7 и совершает враща-
тельное движение вместе с ним. Ось 8
водила 7 является одновременно осью
колеса 9 троллейбуса.’ При вращении
колеса колесо г2 будет обкатывать-
ся по неподвижному колесу г3 и за-
ставит вращаться водило в том же на-
правлении, что и колесо Zf. С водила
вращающий момент передается на
колесо 9.
На рис. 53 представлена конст-
рукция задкего моста и редуктора
троллейбуса типа ЗИУ-5Г, спроекти-
рованного на одном из заводов Вен-
герской Народной Республики.
Посредством фланца 2 входной вал 4 центрального редуктора присоеди-
няется к карданному валу. Фланец 2 соединен с валом 4 при помощи шпонки
3 и гайки /. Входной вал редуктора отлит заодно с малой (ведущей) кони-
ческой шестерней и установлен в паре конических роликовых подшипников
5 и 9. Гнездом подшипников 5 и 0 является ступица 7, вставленная в стакан
8 и соединенная с ним при помощи шпилек и гаек 6. Между ступицей 7
и стаканом 8 устанавливаются металлические прокладки, позволяющие
менять положение входного вада редуктора вдоль его продольной оси.
Стакан 8 соединен с балкой заднего моста // шпильками и гайками 10.
С малой конической шестерней входит в зацепление большая (ведомая)
коническая шестерня, венец которой 12 соединен со ступицей 13 при помощи
болтов 14. Ступица 13 является одновременно и левой крышкой коробки
дифференциала. Полуось соединена с полуосевой шестерней 15 дифферен-
циала. Устройство дифференциала редуктора троллейбуса ЗИУ-5Г аналогич-
но устройству вышеописанных конструкций. На рукаве/7 полуоси установ-
лены ступичные подшипники 18 и 19 и ступица 2Q неподвижного зубчатого
колеса25. Центральная ведущая шестерня 27 планетарного редуктора имеет
также внутреннюю нарезку зубьев, при помощи которой она соединена с
шестерней 26, отлитой за одно целое с полуосью 16.
Центральная шестерня 27 входит в зацепление с сателлитовыми шестер-
114
иями 28, которые при помощи игольчатых подшипников 29 установлены на
валиках 30. Валики 30 жестко связаны с водилом 31, а через последнее, при
помощи шпилек и гаек 33— со ступицей 34. Таким образом, вращающий
-момент с центральной шестерни 27 передается через три сателлитовые шес-
. Терни 28 на водило 31 и далее через ступицу колеса 34 к шинам. Сателлиты
28, установленные на игольчатых подшипниках 32, обкатываются в зубча-
том колесе 25. Валики 30 и водило 31 совершают вращательное движение
относительно оси центральной шестерни 27.
Ступица колеса при помощи фигурного болта и гайки 23 посредством
прижима 22 соединена с ободом 24 колеса. Между колесными ободами уста-
новлено проставное кольцо 21.
Общее передаточное число редуктора:
-	‘“=v-=i-(f- + i) = 4(4§- + l)=11’4’
где ia — передаточное число центрального редуктора;
. 1*пл — передаточное число бортового планетарного редуктора;
«1 и z2 — число зубьев соответственно ведомой и ведущей конических шесте-
рен центрального редуктора;
z3 — число зубьев неподвижного колеса планетарного редуктора;
z4 — число зубьев центральной шестерни планетарного редуктора.
§ 35. Выбор основных параметров шестерен двухступенчатых
редукторов
Как известно из курса деталей машин, выбор основных параметров шес-
терни начинают с установления ее модуля, являющегося важнейшим пара-
метром. Модуль шестерни выбирается с учетом напряжения при изгибе
зуба.
Напряжение изгиба в основании зуба цилиндрической шестерни, харак-
теризующее сопротивляемость излому
где Р — окружная сила при контакте в полюсе зацепления для рассчитывае-
мой шестерни;
b — ширина шестерни;
/н — нормальный шаг шестерни;
у — коэффициент формы зуба, определяемый расчетом или по таблицам
в зависимости от числа зубьев шестерен, высоты зуба и угла за-
цепления;
k — поправочный коэффициент, зависящий от скорости вращения шес-
тернц, деформации опор, характера нагрузки, точки приложения
нагрузки, концентрации напряжений и от поверхности трения.
С помощыо формулы (141) оценивается не только статическая прочность,
но и выносливость материала зуба. В связи с этим при выборе допускаемого
напряжения аи следует учитывать не только величину окружной силы Р,
но и количество циклов нагружения.
В практике автомобилестроения допускаемые4напряжения на изгиб
в зубьях обычно рекомендуются сразу с учетом коэффициента kt
т. е. Ааи; kaa = 175-i-350 Мн/м2 = 1750 ч-3500 кГ/см2).
Из курса деталей машин известны следующие соотношения:
,	, гпц2	2М 2М cos §
d = "SsF > Р = ~d~ = -----ж---- И = ItmH>
115
где тн— нормальный модуль рассчитываемой шестерни;
z— число зубьев этой шестерни;
М — вращающий момент на валу рассчитываемой шестерни;
р— угол наклона зубьев по начальному цилиндру.
Произведя соответствующие подстановки в уравнение (141) и решив его
относительно нормального модуля-рассчитываемой шестерни, получим:
— ]/ ka^y2b .	(142)
Полученная расчетом величина модуля округляется до ближайшего
большего значения.
В процессе расчета косозубых цилиндрических шестерен при определе-
нии коэффициента формы зуба у вводят понятие эквивалентного радиуса
шестерни гэ и приведенного числа зубьев z9, эквивалентного числу зубьев
прямозубой шестерни, в соответствии со схемой (рис. 54) по формуле:
гэ = с05а 0 ; Ьэ = c3s р' : 2Э = Х ~о^ .	(143)
От зубьев шестерен редукторов троллейбусов требуются высокая проч-
ность и большой срок службы, поэтому они изготовляются из легированной
стали и подвергаются термической обработке путем цементации или циа-
нирования.
Рис. 53. Задний мост и редуктор
110
Весьма часто для цементируемых шестерен применяются стали марки
18ХГТ или ЗОХГТ. В зарубежной практике, в частности в США, значитель-
; ное применение для изготовления шестерен получили никельмолибденовые
 стали типа 15НМ. Цементированные шестерни, имеющие высокую поверх-
ностную твердость при ее значительной толщине (до 1,2 мм), обладают наи-
большей контактной прочностью.
Цианирование является более дешевым и в технологическом отношении
более совершенным способом термической обработки, требующим меньше
; времени и не вызывающим коробления шестерен. Для циан.ируемых шестерен
наиболее часто употребляются стали типа 40Х и 40ХНМА.
Ввиду значительной величины диаметров ведомые шестерни двухступен-
чатых передач склонны к деформации при термообработке, что приводит
к нарушению правильного распределения напряжений и шуму во время ра-
боты редукторов. Поэтому для изготовления ведомых шестерен применяются
никельмолибденовые стали типа 15НМ, подвергающиеся наименьшей дефор-
мации при термообработке.
В целях повышения прочности зубьев и уменьшения наибольших зна-
чений удельного скольжения, усиливающего износ рабочих поверхностей,
, используют коррегированные нестандартные шестерни. В этом случае зуб-
латые пары при тех же параметрах получаются с уменьшенными разме-
-рами.
Контактная прочность поверхностей зацепления зубьев оказывает боль-
гшое, а в ряде случаев — решающее влияние на общий срок службы и изно-
троллейбуса ЗИУ-9
117
состойкость редуктора. Наблюдения показывают, что выкрошивание или
питтингообразование на рабочих поверхностях зубьев начинается вблизи
полюса зацепления, т. е. в месте максимального значения силы трения сколь-
жения.
Величина контактных на-
пряжений на рабочих поверхно-
стях зубьев цилиндрических
шестерен определяется по из-
вестному уравнению Герца:
Рис. 53, б
к = 0,418 j/ +
(144)
Рис. 54. Расчетная схема при-
ведения косозубой цилиндриче-
ской шестерни к эквивалентной
ей прямозубой цилиндрической
шестерне редуктора
здесь Е — модуль упругости материала шестерен (2-10s Мн/мг)\
Ьо — длина линии соприкосновения зубьев;
а)	для прямозубых цилиндрических шестерен b, = b-,
б)	для косозубых цилиндрических шестерен Ь, =	,
где b —- ширина шестерни;
р и р' — радиусы кривизны поверхностей зубьев ведущей и ведомой шесте-
рен в точке их соприкосновения:
а)	для прямозубых шестерен р = fjsina ир' = r2sin «,
где rt и г2 — радиусы начальных окружностей соответственно ведущей и ве-
домой шестерен;
б)	для косозубых шестерен р = г, и р' = г2 ;
Д'— нормальная сила, действующая.между зубьями шестерен, опреде-
ляется по формулам:
р
а)	для прямозубых цилиндрических шестерен N = cosa ;
б)	для косозубых цилиндрических шестерен Л' — cos-^os .
где Р— окружная сила, передаваемая шестерней;
а — угол зацепления, р — угол наклона зубьев по начальному цилинд-
РУ-	.
118
После подстановки значений N и Ьо уравнение (144) как для прямозу-
бых, так-’и для косозубых шестерен примет следующий вид:'
(145)
Окружную силу Р, вызывающую контактное напряжение и, следова
тельно, износ зубьев, определяют по Л4р’сч (а не по Л4макс)» исходя из сред-
него нагрузочного режима, Зависящего от условий эксплуатации.
На рис. 55 дана расчетная схема ведущей конической шестерни, из ко
торой следует:	•
XL + b — L или X = L . Ь
Полагая деформацию зуба пропорцио-
нальной радиусу (что близко к действи-
тельности при весьма точной обработке
зубьев), будем иметь:
Рис. 55. Расчетная схема веду-
Аналогичное равенство может быть щей конической шестерни редук-
• написано для шага зуба в данном сечении:	тора
(147)
Принимая напряжение а постоянным для любого сечения зуба [при
k = I, см. уравнение (141)], можем написать:
Здесь dPx бесконечно малая частица окружной силы Р, приходящаяся
на частицу зуба длиной dx;
у — коэффициент формы зуба.
Окружная сила dPx создает в любом из сечений зуба на длине dx
(см. рис. 55) изгибающий момент:
dMx — dPxrx.
(149)
Совместное решение выражений (149), (148), (147) и (146) дает:
dMx == аяу  dx.
В результате интегрирования этого уравнения в пределах х от
до L будем иметь:

(150)
откуда
yt,r,L(l — X») •
(151)
К паре конических шестерен обычно подводится момент, передаваемый
карданным валом, следовательно, М = Мк,макс.
119
6Мк. макс С(М
в зубьях конических шестерён редукторов
(152)
С другой стороны, известно, что шаг зуба шестерни	а радиус ее
начальной окружности:
г —
1 2cos [1 *
где Zi —число зубьев ведущей шестерни;
тн — нормальный модуль по большому конусу.
После подстановки значений М, t\ и уравнение (151) примет вид:
°и =
Напряжение на изгиб аи
допускают до 450 Мн/м2.
Значение коэффициента формы зуба -у обычно подбирают по таблицам
соответствующих справочников в зависимости от числа зубьев ведущей
шестерни и передаточного числа пары.
Контактное напряжение в конических шестернях с прямым зубом оп-
ределяется по формуле (145). Для конических шестерен со спиральным зу-
Рис. 56. Схема приведения косозубой конической
шестерни к эквивалентной ей прямозубой
бом эта формула может быть применена лишь с известным приближением,
так как в данном случае форма криволинейных поверхностей зубьев, нахо-
дящихся в зацеплении, не аналогична форме цилиндрических поверхностей.
Поэтому при определении контактных напряжений в спиральной коничес-
кой шестерне предварительно условно заменяют ее цилиндрической шестер-
ней' со спиральными зубьями и эквивалентным радиусом = —SL- , име-
ющими' одинаковый с ней торцовый профиль в среднем сечении, как это
показано на рис. 56. Далее цилиндрическую шестерню со спиральными
зубьями как бы заменяют цилиндрической шестерней с прямыми зубьями с
эквивалентным радиусом г9 начальной окружности:
Гэ cos3 ficpCOsS •
С учетом сказанного, исходя из схемы замещения, приведенной из
рис. 56,величина расчетной длины контактной линии соприкосновения зубьев
Ь" может быть с некоторым приближением заменена значением b' cos р.
120
В результате такой замены и соответствующей подстановки величины
6" уравнение (145) примет вид:
К = 0,4181/ „ . РЕ-----/J-+ '	(154)
'	’ У b sin 7 СОА а I гэ 1 R3 *	'	'
где Т?9 — эквивалентный радиус начальной окружности ведомой коничес-
кой шестерни, определяемой по формуле, аналогичной уравне-
нию (153).
Допускаемые контактные напряжения /<доп на рабочих поверхностях,
зубьев редукторов троллейбусов не должны превышать 1000 Мн!м2.
Подбор подшипников в опорах редуктора производят, исходя из сум-
марных радиальных и осевых реакций, подсчитываемых по общеизвестным
формулам*.
§ 36. Дифференциал
Наряду с передачей вращающего момента от тягового электродвигате-
ля полуосям дифференциал обеспечивает возможность вращения правых
и левых колес с различной угловой скоростью. Это имеет важное значение,
так как при движении троллейбуса на повороте или по неровной дороге ве-
дущие колеса в равные отрезки времени проходят различные по длине пути.
Такое же явление наблюдается при различном внутреннем давлении в шинах
или при разном их износе.
Рис. 57. Схема действия дифференциала
/ Движение троллейбуса на повороте при одинаковом числе оборотов
ведущих колес неизбежно вызвало бы пробуксовку или проскальзывание
г этих колес относительно дороги, так как внутреннее (по отношению к
 центру поворота) колесо проходит меньший путь, катясь по окружности
•’ меньшего радиуса. Следствием пробуксовки или проскальзывания ведущих
колес относительно дороги были бы усиленный износ шин, повышенный
нагрев их и выход из строя, а также дополнительный расход электрической
I/ энергии на работу скольжения. Ёсе эти нежелательные явления устраняют-
ся установкой дифференциала в механизме редуктора.
Принцип действия дифференциала иллюстрируется схемой, приведен-
ной на рис. 57.
L Между двумя зубчатыми рейками / и 2 расположено зубчатое колесо
г 3, которое может вращаться на своей оси. Для приведения дифференциала
Ь в действие приложим к оси зубчатого колеса 3 по направлению, указанному
t стрелкой, некоторую силу Q (рис. 57, а). Под действием э|ой силы зубчатое
* Справочник машиностроения, т. IV, Машгиз. 1955.
121
колесо будет перемещаться и одновременно передвигать зубчатые рейки
1 и 2, находящиеся с ним в зацеплении. В данном случае как зубчатое коле?-’
со, так и рейки с одинаковой скоростью переместятся вверх на некоторое 
расстояние А (рис. 57, б), причем величина пути, пройденного зубчатым -
колесом, будет равна полусумме расстояний, пройденных рейками.
При замедленном движении одной из реек (например, рейки 2 относи-
тельно рейки /) зубчатое колесо <3, поднимаясь вверх, будет одновременно
вращаться вокруг своей-оси в направлении, указанном стрелкой (рис. 57,
в). В этом случае рейка 1 переместится вверх на величину (А + Б), а рей-
ка 2— на величину (4 — Б). Зубчатое колесо 3 переместится на прежнюю
величину А. Это означает, что скорость перемещения рейки / будет больше,
чем рейки 2. Легко себе представить, что если ось зубчатого колеса закре- 
пить на одном месте, а одну из реек переместить на некоторое расстояние,
то колесо будет вращаться вокруг оси, а другая рейка переместится на
такое же расстояние, как и первая, но в обратном направлении. Если же
одну из реек (например, рейку 2) сделать неподвижной (рис. 57, г), то при
перемещении зубчатого колеса вверх оно будет катиться по этой рейке,
В этом случае рейка 2, так же как ось зубчатого колеса, будет подниматься
вверх, но со скоростью, в два раза большей. Если ось зубчатого колеса'
пройдет расстояние А, то рейка 1 — расстояние 2А.
Таким образом, во всех рассмотренных случаях величина перемещения
оси зубчатого колеса равна полусумме расстояний, пройденных рейками.
На этом принципе основана работа дифференциала, устанавливаемого в
тяговых передачах современных троллейбусов.
В зависимости от типа зубчатых колес дифференциалы разделяются на
конические и цилиндрические. В современных троллейбусах, как правило,
применяются только конические дифференциалы.
При наличии двух ведущих осей троллейбус оборудуется так называ-
емым межосевым дифференциалом.
На рис. 48 показано устройство конического дифференциала, применя-
емого на троллейбусах отечественного производства. В этом дифференциале
ведомая цилиндрическая шестерня 10 редуктора вращает жестко соединен-
ную с ней болтами 2 дифференциальную коробку 9, состоящую из двух
половин. В специальных гнездах дифференциальной коробки зажата кресто-
вина 12 дифференциала. На четырех шипах крестовины установлены кони-
ческие шестерни — сателлиты 13. Все четыре сателлита находятся в зацеп-
лении с двумя полуосевыми коническими шестернями 14, которые при 'по-
мощи шлиц соединены с внутренними концами полуосей, а через полуоси—
с ведущими колесами троллейбуса. Между торцовыми поверхностями диф-
ференциальных коробок и полуосевых шестерен, а также сателлитов про-
ложены бронзовые прокладки.
При прямолинейном движении троллейбуса по ровному участку дороги
и одинаковых диаметрах шин оба ведущих колеса вращаются с одинаковым
числом оборотов и, следовательно, обе полуосевые шестерни также' имеют
одинаковые скорости вращения. В этом случае сателлиты не вращаются вок-
руг своих осей, а только перемещаются по окружности, описываемой шипа-
ми крестовины.
При движении троллейбуса на повороте одно из ведущих колес прохо-
дит путь больший и, следовательно, вращается быстрее. В этом случае одна
полуосевая шестерня также имеет большую скорость вращения.
Из принципа действия дифференциала следует, что если одна полуосе-
вая шестерня ускорит свое вращение, то сателлиты будут поворачиваться
вокруг своих осей, замедляя вращение другой полуосевой шестерни. Бла-
годаря этому ведущие колеса могут проходить различные расстояния в
одну и .ту же единицу времени.
Все шестерни дифференциала выполняются с прямым зубом. Полуосе-
вые шестерни отечественных троллейбусов имеют по 28 зубьев, сателлиты —
по 14 зубьев.
122
Межосевой дифференциал, устанавливаемый на трехосных троллейбусах
с двумя задними ведущими осями, позволяет колесам этих осей вращаться с
различным числом оборотов, что необходимо вследствие наличия препятст-
вий на дороге, а также из-за практической невозможности иметь на всех
четырех ведущих колесах шины с одинаковыми радиусами качения.
§ 37i Кинематика дифференциала и некоторые особенности
его расчета
Для рассмотрения кинематики дифференциала примем, следующие обоз-
начения:
«ц — скорость вращения дифференциальной коробки;
Юд — скорость вращения левой полуоси; _	.
(оп — скорость вращения правой полуоси;.
ш2 — скорость вращения сателлита вокруг своей оси;
к z2 —число зубьев сателлита;
г3 —число зубьев полуосевой шестерни;
Mt — вращающий момент, передаваемый дифференциалом;
Мд — вращающий момент, передаваемый левой полуосью;
Мп — вращающий момент, передаваемый правой полуосью.
Предположим, что троллейбус движется прямолинейно по ровной дороге
' на шинах одинакового диаметра. В этом случае w2 = О,
Ш1 =z Ш|1 = Шд.
? / При повороте троллейбуса влево сателлиты будут вращаться вокруг
>своей оси с некоторой скоростью оо2, причем левая полуось замедлит враще-
ние, а правая полуось будет вращаться быстрее. Одновременно увеличится
скорость вращения правой полуосевой шестерни и соответственно умень-
шится скорость левой полуосевой шестерни.
1 Исходя из этого, приращение скорости полуоси можно н^йти по формуле:
Дш —	.		(155)
, гз
Скорости полуосей будут иметь следующие значения:
.	шп = (В, 4- До) ИЛИ Ц)п = а). + Ц)2—2—	(156)
	<8
СИ
шл =	или шл — Ш1 —	•	(157)
Сложив левые и правые части полученных уравнений; найдем
шп + шл = 2ш1,	(158)
[т.е. сумма скоростей полуосей остается неизменной и равной удвоенной
‘скорости дифференциальной коробки.
Из уравнения (158) видно, что если одна полуось остановится, то другая
’полуось будет вращаться в два раза быстрее дифференциальной коробки.
Если одна из полуосей начнет вращаться в обратную сторону и достигнет
такой же скорости вращения, как первая в первоначальном направлении,
т. е. шп — — о)л, то (158) примет вид:
Шп ( — Шл) = 2(0!
или
2(рх = 0.
Это означает, что дифференциальная коробка вместе с червячной шес-
терней будет стоять на месте. Последний случай практически может иметь
вместо при резком торможении центральным тормозом на скользкой дороге.
123
ШП — “л = 2ш2-^ ,
откуда
... _ шп — “л г3
ш2------о---- * -Z— .
Z	Z2
Произведя вычитание левых и правых частей уравнений (156) и (157), I
определим разность скоростей полуосей:
(159)
(160)
Таким образом, можно установить скорость вращения сателлита вокруг ;
его оси при разных скоростях вращения полуосей.
Вращающий момент, подведенный к дифференциалу при одинаковых 
скоростях вращения полуосей,
Ь	Л4Х==Л1П + 7ИЛ, а
Если не учитывать потерь на трение в дифференциале, то как при оди-
наковых, так и при разных скоростях вращения полуосей дифференциал '
поровну распределяет вращающий момент Mi между ними.
Равенство моментов правой Мп и левой Мл полуосей объясняется тем,
что сателлит представляет собой равноплечий рычаг, к середине которого
' приложено усилие со стороны крестовины, а по концам действуют реакции
со стороны зубьев полуосевых шестерен.	;
В свою очередь момент, подведенный к каждой полуоси, зависит отпе- j
редаточного числа редуктора 10‘
Ма Мл ~	,	 (161)
где Мк — вращающий момент, передаваемый через карданную передачу от
вала тягового электродвигателя или нагружающий передачу '
при использовании центрального тормоза.
В действительности при различных скоростях вращения полуосей ?
в механизме дифференциала будут иметь место потери на внутреннее трение. 
В этом случае при симметричном дифференциале, применяемом в троллей- !
бусах, полуосевые шестерни и полуоси, имеющие большую скорость враще-
ния, будут передавать момент, равный
= 0,5 (А1! — Мг).	(162)
Здесь М.г — момент трения, возникающий в дифференциале при относи-
тельном вращении полуосей с разными скоростями;
^1 ~ макс
где т]к — к. п.д. карданной передачи и редуктора.
Полуосевые шестерни и полуоси, имеющие меньшую скорость вра-
щения, будут передавать момент
М" = 0,5(7^+ МГ).	(163)
Произведя вычитание М' из М", получим
М" — М' = МГ.
Наряду с отмеченными выше преимуществами дифференциала его при-
менение влечет за собой и некоторое отрицательное явление. При трогании
с места на скользкой дороге часто возникает буйсование одного из ведущих
колес, попавшего на участок дороги с мёньшим коэффициентом сцепления
или менее нагруженного (например, при выпуклом профиле поперечного
сечения дороги и неравномерной нагрузке от пассажиров). Суммарная сила
тяги троллейбуса в этом случае снизится и будет определяться тягой, разви-
124
ваемой буксующим колесом, имеющим меньшее сцепление с дорогой, т. е.
М' = G„2r/p,
где — коэффициент сцепления буксующего колеса с поверхностью Дороги*
Из-за невозможности использовать большую силу тяги небуксующего
колеса троллейбус может остановиться или не тронуться с места.
В некоторых конструкциях главных передач, используемых в автомо-
билях, применяются устройства, обеспечивающие принудительное блокиро-
вание дифференциала при возникновении буксования и, следовательно,
полное использование силы тяги, развиваемой ведущими колесами.
К* п. д. дифференциала.
, Nr' . Мг
-п,= 1----гр- = 1 — -—г- --------
где Nr — мощность трения, возникающая в дифференциале при о/ =/= ц>";
Nt— мощность, передаваемая дифференциальной коробкой.
Чем точнее обработаны зубья и опорные поверхности сателлитов и по-
луосевых шестерен, тем меньше внутреннее трение в дифференциале.
Отношение момента /VI", передаваемого полуосью более медленного вра-
щения, к моменту Л41, передаваемому коробкой дифференциала, именуемое
коэффициентом 5, достигает, по данным испытания, максимального значения
0,6 в начале возникновения относительного вращения полуосей. Значение
$ находится из выражения:
е =	(165)
В дифференциале обычно рассчитывают полуосевые шестерни, сателли-
ты и крестовину. Выбор модуля сателлитовых и полуосевых шестерен про-
изводится на основании тех же формул, что и для шестерен редуктора.
§ 38. Полуоси и их расчет
Полуоси служат для передачи вращающих моментов от дифференциала
к ведущим колесам троллейбуса при тяговом режиме и от ведущих колес
к дифференциалу — при тормозном режиме.
В зависимости, от способа крепления ступиц и полуосей, а также харак-
тера передаваемых нагрузок различают полуоси:
а) полуразгруженные; б) разгруженные на три четверти; в) разгруженные.
На рис. 58 приведены схемы различных типов полуосей.
Полуоси, непосредственно опирающиеся на подшипники, установлен-
ные внутри их кожуха (рис. 58,а), называются полу разгруженными. Они,
помимо вращающего момента, воспринимают изгибающие моменты, обус-
ловленные весом троллейбуса, приходящимся на колеса, а также танген-
циальной и боковой реакциями, действующими на колеса.
В тех случаях, когда опорой колеса служит не полуось, а подшипник,
установленный* на кожухе полуоси (рис. 58, б), большая часть изгибающих
моментов воспринимается кожухом и лишь некоторая часть — полуосью.
Такие полуоси называются разгруженными на три четверти.
, Полуоси, теоретически не воспринимающие изгибающих моментов и
работающие только на скручивание, называются разгруженными. Разгруз-
ка полуосей от изгибающих моментов достигается тем, что ступица колеса
устанавливается на кожухе полуоси на двух относительно широко расстав-
ленных подшипниках (рис., 58, в). В этом случае тангенциальные и боковые
усилия, возникающие между колесом и дорогой, воспринимаются в основном
кожухом полуоси.
В современных троллейбусах ввиду их большой грузоподъемности при-
меняются только разгруженные полуоси. Обе полуоси расположены в ко-
жухах, запрессованных в картер заднего моста.
125
изгиб полуоси практически
о).
Рис. 58. Схемы полуосей: .
а — полуразгруженная; б — на три чет-
верти разгруженная; в — разгруженная
4 На отечественных троллейбусах оба конца полуоси имеют шлицы, при *
помощи которых полуось соединяется с полуосевой шестерней и непосредст- j
венно с фланцем ступицы ведущего колеса. Фланец ступицы практически ‘
жестко соединен с одной стороны с концом полуоси (при помощи шлиц), ;
а с другой — с корпусом ступицы (болтами). Благодаря такому соединению J
полуось работает как защемленная с двух концов балка, у которой одно из
торцовых сечений (у ступицы) может располагаться под углом к другому |
(у дифференциала). Вследствие этого в полуоси возникают, хотя и незначи- <
тельные, напряжения изгиба, дважды меняющие свой знак в течение каждо- J
го ее оборота. Поэтому в задних мостах троллейбусов полностью устранить i
невозможно.	-1
Некоторый изгиб полуосей, имеющих 1
шлицевое соединение, происходит по еле-.
дующим'причинам.	, (
Размеры деталей заднего моста имеют
отклонения в пределах установленных до-
пусков на изготовление, а сборка деталей
производится с соблюдением определенных •
зазоров или натягов.	j
Большое количество деталей, связы-'J
вающнх редуктор со ступицей, делает г
практически невозможным точное совпаде-
ние оси дифференциала с осями обеих сту- ;
пиц.	1
Кроме того, на изгиб полуосей ока-
зывает влияние некоторый прогиб карте- i
ра заднего моста, происходящий под дей-
ствием воспринимаемой им нагрузки. ।
Все перечисленные факторы приводят ,
к несовпадению осей дифференциала и сту- >
пиц, а следовательно, к некоторому изгибу ;
полуосей. Характер разрушения полуосей 
на троллейбусах подтверждает наличие в-
них изгибающих моментов. Поэтом^ полу-
оси со шлицевыми соединениями, приме- 
няемые в троллейбусах, могут считаться ?
разгруженными лишь с известным допу- '
щением.
Из всех способов соединения полуосей •
со ступицами только соединения зубчатого 
типа с внутренним зацеплением близки к шарнирным, создающим некоторую <
возможность перекоса ступицы относительно полуоси и тем самым снижаю-
щим их нагрузки изгибающими моментами. Соединение полуосей приме-
нялось на троллейбусах ЗИУ-5 выпуска 1960—1965 гг.
С 1965 г. троллейбусы типа ЗИУ-5 выпускаются без* зубчатых муфт,1
так как в последних появлялся угловой люфт, приводивший к дополнитель-
ным значительным ударным нагрузкам. В результате этого довольно часто
выходили из строя полуоси. ..
Полуоси троллейбусов рассчитывают только на скручивание, так как
определить аналитически изгибающие моменты для полуосей со шлицевыми
соединениями практически очень трудно.
Напряжение на кручение и и угол закручивания у полуоси находят
по формулам:
%
t =	10-» Мн1м2;
<Р =	10-» рад,
(jj	г
(166)
(167)
126
где AfK,n. макс— наибольший вращающий момент, передаваемый полуосью,
н • м;
WK — момент сопротивления на кручение, л3;
, G — модуль упругости второго рода, Мн/мъ‘,
L — длина полуоси, м;	4
J — момент инерции сечения полуоси, я4.
Запас прочности на кручение принимается не меньше 2,0.
Напряжение на смятие и срез шлицевых соединений полуоси определяют
потем же формулам, что и для карданного вала. Допускаемое напряжение
на срез не должно превышать 70 Мн/м* (700 кПсм?), а на смятие — не более
200 Мн/м* (2000 кГ/см*).
Полуоси троллейбусов обычно изготовляют из легированных сталей
типа 40Х или 40ХНМ. После термической обработки твердости полуосей,
изготовленных из высоколегированных хромомолибденовых сталях, долж-
ны достигать НВ 440.
К недостаткам полуосей, применяемых на троллейбусах, относятся ос-
таточные деформации кручения, полное скручивание полуосей и повышен-
ный износ шлицевых соединений.
Пониженная работоспособность полуосей является следствием их пери-
одической перегрузки. Чрезмерно высокие напряжения кручения и удель-
ные давления на рабочие поверхности шлицевых соединений, а также до-
полнительные нагрузки в виде изгибающих моментов, возникающие в полу-
осях, сравнительно быстро вызывают усталость материала полуосей и их
разрушение.
Во избежание преждевременного разрушения полуосей следует по воз-
можности избегать применения центрального тормоза, а также резкого
электрического торможения. Необходимо проверять соосность рукавов
правой и левой полуосей в картерах задних мостов при прохождении ими
ремонтов.
§ 39. Причины низкой износостойкости червячных
редукторов и способы их устранения
Редукторы й полуоси троллейбусов МТБ-82Д, эксплуатируемых в нас-
тоящее время, не могут считаться достаточно надежными. Исследования
автора показали, что преждевременный выход из строя червячных редукто-
ров вызывается повышенным износом зубьев червячного колеса и червяка,-
разрушением болтов дифференциала, разрушением подшипников и другими
причинами.
Расчетные данные свидетельствуют, что даже при правильном зацепле-
нии червячной пары зубья червячного колеса испытывают весьма значи-
тельные напряжения. В действительности же под влиянием усилий, действу-
ющих в червячной передаче, установленное зацепление нарушается вслед-
ствие изменения положения червячного колеса в пространстве. Нарушение
нормального зацепления приводит к уменьшению площади соприкосновения
зубьев, что вызывает еще более высокие удельные давления между ними.
При наличии конических роликовых подшипников на заднем конце червячка
осевой зазор их также нарушает правильность зацепления. •
Разрушения зубьев червячного колеса и червяка проявляются обычно
в образовании на них раковин и бороздок. Реже наблюдаются случаи по-
ломки зубьев вследствие отсутствия смазки в редукторе или чрезмерного
износа зубьев.
Образование раковин на зубьях червячного колеса и рабочей поверх-
ности ниток червяка является важнейшей причиной, сокращающей срои
"службы червячной передачи троллейбуса. Раковины очень опасны, так как
уменьшают рабочую поверхность зацепления и приводят к быстрому износу
зубьев.
127
Существует несколько теорий, объясняющих причины возникновения
раковин на зубьях. Ниже приведено наиболее распространенное объясне-
ние этого явления.
Образование раковин на поверхности зацепления зубьев в зубчатых и
червячных передачах является следствием усталости металла, вызванной
чрезмерно большими удельными давлениями на рабочую поверхность. Сна-
чала на поверхности зацепления возникают трещины, которые распростра-
няются Вглубь на расстояние, соответствующее возникшему напряжению,
и возвращаются вновь на поверхность, образуя замкнутую площадку. Час-
тица металла, ограниченная замкнутым контуром трещины, вскоре выпада-
ет, образуя раковину.
Известное влияние на процесс образования раковин оказывает качество
смазки. Исследования подтверждают, что раковины образуются и при сухом
трении.
Хорошо обработанные поверхности лучше сопротивляются образова-
нию раковин, поэтому рекомендуется полировать рабочие поверхности зубь-
ев шестерен и ниток червяка.
Образование раковин замедляется при повышении твердости поверх-
ности зацепления зубьев. Поэтому необходимо стремиться к увеличению
твердости рабочих поверхностей зубьев червячной передачи. Очень часто
наблюдается чрезмерный нагрев, червячного редуктора.
Кроме причин, изложенных выше, повышенный нагрев червячной пере-
дачи может быть следствием недостатка масла, уровень которого необходимо
регулярно контролировать и пополнять.
Значительно реже встречаются случаи нарушения нормальной работы
дифференциала и его опор. К эксплуатационным недостаткам дифференциа-
ла относятся: заедание сателлитов, поломка зубьев сателлитов и полуосевых
шестерен, поломка болтов дифференциальной коробки, разрушение под-
шипников дифференциала и др. Все эти недостатки появляются в результате
применения некачественных деталей или неудовлетворительной сборки диф-
ференциала. Поэтому тщательный отбор деталей, правильная сборка диф-
ференциала и правильная установка червячного колеса в опорах почти
полностью устраняют указанные недостатки.
Глава XI
МОСТЫ И КОЛЕМ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Передние и задние мосты троллейбусов предназначены для восприятия
веса рамы и кузова и передачи его на колеса. В зависимости от выполняемых
функций мосты разделяются на ведущие, которые несут на себе ведущие
колеса, и управляемые, несущие управляемые колеса.
§ 40. Ведущие мосты троллейбусов
В современных троллейбусах ведущими мостами являются задние. В сос-
тав заднего моста троллейбуса входят: картер, редуктор с дифференциа-
лом, полуоси, ступицы с тормозными устройствами и рессоры. При помощи
рессор ведущий мост воспринимает вес троллейбуса, приходящийся на зад-
нюю часть рамы или основание каркаса кузова, передает вертикальную
нагрузку колесам, а также тяговые и тормозные усилия ведущих колес
на раму или кузов. Редуктор, дифференциал и полуоси размещены внутри
картера заднего моста; на кожухах полуосей моста установлены ступицы
колес.
Тяговые и тормозные усилия в троллейбусах передаются чаще всего при
помощи рессор, соединяющих ведущий мост с рамой, а в некоторых случаях
посредством толкающих штанг и трубы карданного вала.
Специфическими требованиями, предъявляемыми к вёдущему мосту
троллейбуса,, являются: а) возможность передачи на раму или на кузов
продольных и боковых усилий; б) минимальные габариты по высоте; в) воз-
можность максимального использования тягового усилия при различных
коэффициентах сцепления правого и левого ведущих колес; г) минимальный
вес неподрессорных частей; д) возможность передачи вращающего момента к
ведущим колесам без пульсаций при их вращении с различными угловыми
скоростями.
Связующим элементом заднего моста является картер. Наибольшее рас-
пространение получили цельные картеры заднего моста — кованые и литые.
Картер заднего моста современного троллейбуса представляет собой
стальную пустотелую литую балку с впрессованными в нее двумя стальными
кожухами полуосей. На концах кожухов насажены по два шариковых или
конических роликовых подшипника, служащих опорами ступиц задних
колес. На рис. 59 показана ступица заднего колеса троллейбуса МТБ-82Д.
Для затяжки подшипников ступицы гайками на конце кожуха 16
* нарезана резьба 2. На кожух напрессован суппорт тормозов задних колес
13, жестко прикрепленный заклепками 14 к фланцу 15 картера заднего
: моста.
Ступица снабжена шпильками 10, которыми прикрепляются диски ко-
j лес 9.
Вращающий момент к ступице колеса передается от полуоси 17 через
s шлицевое соединение 1. Для этого на шлицы полуоси насажен фланец 3,
 Который шпильками 5, ввернутыми в тело ступицы, соединен с ней.
1 Полуось расположена внутри стального кожуха 16 и другим концом,
; также имеющим шлицы, соединена с полуосевой шестерней дифференциала.
Г Ступица вращается на двух конических роликовых подшипниках 8,
закрепленных,на кожухе полуоси гайками 4 и 7, между которыми располо-
< жена стопорная шайба 6. Внутренний и наружный подшипники ступицы
>; занимают строго определенное положение.
Внутренний подшипник напрессовывается на кожух полуоси до фланца
кольца 11, а с другой стороны удерживается буртиком 18 ступицы. На коль-
, це И установлен кожаный сальник 12 Такой же сальник установлен на
; 5 И. С. Ефремов	129
полуоси со стороны дифференциала. Наружный подшипник с одной стороны
упирается в буртик 19 ступицы, а с другой, как указывалось выше, прижат
гайками.
Задний мост троллейбуса МТБ-82Д соединяется с рамой при помощи
двух рессор, которые передают тяговые и тормозные усилия от ведущих ко-
лес на раму.
Рис. 59. Ступица заднего колеса троллейбуса МТБ-82Д
В троллейбусах МТБ-82М для передачи тяговых и тормозных усилий
применены толкающие штанги.
Ступицы ведущих колес троллейбуса МТБ-82М несколько отличны от
ступиц троллейбуса МТБ-82Д и установлены не на конических роликовых
подшипниках, а ,на двук шариковых подшипниках.
Другое отличие конструкции ступицы МТБ-82М от показанной на
рис. 59 заключается в том, что для замены тормозного барабана необходимо
полностью снять ступицу, что является ее недостатком.
Устройство колес заднего моста троллейбусов ЗЙУ-5 (последних
выпусков) отличается от всех ранее применявшихся конструкций формой
ступицы и способом ее крепления к ободу колеса (рис. 60).
Картер заднего моста ЗИУ-5 представляет собой стальную пустотелую
отливку, на концы которой напрессовываются два стальных кожуха полу-
осей. Внутри этих кожухов проходят полуоси, соединяемые одним концом
с полуосевыми шестернями дифференциала редуктора, а другим концом —
со ступицами ведущих колес при помощи шлиц. Посредством шлиц вра-
щающие моменты от полуосей передаются фланцам, жестко соединен-
ным со ступицами ведущих колес. Оба задних колеса снабжены тормозны-
ми устройствами, аналогичными МТБ-82Д. Сдвоенные задние колеса трол-
лейбуса ЗИУ-5 имеют шины размером 320—508" при давлении 0,55 Мм/л2
(5,5 ат).
При сравнительной оценке задних мостов различной конструкции наи-
больший интерес представляют: конструкция и взаимное расположение
опор ступиц; способ сочленения полуосей со ступицами и дифференциалом;
способ передачи тяговых и тормозных усилий от заднего моста (на раму или
непосредственно на каркас кузова); конструкция картера заднего моста;
способ крепления тормозных барабанов.
130

'Рис. 60. Конструкция заднего моста и
ступицы троллейбуса ЗИУ-5:
I -т стремяночный болт задней рессоры; 2 -ч кожух
полуоси; 3 — картер заднего моста: 4 — полуось;
5 — задняя рессора; 4 — суппорт тормозного уст-
ройства; 7 —тормозная колодка: 8 — накладка тор-
мозной колодки; 9 — винт крепления тормозной
накладки: 10 — корпус задней ступицы: 11 — тор-
мозной барабан; 12 — борт крепления дисков колес
и тормозного барабана; 13 — контргайка наружного
подшипника ступицы: 14 — зубчатая муфта полу-
оси; 15 — фланец полуоси с внутренним зубчатым
зацеплением; К — гайка наружного подшипника
ступицы; 17 и 19 — подшипники ступицы; 18 —
шпилька крепления фланца полуоси; 20 — сальни-
ковые уплотнения ступицы; 21 — диски колес
Выше были указаны способы передачи тяговых и тормозных усилий,
от которых зависят характер и размеры деформаций, испытываемых карте-
ром заднего моста, а также тип соединения рессор с рамой (или основанием
кузова).
Когда тяговые и тормозные усилия передаются рессорами, положение
моста по отношению к кузову определяется только рессорами. В этом слу-
чае обычно передний конец рессоры соединен с рамой (или основанием ку-
зова) одинарным шарниром, а задний конец—двойным шарниром (сережкой)
или скользящей опорой.
При передаче тяговых и тормозных усилий толкающими штангами или
карданной трубой положение ведущего моста по отношению к раме (либо
к основанию кузова) определяется этими штангами или трубой. Вертикаль-
ные колебания заднего моста происходят по дуге радиуса, равного длине
толкающих штанг или карданной трубы. Чтобы задние рессоры могли пе-
ремещаться вдоль рамы, их передние и задние концы снабжают двойными
шарнирами или,скользящими опорами. В последнее время преимуществен-
ное распространение получил способ передачи тяговых и тормозных уси-
лий при помощи рессор.
С точки зрения простоты и удобства технического обслуживания трол-
лейбусов большое значение имеет способ крепления тормозных барабанов к
ступицам. Существует два способа крепления тормозного барабана — с
внутренней или с наружной стороны по отношению к' ступице. В первом слу-
чае (у троллейбусов МТБ-82М) тормозной барабан можно снять только вмес-
те со ступицей, что затрудняет работу обслуживающего персонала и застав-
ляет каждый раз регулировать натяг подшипников ступиц. Во втором слу-
чае замена тормозного барабана возможна без снятия ступицы (троллейбусы
МТБ-82Д). Это значительно облегчает труд слесарей-ремонтников и сокра-
щает время, потребное для ревизии или замены тормозного барабана и тор-
мозных колодок.
При описании конструкций задних мостов было указано, что в качестве
опор для ступиц применяются шариковые и конические роликовые подшип-
ники, устанавливаемые между кожухом полуоси, запрессованным в картер
заднего моста, и ступицей. У задних мостов с коваными стальными карте-
рами (без вставных кожухов) подшипники ступиц устанавливаются непос-
редственно на концах картера. Сравнительная оценка шариковых и кони-
ческих роликовых подшипников позволяет сделать следующие выводы.
При одинаковых габаритных размерах конические роликовые подшип-
ники обладают большей грузоподъемностью и дают возможность создать
более компактную и легкую конструкцию ступицы. Зазор, возникающий в
конических роликовых подшипниках вследствие их износа, может быть уст-
ранен соответствующей регулировкой, т. е. подтяжкой подшипников в
процессе эксплуатации. Это позволяет допустить-больший износ коничес-
ких роликовых подшипников по сравнению с шариковыми подшипниками.
К преимуществам конических роликовых подшипников относится также
ббльшая свобода в выборе типа посадки внутренних и наружных обойм,
так как зазор в роликовых подшипниках не зависит от натяга обойм.
В связи с этим места посадки обойм роликового подшипника можно ремонти-
ровать через большие промежутки времени, чем при шариковых подшипни-
ках. К недостаткам конических роликовых подшипников относятся: высо-
кая чувствительность к перекосам, необходимость более точной обработки
посадочных мест и болеетщательного, регулярного обслуживания в процес-
се эксплуатации.
Шариковые подшипники, применяемые в качестве опор ступицы, в
целях облегчения установки и снятия внутреннего и наружного подшипни-
ков обычно выбираются различных размеров. При этом осевые усилия вос-
принимает главным образом большой подшипник. Однако в первый период
эксплуатации все осевые усилия воспринимаются меньЬим подшипником,
так как больший подшипник обладает и большими установочными зазорами.
р -Тольдо при выравнивании осевых зазоров Происходит перераспределение
Е '^сёвых нагрузок, с передачей большей нагрузки на подшипник,, обладаю-
1' Щий большими размерами. До этого момента меньший подшипник, неимею-
| щий упорных буртиков, перемещается в ступице почти на всю величину осе-
Гвого зазора другого подшипника, вызывая усиленный износ места посадки
к в ступице.
| Таким образом, в качестве опор для ступиц целесообразнее применять
[. конические роликовые подшипники. Они обладают большими преимущества-
t ми, чем шариковые, и поэтому устанавливаются на большей части современ-
| ных троллейбусов.
I	§ 41. Расчет картера заднего моста
| Выше (см. гл. VII) было установлено, что при нормальном движении:
I троллейбуса картер заднего моста воспринимает изгибающие усилия от
I веса кузова в вертикальной плоскости, а также изгиб от тяговых или тор-
I йозных сил в горизонтальной плоскости. Кроме того, картер заднего моста
е воспринимает скручивающий момент.
Е- В случае бокового скольжения троллейбуса картер заднего моста нагру-
Е жается, кроме веса кузова, также изгибающим моментом от боковой силы,.
В возникающей между колесом и дорогой. Этот момент действует в вертикаль-,
К ной плоскости.
R На рис. 61 приведена расчетная схема картера заднего моста троллейбу-
Кса, на которой показаны два возможных сечения картера — круглое и пря-
В-моугольное.
|; При движении троллейбуса на тяговом режиме изгибающий момент
веса, действующий на картер заднего моста в вертикальной плоскости,
Е	Mz = Z/v	(168)
Вгде Z — вертикальная реакция, действующая на заднее колесо;
Ш Д — плечо приложения реакции Z (расстояние между средней плоскос-
К тью колеса и серединой рессоры).
К Вертикальная реакция Z, входящая в уравнение (168), составляет
I '	Z “	•	(169)
где вес троллейбуса, приходящийся на оба задних колеса;
т2 — коэффициент перераспределения веса, достигающий при разгоне
троллейбуса значений 1,1 -т- 1,2.
: Изгибающий момент, действующий на задний мост от тяговых (толкаю-
щих) усилий в горизонтальной плоскости, можно определить в зависимости
от способа передачи силы тяги по уравнениям (см. рис. 61):
А4р = Р1/4— при передаче тяговых
усилий рессорами;
• Мр = Р113 — при передаче тяговых
усилий толкающими штан-
Г	гами;
== Pi/3— при передаче тяговых
-а	усилий карданной трубой;
• где h—плечо силы Pi при пе-
редаче тяговых усилий
£ :	рессорами;
J Z2 — плечо силы Р1припе-
«	редаче тяговых усилий
J	толкающими штангами;
£	/3 — плечо силы Pi при пере-
L	даче тяговых усилий
L	карданной трубой.
й Полный изгибающий момент
к картера заднего моста
Рис. 61. Расчетная схема картера зад-
него моста
133
Af„ = YM'Z + Ml h-m.	(170) '
Напряжение на изгиб
«и =	10-e Мн/.и2,	J
а напряжение на кручение	1
z =	1O-S Мн/м2,	'
"'к
где момент Мк определяется из уравнения (99).
Результирующее напряжение в опасном сечении картера, имеюще-
го форму кольца, можно найти из уравнения:	'j
о = |/ о8 + 3z2 ~ Мн/м8.	(171) -
При торможении троллейбуса картер заднего моста рассчитывают анало-
гично изложенному, причем изгибающий момент от тормозной силы опреде- .
ляют из уравнения (101), а момент, скручивающий картер, из уравнения 1
(100).
Моменты сопротивления для кольцевого сечения картера находят из .
следующих формул:	:
а)	момент сопротивления на изгиб
и4__д4
Ц7и = 0,1 I- 2 М3;	(172)
б)	момент сопротивления на кручение
WK = 0,2~^-M3.	(173);
При прямоугольном полом сечении картера заднего моста результирую-
щее напряжение будет различным в разных точках сечения. Напряжения,
возникающие от изгиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях,
суммируются. Так, например, для точки / (см. рис. 61) суммарное напряже-
ние составит:	а; — Oj + а2 Мн/м8,	(174)
где	о, = -Q- 10-s Мм/м8,	(175)
	а2 =	10-“ Мн/м2- w в2	(176)
и Wrt — моменты сопротивления при изгибе в вертикальной, и гори-
зонтальной плоскостях.
Максимальные напряжения кручения для прямоугольного сечения рас-
полагаются по серединам сторон прямоугольника. И тогда для точек II п
III полого прямоугольного сечения картера результирующие напряжения
могут быть найдены соответственно по формулам:
=	+ W •-	(177>
|/=f-J-3z8 .	(178)
Наибольшее из полученных значений напряжение не должно превышать
допустимое.
134	.
Моменты сопротивления при изгибе полого прямоугольного сечения
можно найти из формул:	° 
а)	в вертикальной плоскости:
<	(179)
б)	в горизонтальной плоскости:
47.2= —SB" 3	<180>
’ Момент сопротивления на кручение для полого прямоугольного
* сечения
г	,	HB3^-hb3  м9.	(181)
При соотношении сторон прямоугольного сечения Н/В 1; 1,5; 2; 3
^соответственно Ф = 0,208; 0,231; 0,246; 0,267.
ь В случае бокового скольжения троллейбуса принято считать, что тяго-
> вая и тормозная силы отсутствуют. Изгибающий момент от боковой силы
-R (согласно рис. 61) составляет:
= RrK,
-где гк — радиус ведущего колеса.
Изгибающий момент Mz от веса, приходящегося на задний мост,
Ьфжно найти по формуле (97).
Так как изгибающие моменты Mz иЛ4^ действуют в одной плоскости,
;то напряжение на изгиб при боковом скольжении троллейбуса
§ 42.	Управляемые мосты троллейбусов
? В современных троллейбусах управляемыми мостами являются
^передние.
Передний мост при помощи специальной подвески несет на себе раму
и кузов. Он снабжен устройствами для установки ступиц с колесами, которы-
ми передает нагрузку от рамы и кузова. Благодаря наличию поворотных
д.апф передние колеса могут поворачиваться на некоторый угол по отноше-
нию к продольной оси, обеспечивая тем самым движение троллейбуса в
нужном направлении.
Управляемые мосты должны удовлетворять следующим специфическим
требованиям: а) с помощью элементов подвески передавать усилия между
рамой или кузовом троллейбуса и управляемыми колесами; б) обеспечивать
Кравильные углы установки шкворней и колес; в) иметь возможно малый
ес неподрессоренных частей;
) обеспечивать правильную кине-
батику колес при их вертикальных
^перемещениях.
; Принципиальная схема управ-
ляемого (переднего ) моста трол-
лейбуса приведена на рис. 62. Мост
’Состоит из центральной балки 1 с
Рис. 62. Схема управляемого (перед-
него) моста троллейбуса
откованными с ней за одно целое
кулаками 2, двух поворотных цапф
% и двух шкворней 3. Кулаки бал-
Йи переднего моста и вилки пово-
135
ротных цапф имеют отверстия для шкворней, чем достигается их шарнир-
ное соединение.
На рис. 63 показана конструкция управляемого (переднего) моста трол-
лейбуса МТБ-82Д и ступицы его колеса.
Ось переднего моста представляет собой стальную штампованную
балку / двутаврового сечения. Концы балки снабжены откованными заодно
с ней кулаками 2, имеющими вертикальные отверстия для установки шквор-
ней 3 поворотных цапф. Для соединения с концом балки поворотная цапфа
снабжена двумя ушками 6 и 20, также имеющими отверстия. Концы балки
и цапфы соединяются шкворнями 3. Благодаря этому цапфа вместе с сидя-
щими на их осях колесами имеет возможность поворачиваться вокруг шквор-
ней в необходимом направлении. Правая и левая поворотные цапфы сое-
динены поперечной рулевой тягой 23, которая дает возможность передним
колесам поворачиваться одновременно. В зависимости от длины поперечной i
рулевой тяги, которая регулируется наконечниками 24, передние колеса -
устанавливаются под некоторым углом, называемым углом схождения. В
зависимости от способа крепления шкворней поворотных цапф они разде-
ляются на нагруженные (сжимающими или растягивающими усилиями)
и разгруженные (не участвующие в передаче веса троллейбуса от балки на
поворотную цапфу). В современных троллейбусах применяются конструкции 
с разгруженными и нагруженными шкворнями.
Для облегчения поворота цапфы на шкворне отверстия ее ушек снаб- :
жены бронзовыми втулками 5 и 22, а под концом передней оси на нижнем упь
ке цапфы установлен упорный шариковый подшипник 4. Этот подшипник
и воспринимает на себя вес, передающийся через балку переднего моста на
колесо; таким образом, шкворни у троллейбуса МТБ-82Д являются разгру- ,
женными.
При наличии упорных шариковых подшипников трение при вращении :
поворотной цапфы значительно уменьшается. Такая конструкция облегча-
ет управление троллейбусом и разгружает шкворень от вертикальных ...
усилий.	।
Вторая бронзовая втулка 21, установленная на верхнем конце шкворня -
3, необходима по технологическим соображениям для обработки отверстий
в ушках цапфы за один проход. Этим достигается точное совпадение осей ,
верхнего и нижнего отверстий, исключающее возможность заедания шквор-
ня во втулках и проворачивания последних из-за перекосов.	;
Ступица переднего колеса имеет устройство, аналогичное ступице зад- -1
него колеса. Ввиду того, что передний мост воспринимает приблизительно 1
вдвое меньшую нагрузку, чем задний, подшипники здесь поставлены менЬ- j
ших размеров. Тормозные колодки и барабаны также имеют меньшие раз- ’
меры, чем на задних колесах.
Ступица снабжена двумя роликовыми коническими подшипниками 14 и
18 разных размеров. К стальному корпусу 10 ступицы специальными шпиль- -
ками 15 крепятся передний тормозной барабан 17 и диск 16 колеса. Внутрен- '
ний подшипник ступицы с одной стороны упирается в буртик 19 оси цапфы,
а с другой — удерживается буртиком 8 ступицы. Наружный подшипник
также с одной стороны упирается в буртик 9 ступицы, а с другой — удержи- '
вается гайкой 11. Гайка навертывается на конец оси цапфы, имеющей резь
бу, и снабжена стопорным приспособлением 12, предохраняющим, ее от-
отвертывания. Гайка с приспособлением закрывается колпаком 13, защищаю-
щим подшипники от попадания грязи. В ступице имеется кожаный сальник
7, предупреждающий вытекание смазки.
Тормозные барабаны так же, как и в задних колесах, можно снимать
и устанавливать без разборки ступиц.
Конструкция переднего моста и ступицы троллейбуса ЗИУ-5 показана
на рис. 64.
Несущей частью переднего моста троллейбуса ЗИУ-5, как и в троллейбу-
бусе МТБ-82Д, является ось, выполненная в виде штампованной неразре-
136

Рис. 63. Конструкция переднего моста и ступицы переднего колеса троллейбуса МТБ-82Д
зной ‘ балки двутаврового сечения, концы которой'с помощью шкворней
шарнирно соединены с поворотными кулаками. Последние после затяжки
гайками шкворня должны без заклинивания поворачиваться от усилия
150—200 н (15—20 кГ) и не иметь ощутимой качки. Установка ступиц пе-
редних (управляемых) колес на цапфы поворотных кулаков осуществлена с
помощью конических роликовых подшипников. Передние колеса снабжены
пневматическими шинами размером 320—508" и крепятся своими дисками
Рис. 64. Конструкция переднего моста со ступицей троллейбуса ЗИУ-5:
/'—гидравлический акортизатор; 2 — стойка ан ортигатора; 3 — балка переднего ь оста; 4 — передняя
рессора; 5 — стремяночные болты передней ресссры: 6— поперечная рулевая тяга; 7 — рычаг пово-
ротной uanc|bi; 8— шкворень поворотной аапс'ы: й — рычаг левой псворотюй цап<ы; 10— корпус
поворотной цапс| ы; II — борт обода колесного диска; 12 — ободная лента; 13 — камеры шины: 14 — по-
крышка шины; 15 — съемный борт; 16-г замковсе кольцо обода колеса; 17 — обод колеса; 18 — диск
колеса; 19 — накладка тормозной колодки; 20 — тор& озная колодка; 21 — тормозной барабан: 22 — кор-
пус ступицы; 23 и 24 — подшипники ступицы: 25 — ось поворотной цап<|ы; 26 — крышка передней сту-
пицы; 27 — шпилька крепления диска колеса и тормозного барабана; 28 — вентиль
\
к тормозным барабанам посредством десяти шпилек (каждое колесо). Давле-
ние в шинах передних колес, как и задних — 0,55 Мн/м2 (5,5 ат). Отличи-
тельной особенностью данной конструкции является отсутствие колесного
диска (так же, как и в колесах заднего моста).
Сравнительная оценка конструкций передних ступиц в зависимости от
138
способа крепления тормозных барабанов и конструкций подшипников, при-
меняемых в качестве опор, приводит к выводам, аналогичным сравнитель-
ной оценке задних ступиц.
§ 43.	Расчет передней оси троллейбусов
На переднюю ось троллейбуса действуют:
а)	изгибающий момент от веса троллейбуса;
б)	изгибающий момент от тормозной силы;
в)	скручивающий момент от тормозных сил передних колес;
г)	'изгибающий момент от боковых сил, действующих на колеса:
На рис. 65, а приведена расчетная схема передней оси троллейбуса.
Величину вертикальной нагрузки от веса троллейбуса, приходящегося на
передние колеса, приближенно находят из уравнения:
2 =-2^-,	(183)
где Gx— вес троллейбуса, приходящийся на переднюю ось;
mt — коэффициент, учитывающий перераспределение нагрузки по
осям при разгоне и торможении (при экстренном торможении
коэффициент mi может достигать значений 1,4—1,6).
Изгибающий момент в опасном сечении передней оси в вертикальной
плоскости
Mz ~ Z(a,+ с) = 0,5Схтх (а + с),	(184)
где а — расстояние от п^скости колеса до шкворня поворотной цапфы;
с — расстояние от шкворня поворотной цапфы до опасного сечения
(места крепления рессоры).
Напряжение на изгиб .в вертикальной плоскости
’. =	,	(185)
' Wel
где — момент сопротивления на изгиб в опасном сечении (в вертикаль-
ной плоскости).
Для-балки двутаврового сечения (рис. 65, б) момент сопротивления на-
ходят по формуле (179).
Для определения изгибающего момента от тормозной силы, передавае-
мой через рессоры передней оси, находим величину этой силы Рх для слу-
чая полного использования сцепного веса:	•	-
Рг =	,	(186)
где <р — коэффициент сцепления колеса с дорогой, принимаемый при рас-
четах 'переднего и заднего мостов равным 0,7.
Изгибающий момент от тормозной силы Рт действует в горизонтальной
плоскости. Величина этого момента для опасного сечения оси
Мт = Ртс =	(187)
Тогда напряжение на изгиб
'	(188)
где —момент сопротивления на изгиб в горизонтальной плоскости.
Для двутаврового сечения балки передней оси (см. рис. 65,6):
07 - (Я-й)_6)з
139
Скручивающий момент от тормозной силы, действующей черев пе-
редние колеса, составляет:
= Ртгк = 0,50^^.	(190>
Приближенное значение момента сопротивления оси на кручение
(см. рис. 65,6):
1Гк = 4^(Я + 2й)-	(191)
Рис. 65. Расчетная схема передней оси троллейбуса (а) и двутавро-
вое сечение ее балки (б)
Напряжение на’кручение находят по формуле:
Результирующее напряжение в балке передней оси:
5р = V(°1 + «а)2 + Зт2 .
(192)
При двутавровом сечении балки передней оси результирующее напря-
жение относится к точке А (рис. см. 65, б).
§ 44.	Расчет поворотной цапфы
\ Расчетная схема поворотной цапфы приведена на рис. 66. При расчете
поворотной цапфы рассматривают отдельно ось цапфы и ее вилку.
> Ось цапфы рассчитывают на суммарный изгибающий момент, состоящий,
из изгибающего момента Мг в вертикальной плоскости (создаваемого весом)
и изгибающего момента Мт в горизонтальной плоскости (создаваемого тор-
мозной силой).
Изгибающий момент
Mz = ZZj = 0,50^,	(193)
где Zj — расстояние от средней плоскости колеса до опасного сечения
оси поворотной цапфы.
Изгибающий момент
• М, = РЛ = 0,50^1.	(194)
140
Суммарный изгибающий момент
М„ = /MJ + M? .
Момент сопротивления изгибу оси цапфы
IT„ = O,ld|.
Тогда напряжение на изгиб
°”- •
с
Рис. 66. Расчетная схема поворотной цапфы
(195)
(196)
В поворотных цапфах передних осей автомобилей напряжение на изгиб*
достигает 500 Мн/м2 (5000 кГ/см2).
Нагрузку подшипников передней оси определяют геометрическим сло-
жением силы веса и тормозной силы.
Вилка поворотной цапфы и ее шкворень, кроме веса и тормозной силы,
воспринимают скручивающий тормозной момент. Величина этого момента
определяется по уравнению (190). Передача тормозного момента от переднего
колеса вилке цапфы и ее шкворню осуществляется через тормозное устрой-
ство колеса.
Изгибающий момент от веса, приходящегося на переднее колесо
=	(197)
где /4— расстояние от средней плескости колеса до оси шкворня.
Этот момент вызывает силу Qi в поперечной вертикальной плоскости
между вилкой и шкворнем, величину которой можно найти из уравнения
(см. рис. 66):
=	(198)
Тормозная сила Рт создает между вилкой и шкворнем силы Q2 и Q3,
действующие в продольной вертикальной плоскости. Величину этих сил
определяют из выражений:
141
' 1
для	верхней	части	вилки	1
%	= -,?-	(199)]
- для нижней части вилки	-	(
<2»	= -^-	(200)1
С другой	стороны,	момент,	создаваемый силой Р„ вызывает пару
сил:
<2. = -^-	(201)
И, наконец, сила Рт, стремясь повернуть цапфу вокруг оси шкворня, :
вызывает силы Qe и Q, между шкворнем и вилкой цапфы, которая удержи- ?
вается от поворота поперечной рулевой тягой 1 посредством рычага '2 (см. '
рис. 66).	.:
Реакция, действующая на поперечную рулевую тягу,
’ <26 = 4^ ’	(202)
'	*10
где, /10 — расстояние между передней осью и поперечной рулевой тягой
, (см. рис. 66).
Силы между вилкой цапфь! и шкворнями, вызванные реакцией Qs, на-
ходим из уравнений:
для верхней части вилки
<?s = Q54-’	(203) ‘
для нижней части вилки
Q, =<2ь-ф- 	(204)
Суммарное значение сил можно найти (см. рис. 66) путем их геометри-
ческого сложения:
для верхней части вилки
<2/ = /(<2i-<2e)3+(Q2-Q4)a,	(205)
для нижней части вилки
<2я = /(<гЛ<Ы*+ (<2,+ <?<)’•	 (206)
Удельное давление между шкворнем и втулками вилки цапфы опреде-
лим по формулам:	
для верхней части вилки?	,	-
„ _ /(C.-<2«)2 + (Q2-<24)2	,9Л7.
?1------------,	(2(Я)
для нижней части вилки ’
J У«21 + <М*+ (<?, + «.)*	/9ПЙ.
<?2----------------------- .	(208)
Нижняя часть вилки поворотной цапфы обычно воспринимает большие
удельные давления, чем верхняя.
§ 45t Установка передних колес
Правильная установка передних колес обеспечивает легкость управле-
ния троллейбусом, правильное качение шин с минимальной потерей мощнос-
ти и нормальный износ шин. Наиболее легкое управление троллейбусом и
142
a)
Рис. 67. Схема установки передних колес трол-
лейбуса:
а — развал колес: б — схождение колес
Рис.
действующих на переднее
колесо
68. Схема усилий,
наименьший износ шин достигается при правильном выборе углов установ-
ки и наклона шкворней и передних колес как в вертикальной, так и в гори- •
зонтальной плоскостях (рис. 67). Этими углами являются: углы развала и
. схождения колес, а также боковой и продольный углы наклона шкворня.
Один из углов а называется углом развала колес. Конструктивно он об-
( разуется соответствующей установкой поворотных цапф.
Развал колес несколько уменьшает усилия, необходимые для поворота
колес.
Величина угла развала передних колес у троллейбусов МТБ-82Д рав-
на 2°, а у ЗИУ-5 — 1° и определяется конструкцией поворотной цапфы.
;• Другой угол установки
передних колес 6 (на рис.
67, б) называется углом схож-
; дения. Благодаря наличию
схождения (при установке
•. а > б) плоскости передних
колес при движении трол-
лейбуса расположены парал-
лельно. Если бы угол схож-
. дения отсутствовал, то силы
сопротивления качению ко-
лес, выбирая зазоры, имею-
щиеся в рулевом приводе и
сочленениях поворотной цапфы, привели бы к, образованию угла расхож-
дения колес и увеличили бы износ шин вследствие некоторого их скольже-
ния по поверхности дорожного покрытия в процессе движения троллейбуса.
Величина угла схождения передних колес троллейбусов МТБ-82Д и
ЗИУ-5 регулируется поперечной рулевой тягой по линейным размерам от
торцов тормозных барабанов и поддерживается в пределах а— b = 4-4-6 мм.
Неправильная регулировка схождения колес приводит к повышению
сопротивления движению и, следовательно, к увеличению расхода электри-
ческой энергии на движение троллейбуса. Одновременно, происходит повы-
шенный износ шин.
Поворот колес облегчается уменьшением момента за счет сокращения
плеча а (рис. 68). Из рисунка видно также перераспределение нагрузки на
подшипники передней ступицы и возникновение
горизонтальной слагающей реакции дорожного
покрытия q, постоянно прижимающей ступицы
переднего колеса к внутреннему подшипнику.
Боковой и продольный углы наклона шквор-
ня поворотной цапфы (на рис. 68 показан угол
р бокового наклона, а на рис. 69 — угол у про-
 дольного наклона шкворня) предотвращают са-
мопроизвольный выход колес из положения, со-
ответствующего прямолинейному движению
троллейбуса.
С помощью бокового и продольного углов
• наклона шкворня достигается стабилизация уп-
равляемых колес, т. е. их способность без уси-
лия водителя автоматически возвращаться после
поворота в нейтральное положение, соответству-
ющее прямолинейному движению троллейбуса.
Это происходит в результате использования ве-
са троллейбуса, приходящегося на управляемые
колеса, а также боковых реакций опорной по-
верхности дороги, действующих на передние
колеса вследствие возникновения центробежной
сцлы при движении машины на повороте.
143 •
Стабилизирующее действие наклона шкворня в поперечной плоскости
(угол р, рис. 68) достигается тем, что в нейтральном положении управляе-
мых колес, соответствующем прямолинейному движению, конец оси пе-
реднего моста, а следовательно, и центр тяжести троллейбуса занимают
самое низкое, т. е. наиболее устойчивое положение. При выводе управля-
емых колес, катящихся по твердой опорной поверхности, из нейтрального
положения (например, при их повороте в ту или иную сторону), произойдет
подъем передней оси, а следовательно, и передней части троллейбуса. В
Рис. 69. Схема образования угла у продольного наклона шкворня (а),
выноса его вперед (6) и диаграмма распределения элементарных бо-
ковых реакций на колесо (в)
этом случае появится стабилизирующий эффект, так как сила веса всегда
стремится занять самую низшую точку, что в нашем случае вызывает воз-
вращение колес в нейтральное положение. Стабилизирующий эффект зави-
сит главным образом от величины нормальной реакции Z, угла поперечно-
го наклона £, величины плеча а, угла поворота управляемых колес и твер-
дости опорной поверхности дороги.
Стабилизирующёе действие наклона шкворня в продольной плоскости
по отношению к оси троллейбуса (угол у, рис. 69, а) достигается в результа-
те использования боковых реакций со стороны дороги на колесо, создающих
на некотором плече соответствующие моменты.
Равнодействующая боковой реакции R дороги на колесо, очевидно,
приложена в точке, лежащей на линии, проходящей через центр колеса.
Продольный наклон поворотного шкворня на угол у или вынос его вперед
(рис. 69, б) обусловливают появление плеча Ь, в результате чего при дейст-
вии боковой реакции R возникает стабилизирующий момент М, стремящий-
ся вернуть колесо в нейтральное положение:
M — Rb,
где b = b-j + b± — плечо устойчивости, определяющее величину стабилизи-
рующего момента.
Расстояние blt как видно из рисунка, образуется в результате продоль-
ного наклона шкворня и зависит от величины угла у. С другой стороны, под
действием боковой реакции 7? возникает боковой увод пневматической ши-
ны (вследствие ее упругости), что вызывает поворот контактного отпечатка
шины относительно колеса на некоторый угол ф. В этом случае деформация
в задней зоне контакта шины будет больше, чем в передней, и элементарные
боковые реакции, перпендикулярные к плоскости колеса, распределяются
по отпечатку неравномерно, как это показано на рис. 69, в. Следовательно
и равнодействующая Рц боковых реакций 7? будет смещена назад на неко-
торое расстояние Ь±. Возникающее плечо Ь^ создает возможность появления
144
/стабилизирующего момента даже при отсутствии продольного наклона
 шкворня. Величина этого момента M=Rb^ зависит от части центробежной
'силы| воспринимаемой управляемыми колесами, боковой упругости шин
';И угла у.
I'. Рассмотренные факторы обеспечивают достаточно эффективную стаби-
лизацию качения управляемых колес троллейбуса. Недостатком приведен-
гяых способов стабилизации является необходимость увеличения усилия для
^поворота колеса при выводе управляемых колес из нейтрального поло-
жжения.	•
В троллейбусе типа ЗИУ-5 угол а развала колес составляет 1°; угол ₽
 бокового (поперечного) наклона шкворня — 8° и угол продольного наклона
; шкворня (назад по верхнему концу) — 1°30'.
§ 46. Устройство колеса троллейбуса
:г В современных троллейбусах применяются дисковые (МТБ-82Д и
ШТБ-82М, ЗИУ-5 выпуска 1960—1965 гг.) и бездисковые колеса (ЗИУ-5
^выпуска 1965—1966 гг. и ЗЙУ-9). Наиболее перспективными являются
j бездисковые колеса. Несмотря на некоторое утяжеление конструкции сту-
пицы, бездисковые колеса являются более надежными в работе с точки зре-
ния безопасности движения.
Бездисковое колеей троллейбуса (без ступицы) состоит из стального
j обода и резиновой шины. Шина смягчает и поглощает толчки и удары, воз-
никающие от неровностей дороги.
При движении троллейбуса по дороге.шины нагреваются. Нагрев вызы-
вается сжатием (упругой деформацией) шин во время качения под нагруэ-
<кой, так как часть работы, затрачиваемой на сжатие, теряется на внутреннее
|трение в шинах. Нагрев зависит от скорости движения троллейбуса, нагрузки
;на шину, передаваемой силы тяги и давления воздуха в шине. Значительный
’.нагрев шин ухудшает свойства резины. Встречные потоки воздуха в про-
цессе движения троллейбуса частично охлаждают их.
Шина троллейбуса состоит из следующих частей:	’
с- а) покрышки прямобортного типа, изготовленной из ряда слоев специ-
альной ткани, пропитанной и покрытой резиной;
б) резиновой камеры, наполняемой воздухом под определенным дав-
лением;
у в) ободной ленты, предохраняющей камеру от повреждения металли-
ческими частями колесного диска.
V Давление в шинах колес троллейбуса должно соответствовать установ-
ленным нормам и зависит от размеров шин, нагрузки на колеса и т. д.
^.Троллейбусы отечественного производства снабжаются шинами следующих
^размеров: типа МТБ-82Д имеют 280—508" (цифра 280 обозначает ширину
Цокрышки в.дюймах, а цифра 508 — диаметр обода диска, также в дюймах)
Й нормально работают при давлении воздуха около 0,5 Мн/м2 (5 кГ/см2\,
Ца троллейбусах типа ЗИУ-5, как указывалось выше, установлены шины
р20—508".
Необходимо строго следить за поддержанием нормального давления в
|шинах. Движение троллейбуса при пониженном давлении в шинах вызывает
|их повышенный нагрев и быстрое разрушение. Поэтому шины с пониженным
сдавлением следует немедленно заменять. Повышенное давление также при-
вносит вред и не должно допускаться. Кроме ухудшения плавности хода
t троллейбуса, повышенное давление в шинах часто приводит к разрушению
\их от выдавливания и разрыву бортовой части. Повреждение или разруше-
’ яие шины во время движения троллейбуса может вызвать серьезную аварию.
Глава XII
РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРОЛЛЕЙБУСОВ'
$ 47. Принцип действия рулевого управления
w и 12
Рис. ?О. Схема устройства
рулевого управления
Рулевое управление троллейбуса представляет собой совокупность;
механизмов и устройств, служащих для изменения направления движения.;]
При помощи рулевого управления водитель осуществляет поьорот передний
управляемых колес и таким образом изменяет направление движения трол-=|
лейбуса.
Одним из показателей проходимости и маневренности троллейбуса яв-§
ляется радиус его поворота. Чем меньше радиус поворота, тем лучшей про-?
ходимостью и маневренностью обладает троллейбус. Величина радиуса?;
поворота зависит от базы троллейбуса и угла no-J
ворота управляемых колес, который у соврет?
менных троллейбусов достигает 30—37°. На:
троллейбусе ЗИУ-5 поворот внутреннего колеса j
около шкворня достигает 37°; а наружного — ;
31° 48'.	?
Как указывалось в гл. V, радиусы поворо-
, та отдельных колес должны сходиться в одной?
точке — центре поворота. Следовательно, для ;
обеспечения правильного качения передних ко- -
лес поворот их должен производиться на разные '
углы: а' — для внутреннего колеса и а" -г- для -
внешнего колеса.	?
Рулевое управление троллейбуса состоит
из рулевого механизма и рулевого привода?
(рулевой трапеции). Схема, приведенная на
рис. 70, иллюстрирует принцип действия ру--s
левого управления троллейбуса.	:
Рулевое колесо /, закрепленное на валу 2 рулевого механизма, вращает
червяк 4. Вал 2 расположен в рулевой колонке 3, соединенной с картером :
рулевого механизма. Червяк 4 соединен с червячным сектором 5 и при сво-
ем вращении поворачивает сектор на тот или иной угол. Перемещение секто-
ра вызывает поворот вала 7, на котором он укреплен.
На другом конце вала 7 закреплена рулевая сошка 6. Поворот вала сек-
тора вызывает перемещение рулевой сошки и шарнирно соединенной с ней
продольной рулевой тяги 8 вперед или назад. Продольная рулевая тяга,
шарнирно, соединенная с рычагом 11 поворотной цапфы 9, поворачивает:
этот рычаг, а последний увлекает за собой всю цапфу и вызывает поворот
соединенного с ней колеса. Одновременно поворачивается второй рычаг?
10 цапфы, вызывающий перемещение поперечной рулевой тяги 12, которая
передает движение рычагу 14 второй цапфы. Рычаг поворачивает цапфу иц
соединенное с ней колесо. Рулевая трапеция, состоящая из балки переднего
моста 13, поперечной тяги 12 и двух рычагов 10 и 14, обеспечивает поворот
управляемых колес троллейбуса на разные углы.'
Угловое передаточное число рулевого управления выражает соотноше-
ние между углами поворота рулевого и управляемых колес. Полное угло-?
вое передаточное число рулевого управления зависит от передаточного
числа рулевого механизма и передаточного числа рулевого привода
(209}
146
£• Силовым передаточным числом рулевого управления называется отно-
Ьчпение суммы сил, противодействующих повороту управляемых колес, к
окружному усилию, приложенному водителем к рулевому колесу, т. е.
V	£с = ^г_»	<210>
|’где 2РК —сумма сил, сопротивляющихся (противодействующих) повороту
г	управляемых колес;
г Рв — мускульная сила водителя, приложенная к рулевому колесу.
Ь Подбор передаточных чисел рулевого управления оказывает сущест-
* венное влияние на легкость управления троллейбусом.
От конструкции и технического состояния рулевого управления за-
• висит безопасность движения, поэтому оно является наиболее ответствен-
; ной частью механического оборудования троллейбуса. К рулевому управ-
? лению предъявляются повышенные требования:
? а) простота и надежность конструкции;
р б) легкость поворота управляемых колес при ограниченном угле
» поворота рулевого колеса;
i. в) достаточная прочность, износостойкость деталей и простота их
^технического обслуживания;
г г) минимальное значение ударов и толчков, передаваемых на рулевое
. .колесо от управляемых колес при езде по неровной дороге;
д) минимальный свободный ход (люфт) рулевого колеса в зоне нейт-
-рального положения, соответствующего прямолинейному движению трол-
; лейбуса.
§ 48. Конструктивные особенности рулевого механизма
• Рулевой механизм преобразует поворот рулевого колеса в угловое
^Перемещение сошки и поступательное движение продольной тяги, а также
^.-осуществляет увеличение силы, приложенной водителем к рулевому ко-
^-лесу, и передачу ее рулевому приводу.
I* На троллейбусах применяются рулевые механизмы: а) с червячной
^передачей; б) с винтом и кривошипом; в) с винтом и гайкой и др.
| Значительное распространение в рулевых механизмах получили гло-
боидальные червячные передачи. Такая передача применена в рулевом
^Механизме троллейбуса ЗИУ-5 (рис. 71).
I Она состоит из глобоидального червяка 1, размещенного на двух ко-
Кнически-х роликовых подшипниках 4 и 11, и трехрядного' ролика 5, уста*
гновленного на оси 7 в игольчатых подшипниках 6. В червяк 1 запрес-
сована нижняя шлицевая часть рулевого вала 5, конец которого разваль-
|да>ван. Верхний конусный конец этого вала соединен с рулевым колесом 14.
кМесто соединения фиксируется шпонкой и затягивается гайкой. Верхняя
Насть рулевого вала установлена в шариковом радиально-упорном под?
кшипнике 13, расположенном во внешней трубе 12 рулевой колонки.
R-, Механизм глобоидальной передачи размещен в картере 2, отлитом
Ьз ковкого чугуна. В съемной боковой крышке 15 картера расположена
Водна из втулок вала 16 рулевой сошки 18. В картер рулевого механизма
рапрессован нижний конец внешней трубы 12 рулевой колонки. Рулевая
Крошка 18 установлена на конусном конце вала 16, снабженном мелкими
кшлицами, и закреплена гайкой 17. Вал рулевой сошки вращается в двух
^бронзовых втулках, запрессованных в картер 2 и крышку 15. Во избежа-
ние перекоса и защемления вала сошки обработка обеих втулок произво-
дится одновременно.
Е Для регулирования и устранения зазора при износе конических ро-
ликовых подшипников глобоидального червяка под фланец нижней крыш-
рт 9 картера закладывают набор тонких стальных прокладок 1д. В случае
Еизноса подшипников 4 и 11 часть стальных прокладок удаляюг.
147
Применение в рулевом механизме трехрядного ролика дает возмож-
ность повысить износостойкость деталей его передачи. В отличие от дру*
гих конструкций рулевых механизмов взаимные перемещения ролика к
глобоидального червяка основаны на принципе качения, что уменьшает
износ механизма и повышает к. п. д. передачи.
Рис. 71. Конструкция рулевого механизма с глобоидальной передачей троллейбуса
ЗИУ-5
С другой стороны, трехрядный ролик в крайних положениях можст-
выходить из зацепления правым или левым зубом, обеспечивая нормаль-
ную работу механизма при меньшей длине дуги, образующей червяк. При
повороте троллейбуса в ту или другую сторону зазор между червяком
и роликом увеличивается. Это предотвращает возможность заклинивания
рулевого механизма в случае недостаточно точного его изготовления.
Внутри полого рулевого вала пропущены два провода 8 для кнопки
электрического сигнала, помещенной в ступице рулевого колеса.
Среднее угловое передаточное число рулевого механизма составляет
23,5 : 1. Полный поворот из одного крайнего положения в другое совер-
шается за 4,85 оборота рулевого колеса.
Для облегчения труда водителя рулевой механизм троллейбуса ЗИУ-5
снабжен пневматическим усилителем.
Рулевой механизм с винтом и кривошипом применялся ранее на всех
отечественных троллейбусах предыдущего выпуска (кроме ЯТБ-3).
Этот рулевой механизм имеет переменное передаточное число (равное
17,4—23; 5—17,4) благодаря изменению шага винта по его длине.
148
- Существенным недостатком рулевого механизма с винтом икривоши-
,' пом является быстрый износ шипа, вызывающий необходимость смены
.вала с кривошипом.
Рулевой механизм типа «винт с гайкой» был применен надвухэтажных
троллейбусах ЯТБ-3.
При движении троллейбуса по неровной дороге выступающие части
или выбоины на дорожном покрытии сообщают передним колесам различ-
' ные усилия. Эти усилия стремятся вызвать поворот управляемых колес и,
. следовательно, нарушить правильное движение троллейбуса. Чтобы избе-
,жать произвольного поворота колес и облегчить управление троллейбусом,
.рулевые механизмы выполняют на пределе обратимости. С этой целью
' Нарезку на винте или шаг червяка рулевого механизма выполняют с малым
углом подъема ниток — порядка 8—10°.
§ 49. Рулевой привод к управляемым колесам
к усилители управления
Рулевой привод связывает сошку с поворотными цапфами управ-
ляемых колес, осуществляя их поворот, а также передает им усилие от
рулевого механизма.
Основой рулевого привода к управляемым колесам служит рулевая
трапеция. Кроме рулевой трапеции, в состав рулевого привода входят
рулевая сошка и продольная рулевая тяга.
Все детали рулевого привода выполняют весьма ответственную роль,
поэтому их прочность, соединение и крепление должны быть вполне надеж-
Р,кГ
0 too 700	300 WO 500 ^,кГм
Рис 72. График усилий, прилагаемых водителем
машины к рулевому колесу, для различных кон-
струкций рулевых усилителей
ными. Необходимость весьма надежного соединения деталей рулевого при-
вода диктуется еще и тем, что все они в той или иной степени воспринимают
ударную нагрузку, передающуюся от управляемых колес при наезде на1
неровности дороги. Конструкция шаровых шарнирных соединений ру-
левого привода обеспечивает свободу перемещения тяг при перекосах
переднего моста и колебаниях его на подвеске.
Продольная и поперечная рулевые тяги имеют трубчатое сечение.
Выше было указано, что на троллейбусах ЗИУ-5 для облегчения уси-
лий водителя применен пневматический усилитель рулевого управления.
Широкое применение находят также гидравлические усилители.
График, приведенный на рис. 72, характеризует величину силы, ко-
торую необходимо приложить к-рулевому колесу в зависимости от момента,
необходимого для поворота управляемых колес: кривая 1 — при обычном
рулевом механизме без усилителя; кривая 2 — при рулевом механизме с
пневматическим усилителем и кривая 3 — с гидравлическим усилителем.
Из рис. 72 следует, что при значительных сопротивлениях колес по-
вороту наибольшую помощь при вращении рулевого колеса оказывает
149
гидравлический усилитель. По этим соображениям, а также в связи с не-
обходимостью обеспечения максимальной безопасности движения, по всей
вероятности, в ближайшем будущем на отечественных троллейбусах преиму-
щественное применение получат гидравлические усилители. Они более
компактны, чем пневматические усилители, так как удельное давление^
развиваемое в гидравлической системе, значительно больше, чем в пневма-
тической, и достигает 4—7 М.н/м2. (40—70 кГ/см2) против 0,6
(6 кГ/см2) в пневматическом усилителе.
На рис. 73 показана схема рулевого управления с пневматический
усилителем, примененная на троллейбусе ЗИУ-5.	J
Рис. 73. Схема действия рулевого управления с пневматиче-
ским усилителем, примененная на троллейбусе ЗИУ-5
При повороте рулевого колеса глобоидальный червяк /, взаимодейст-
вуя с трехрядным роликом 2, заставляет поворачиваться держатель 3 роли-
ка и ва.г\4 сошки руля; На одном из концов вала 4 с помощью шлиц устано
влено рычажное устройство 6, которое своим нижним концом шарнирно
(в точке Л) связано с двухплечим рычагом 5. При вращении вала 4 сошки
руля шлицевой рычаг 6, стремясь повернуться вместе с валом 4, нажимав!
на двухплечий рычаг 5 в точке А и смещает его вправо или влево, в зави'
симости от направления вращения рулевого колеса. При повороте рычаг 5
встречает большое сопротивление в точке Б, так как последняя шарнирно
соединена с продольными рулевыми тягами 7 и 11 и, следовательно, с ру-
левой трапецией. Поэтому в начале перемещения рычаг 5 под действием
•силы, приложенной в точке А, поворачивается относительно точки Б и
выбирает зазор между шлицевой втулкой рычага 6 и отверстием в двухпле-
чем рычаге 5 (величина этого зазора составляет 3 мм на сторону). При
выборке этого зазора и перемещении верхнего конца рычага 5 вправо или
влево сжимается пружина 17. Затем при дальнейшем повороте вала сошки
, руля перемещается передняя продольная тяга 7, поворачивается рычаг £
и, следовательно, перемещается задняя продольная рулевая тяга 11. СИ
рулевой тяги 11 усилие передается на рычаг поворотной цапфы левого ко-
леса, в результате чего осуществляется поворот управляемых колес.
Взаимодействие пневматического усилителя с рычажной передачей
рулевого привода происходит следующим образом. При' повороте вала 4
и перемещении верхнего конца двухплечего рычага 5 перемещается тяга
16, шарнирно связанная с рычагом 5 при помощи специального хомутика.
150
Тяга 16 воздействует на коромысло 15 воздухораспределителя 14 и в ре-
зультате выборки указанного выше зазора заставит сработать один из-
клапанов 12 или 13 воздухораспределителя.
s В этом случае сжатый воздух из резервуара поступит'в цилиндр 8'
пневматического усилителя, и шток 10 сообщит усилие рычагу 9, что вы-
Зовет перемещение задней продольной тяги 11 вперед или назад и соответ-
ствующий поворот управляемых колес.
I Если водитель возвращает рулевое колесо в нейтральное положение,
!то под воздействием пружины 17 верхний конец рычага 5, а следовательно,
и коромысло 15 воздухораспределителя также возвращаются в исходное по-
ложение. При этом сжатый воздух из цилиндра усилителя рулевого меха-
низма выходит в атмосферу.
§ 50. Кинематика и расчет рулевого управления
’Рис. 74. Схемы:.
а — поворота троллейбуса; б — рулевой’трапе-
ции ; R — радиус поворота троллейбуса, R —
радиус поворота по колее внешнего переднего-
колеса; В, — расстояние между шкворнями по-
воротных цапф; L — база троллейбуса; т —
длина бокового рычага трапеции; п — длина-,
поперечной рулевой тяги
Из схемы поворота двухосного троллейбуса, приведенной на рис. 74, а,.
можно определить зависимость между углами а' и а" поворота управляе-
мых колес, т. е.
<	ctga,/ = ctga/ + -7->	(211>
I	-Л
?где а — угол поворота внутреннего управляемого колеса;
: а" —угол поворота внешнего управляемого колеса;
: L —база троллейбуса;
. Bi—расстояние между шкворнями поворотных цапф.
Главной задачей конструктора при определении размеров отдель-
ных элементов рулевой трапеции является правильный Еыбор- .угла (>
;(рис. 74, б), т. е. величины наклона боковых рычагов трапеции и длины
йих рычагов. Наклон боковых рычагов рулевой трапеции при ней-
тральном положении колес должен быть одинаковым.
Угол © должен иметь вполне
определенные значения для различ-
ных соотношений величин Bi, L, tn
;(см. рис. 74). Обычно его величину
Подбирают таким образом, чтобы точ-
ка пересечения направлений обоих
рычагов на продольной оси троллей-
буса отстояла на 2/3 L от переднего
йоста.
С Ёсе элементы рулевой трапеции
должны быть подобраны и располо-
жены так, чтобы при повороте уп-
равляемых колес происходило их
Чистое качение, без скольжения по
дорожному покрытию. Продольную
рулевую тягу устанавливают таким
Образом, чтобы при колебании перед -
jieft оси троллейбуса его передние ко-
леса по возможности оставались в
гвоей плоскости.
•Расчет деталей рулевой передачи
И рулевого привода, кроме выясне-
ния их кинематики, включает опре-
деление расчетных усилий, расчет де-
талей на прочность и износ. .
Детали рулевого механизма рас-
считывают, исходя из возможных
случаев нагрузки: а) при приложен-
ной на рулевом колесе окружной силе,
151
равной 400 н (40 кГ)\ б) при наличии одного заторможенного колеса и
в) при ударе одного из управляемых колес о препятствие. Наибольшие
трудности при расчете вызывает определение сил, действующих на детали
рулевой передачи и рулевого привода.
Поскольку рулевые механизмы троллейбусов выполняются на пределе
обратимости, можно без большой погрешности считать, что на все детали,
расположенные от рулевого колеса до передачи, действует сила, приложен-
ная к рулевому колесу. Значительно сложнее установить силы, действующие
на детали, расположенные в направлении от передачи до поворотных цапф. ;
.Эта группа деталей так или иначе воспринимает силы, действующие между
дорогой и колесами. Характер и величину этих сил можно установить
лишь с некоторым приближением только для заданных и вполне опреде-
ленных дорожных условий. Но так как дорожные условия отличаются
•большим разнообразием, определить более или менее точно силы и реакции, •
возникающие между колесами и дорогой, практически невозможно.
Рис. 75. Схема сил, действующих на детали
рулевого управления
Поэтому ниже приводится упрощенный метод расчета деталей рулевого
управления, основанный на предположении, что во всей системе рулевого
привода действует максимально возможная мускульная сила водителя,.
осуществляющая поворот рулевого колеса.
Для расчета деталей рулевого управления на прочность рассмотрим
схему сил, действующих на отдельные элементы наиболее распространен-
ного на троллейбусах рулевого механизма с винтом и кривошипом (рис. 75).
Сила водителя, приложенная к рулевому колесу, создает скручиваю?
щий момент, действующий на рулевой вал. Следовательно, рулевой вал
должен быть рассчитан на кручение в опасном сечении:
Рг
WK
(212)
где Р — мускульная сила водителя, принимаемая для рулевых управлений
без усилителей равной 400 н (40 кГ);
г—радиус рулевого колеса;
— момент сопротивления сечения рулевого вала на кручение.
Моменты сопротивления определяются из уравнения (127) для вала
•сплошного сечения и из уравнения (126) — для вала полого сечения.
152
Практически размеры вала выбирают по конструктивным соображе-
; НИЯМ.
‘ Рулевая сошка, как видно из схемы (см. рис. 75), должна быть рас-
считана на изгиб и кручение.
Усилие продольной рулевой тяги Т будет также расчетным усилием
для сошки и определяется из соотношения:
Т = -^~,	(213)
где i0 — передаточное число рулевого механизма;
/3 — плечо рулевой сошки.
Напряжение на изгиб рулевой сошки составит:
гдет—расстояние от точки приложения силы Т до опасного сечения
рулевой сошки;
— момент сопротивления >на изгиб, равный 0,1 а2Ь (а — большая
ось эллипса, b — малая ось).
Напряжение на кручение рулевой сошки (по концам меньшей оси •
эллипса) определяется уравнением:
Тс
Т1 “ •
(215)
где с — плечо приложения скручивающего усилия Т (длина шарового паль-
ца сошки).
Момент сопротивления кручению для эллиптического сечения сошки
по концам меньшей оси эллипса можно найти из выражения:
0,2 ab2.	(216)
Напряжение на кручение рулевой сошки по концам большой оси
эллипса
<217>
где
Гк2= 0,2rt.	(218)
Результирующее напряжение
Ор = 0,5 V (=„)“ + 3(tJ2.	(219)
Продольная рулевая тяга подвергается растяжению или более опас-
ной деформации — продольному изгибу. Напряжение на растяжение (сжа-
тие) находят из соотношения:
°=£.	(220)
где Г,— площадь сечения продольной тяги.
Напряжение на продольный изгиб рассчитывают по
n2Ej
формуле:
(221)
2-Ю5 Мн/м2
рулевой тяги;
где Е — модуль упругости при растяжении, равный
(2-Ю6 кГ/смг);
J — момент инерции среднего сечения продольной
/1 — длина продольной рулевой тяги.
Отношение напряжения на продольный изгиб к напряжению на сжа-
тие, вызываемое запасом устойчивости продольной рулевой тяги,
К =	(222)
дожно быть не меньше 1.
153
Усилие, действующее на поперечную рулевую тягу
7\= Т -£ ,	(223)
.где h — расстояние между осью поворотной цапфы и направлением оси
продольной рулевой тяги;
hi — расстояние между осями поворотной цапфы и поперечной рулевой :
тяги.
Тогда напряжение на сжатие и на продольный изгиб будет:
о =	(224)
где /2 — длина поперечной рулевой тяги;
F2 — площадь поперечного сечения поперечной рулевой тяги.
Запас устойчивости, или коэффициент безопасности, как и в предыду-
щем случае, определится по формуле (222):
В тех случаях, когда возникает необходимость в более подробном ис-
•следовании работоспособности деталей рулевой передачи, пользуются
методом определения расчетных усилий, где в качестве исходной прини-
мают силу, действующую между колесом и дорогой при торможении одного
колеса:
PT = /n1GK1cp,	1	(226)
где mt —- коэффициент перераспределения веса, приходящегося на перед-
ние колеса;
GKt — вес, приходящийся на переднее колесо;
-г коэффициент сцепления колес с дорогой.
Коэффициент сцепления принимают равным максимальному возмож-
ному его значению = 0,85.
Тормозная сила Рт вызывает около оси шкворня поворотной цапфы
некоторый момент
Ма= Р?а,	(227)
где а — расстояние от точки опоры, колеса до продолжения оси поворотной
цапфы (см. рис. 68).
Полагая, что на оба передних колеса действуют одинаковые тормозные
силы Рт, можно считать, что на каждый из рычагов — правый АВ и левый
'Рис. 76 Схема сил и моментов, действую-
щих на рулевую трапецию, для случая,
когда к обоим передним колесам прило-
жены одинаковые силы
CD поворотной цапфы (рис. 76)—
действуют t одинаковые моменты
Л4Ц и напряжение испытывают
только детали рулевой трапеции.
При повороте кодес условие
равенства'моментов А4Ц не сохра-
няется и рычаг ДЕ, а также про-
дольная тяга ЕН получают неко-
торую нагрузку. Если тормозится
только одно колесо, то нагрузка
передается на рычаг АЕ и продоль-
ную тягу ЕН. Поэтому при расче-
те принимают во внимание тот
случай, когда колеса стоят в ней-
тральном положении и момент Мл
154
действует только на одно колесо. .При этом сила, действующая на про-
дольную рулевую тягу,
Т =	= —^15—21—	(228).
Определив значение силы Т, можно найти и другие силы, действующие
на детали рулевого управления, а также (аналогично предыдущему) величи-
ны напряжений, испытываемых отдельными деталями.
У некоторых деталей рулевого управления троллейбуса, и особенно-
у деталей передачи, наблюдается значительный износ трущихся поверх-
ностей. В связи с этим возникает необходимость расчета трущихся деталей
на износ. Однако трудность определения фактически действующих усилий
и величины относительного перемещения, трущихся деталей ограничивает
возможность расчета на износ. Поэтому при расчете устанавливают лишь
Рис. 77. Схемы рулевой передачи:
а — с винтом в кривошипом с пальцем; б — с червячной — глобоидаль-
ной передачей
удельные давления между сопряженными деталями, не определяя работы
трения в этих сочленениях.
Для рулевой передачи типа «винт с кривошипом» удельное давление
между шипом и винтом определяют по уравнению Герца:
□,= 0,418 у.	(229)
где# — нормальная сила, действующая на шип (рис. 77, а);
р — средний радиус шипа;
с, — рабочая высота шипа.
Для рулевой передачи типа «винт с гайкой» удельное давление на
резьбу вцнта рассчитывают по формуле:
=	(230)
здесь Р, — осевая сила, действующая на гайку;
F — площадь соприкосновения между винтом и гайкой:
где t —число ниток гайки;
Dz — наружный диаметр резьбы винта;
Di — внутренний диаметр резьбы гайки.
155
В рулевых механизмах с червячной (глобоидальной) передачей опре-
деляют напряжение на изгиб в зубьях червячного сектора (рис. 77, б)
где Q — сила, действующая вдоль оси червяка;
t — шаг витка червяка;
р — угол наклона витка червяка;
h — высота зуба сектора;
b — ширина зуба сектора.
Силу Q, действующую на зуб вдоль оси червяка, находят по уравне-
нию:
О  ?макс^   макс^	/лоо\
~
где Рмакс — наибольшее значение окружной силы, прикладываемой води-
телем к рулевому колесу;
R— радиус рулевого колеса.
При этом принимается, что все усилие Q передается через один гре-
бень ролика.
Запас прочности деталей рулевого механизма по пределу текучести
принимают равным 2,5—3,0.
Кроме расчета на изгиб, в деталях червячной передачи в некоторых
случаях определяют удельное давление между зубьями червяка и червяч-
ного сектора или ролика.
Вопрос о допустимых напряжениях в деталях рулевого управления
троллейбусов ввиду недостаточного опыта окончательно еще не решен.
Поэтому при расчетах рекомендуется сравнивать полученные результаты
с соответствующими напряжениями, установленными для деталей руле-
вого управления автобусов и автомобилей большой грузоподъемности.
В деталях рулевого управления автомобилей расчетные напряжения
достигают следующих значений: вал рулевого механизма (на кручение) —
до 50 Мн/м2 (500 кГ/см2); вал рулевой сошки (на кручение) — до 350 Мн/м2
(3500 кГ/см2); рулевые тяги (на растяжение и сжатие) — до 100 Мн/м2
(1000 кГ/см2); шаровой палец (на смятие) —до 30 Л1яЛи2 (300 кГ/см2).
Глава XIII
ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА ТРОЛЛЕЙБУСОВ
§ 51, Назначение, общая характеристика и схема действия
механических тормозных устройств
Рис. 78. Схема действия колесного
тормозного устройства барабанного
типа
Для обеспечения безопасности движения троллейбус снабжается двумя
или более независимо действующими системами тормозов.
Торможение троллейбуса осуществляется путем увеличения сил трения
между колесами и дорогой. Наибольшее тормозное усилие, как указывалось
выше, не может превышать силу сцепления колес троллейбуса с дорогой.
, ' Кроме тормозного усилия, движение троллейбуса замедляется силами
•сопротивления движению. Однако величина этих сил по сравнению с тор-
мозным усилием незначительна.
Процесс торможения троллейбуса представляет собой превращение
кинетической энергии движения в тепловую или электрическую энергию.
Механические тормозные устрой-
ства превращают кинетическую энер-
тию в тепловую. При электрическом
торможении кинетическая энергия
преобразуется в электрическую.
.Принцип действия и физическая сущ-
ность электрического торможения
Изложены в разделе «Электрическое
оборудование троллейбусов»; здесь
разбираются лишь механические тор-
мозные устройства.
По конструкции механические
тормозные устройства, применяемые
в троллейбусах, разделяются на сле-
дующие основные виды: а) тормоза
барабанного типа; б) дисковые тор-
моза.
В современных троллейбусах
наибольшее распространение получи-
ли тормоза барабанного типа с дву-
мя колодками, каждая из которых
дмеет самостоятельную ось враще-
ния.
у Схема действия колесного тормоза барабанного типа представлена
яга рис. 78. Колесо 1 снабжено тормозным барабаном 10, который вращается
'вместе с ним. Внутри тормозного барабана расположены две тормозные
•колодки 2 и 4, шарнирно соединенные с неподвижной осью 3. Огъ соединена
£ невращающимся колодкодержателем.
г Для приведения в действие тормозного устройства к педали 6 приклады-
вают некоторое усилие Q, которое сообщается через тягу 7 рычагу 8. Рычаг
чюд действием приложенного усилия поворачивает жестко соединенный с
'ним разжимной кулак 9, который раздвигает тбрмозные колодки 2 и 4 и
^прижимает их к вращающемуся барабану. Между тормозными колодками
:и барабаном возникает сила трения, которая стремится остановить коле-
но 1. Одновременно между поверхностью, дорожного покрытия и колесом
^Появляется тормозная сила Рт, действующая в направлении, противополож-
ном движению троллейбуса.
I Пружина 5 служит для возвращения тормозных колодок в исходное
Положение после того, как водитель прекратит нажатие на педаль. Тормоз
157
описанной конструкции, как правило, устанавливается на колесах трод«
лейбуса и реже используется в тяговой передаче.
Центральный тормоз дискового или барабанного типа, установленный
в тяговой передаче, дает возможность’ получать высокие значения тормоз^
ных моментов (за счет передаточного числа редуктора) и равномерно рас-;
пределять их между колесами (благодаря наличию дифференциала). Однако
при этом он создает большую нагрузку на всю трансмиссию, и поэтому в
качестве служебного тормоза, как правило, не применяется.
Колесные тормоза с ручным приводом не могут развить достаточные
тормозные усилия и требуют использования для этой цели специальногц
источника энергии. Вместе с тем они не обладают недостатком центрального
тормоза, вызывающего повышенные усилия в тяговой передаче.
§ 52, Конструкция тормозных устройств и приводов тормозов
В современных троллейбусах, как было указано, преимущественно
применяются механические тормозные устройства барабанного типа, pac-i
положенные у колес. Центральный тормоз, установленный в тяговой neper;
даче, применялся ранее на троллейбусах типа ЯТБ-1 (дисковый).	;
Троллейбусы МТБ-82 оборудованы^
а) механическими тормозами бара-;
банного типа, действующими на четы?
ре колеса с пневматическим приводом^
от тормозной педали;	:
б) .механическими тормозами бара?
банного типа, действующими на два
задних колеса, с приводом от рычага'
ручного тормоза;	J
в) электрическим рекуперативным^
и реостатным тормозами.
На рис. 79 приведена ступица зад|
него колеса с тормозным устройство®
барабанного типа.
Тормозной барабан 1 при помощи
шпилек жестко соединен со ступицей
колеса и вращается вместе с ней. Внун
Рис. 79- Тормозное устройство ба-‘: ри тормозного барабана на неподвиж»
. рабанного типа	НЬ!Х осях 2 и 3 шарнирно установлена
две тормозные колодки 4 и 9. Оси тор|
мозных колодок запрессованы в колодкодержатель, который жестко прий|
реплен к картеру заднего моста.,	|
Для приведения тормоза в действие системой рычагов поворачиваю!
кулак 6. При повороте кулак раздвигает тормозные колодки 4 и Р, прижй!
мая их к вращающемуся тормозному барабану. В целях увеличения треа
ния между тормозными накладками и барабаном на колодках закреплены!
тормозные накладки 5 и 8, изготовленные из специального прессованной^
материала.	'	’3
После окончания торможения рычаги, разжимные кулаки и тормоь
ные колодки возвращаются в исходное положение при помощи оттяжно|
Пружины 7.	j
На всех отечественных троллейбусах тормозные накладки привертки
ваются к колодкам специальными винтами с потайной головкой.
За рубежом тормозные накладки в. ряде случаев приклеивают к ко|
лодкам вместо их привертывания или приклепывания.
Конструкция и принцип действия тормозного устройства на передняя?
колесах троллейбуса аналогичны описанному тормозному устройству н|
задних колесах. Отличие заключается лишь в том, что тормозные барабан^
158
Рис. 80. Пневматический привод тормоз-
ного устройства заднего колеса троллей-
буса ЗИУ-5;
1 — тормозной цилиндр: 2 — кронштейн крепления
тормозного цилиндра; 3 — балка заднего моста;
4 — ось механизма разжимного кулака; 5— рычаг
механизма разжимного кулака: б — шток тормоз-
ного цилинпоа
’и колодки передних колес имеют меньшую ширину. Троллейбус МТБ-82,
Например, имеет ширину колодок передних колес 90 мм, задних колес —
£140 мм.
! . Троллейбусы типа ЗИУ-5 снабжены принципиально такими же основ-
.ными тормозными системами и устройствами, что и МТБ-82.
На всех четырех колесах троллейбусов типов ЗИУ-5 и МТБ-82 тор-
мозные устройства имеют пневматический привод. Тормозные устройства
^цвух задних колес, кроме того, снабжены независимым ручным приводом
^стояночного тормоза.
Тормозной привод служит для передачи усилий от источника энергии
-(давление сжатого воздуха пневматической системы, электрическая энер-
гия, мускульная сила водителя
: и др.) тормозным колодкам. В
(.-соответствии со своим назначе-
нием привод должен произво-
дить необходимое распределение
(усилий, подводимых к тормоз-
ным устройствам разных колес,
И обеспечивать получение необ-
ходимого тормозного эффекта
£при минимальном перемещении
тормозной педали или рычага
^ручного тормоза от их исходного
• положения.
Для приведения в дейст-
вие тормозных устройств при-
меняются:
а) механические приводы с
‘использованием мускульной си-
лы водителя;
:	б) пневматические приводы
с использованием энергии ежа-
лого воздуха;
’ в) гидравлические приводы
;с использованием давления жид-
кости;
i г) комбинированные, пнев-
могидравлические приводы;
д) электромагнитные приво-
Механические приводы используются в троллейбусах в качестве при-
водов тормоза, предназначенного для стоянки: центрального тормоза и
’тормоза, расположенного у задних колес. В последнем случае он обычно
является недостаточно мощным, так как эффективность действия его огра-
ничена силой ,руки водителя и передаточным числом рычажного привода.
•Увеличение передаточного числа привода выше определенных пределов
гзатруднено из-за пропорционального увеличения хода рукоятки тормоза,
^которой при этом становится весьма трудно управлять.
J Наибольшее распространение на троллейбусном транспорте получил
пневматический привод, который отличается эффективностью действия,
/простотой конструкции и Надежностью в эксплуатации. Источник силы
Пневматического привода—сжатый воздух — создается -специальным
компрессором. Посредством тормозных цилиндров (в троллейбусах ЗИУ-5,
фис. 80) или тормозных камер (в троллейбусах МТБ-82) требуемых раз-
меров энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую, которая
й создает необходимые тормозные усилия. Кроме того, сжатый воздух
используется для открывания и закрывания дверей, а также в приводе
стеклоочистителей.
159
Применение гидравлического привода несколько ограничивается не-,
большим передаточным числом, которое может быть реализовано. Поэтому
гидравлический привод используется лишь на троллейбусах малой и сред- ;
ней вместимости. На отечественных троллейбусах они еще не нашли при-'
менения.	;
В некоторых случаях используются комбинированные приводы пнев->
могидравлического типа (например, на троллейбусе сочлененного типа ТС
отечественного производства).
Электромагнитные приводы различных видов получили применение,
как на подвижном составе рельсового электрического транспорта, так и
безрельсового и, в частности, на прицепах автомобилей.
На рис. 81 представлена схема ручного привода механических тор- ;
мозных устройств задних колес троллейбуса МТБ-82Д.	'
Рис. 81. Схема ручного привода тормоза троллейбуса МТБ-82Д
При ручном торможении мускульная сила водителя передается тормоз-
ным устройствам задних колес следующим образом.	:
Водитель прикладывает усилие к верхнему концу рычага 2 ручного'
тормоза, в результате чего нижний конец 4 рычага через тягу 5 передает ;
усилие уравнителю 6. Уравнитель поровну распределяет усилие между
тягами 7 и 5, которые передают его рычагам 10 и И.
Далее через промежуточные валики 9 и 12 и рычаги тормозные усилия?
сообщаются тягам 13 и 14, которые передают их маятниковым рычагам 15
и 16, а затем — тягам 17 и 18. Тяги шарнирно соединены срычагамиЗ/ н'!
22, сидящими на концах валиков 19 и 20 разжимных кулаков колесных ’
тормозов.	1
Рычаг 2 ручного тормоза имеет храповое устройство 3, позволяющее'!
оставлять троллейбус в заторможенном состоянии при отсутствии водителя. J
Для отпускания тормоза водитель нажимает кнопку Л выключающую хра-.;
повой механизм.	J
Рычаги 21 и 22 связаны со штоками 23 и 24 тормозных камер и пере-/
дают также усилия сжатого воздуха, развиваемые в тормозных камерах]
25 v. 26, разжимным кулакам, вызывая соответствующий тормозной эф-:
фект при пневматическом торможении.-	'
Тормозное устройство передних колес имеет аналогичную конструк-/
цию. Посредством рычагов 27 и штоков 28 тормозные камеры 29 передают,,
развиваемые ими усилия на разжимные кулаки. Наполнение тормозных
камер сжатым воздухом производится при помощи тормозного крана, ко-;
торый соединен тягами и рычагами с педалью пневматического (ножного)
тормоза. .
Значительный интерес представляет собой комбинированный пневмо-,
гидравлический привод тормозных устройств, примененный на отечествен-
ных сочлененных троллейбусах типа ТС. Главное преимущество такого
привода в его быстродействии по сравнению с пневматическим. Это ка-
чество особенно важно для троллейбусов, имеющих большую длину, так
160
। как при применении на них чисто пневматического привода неизбежно
происходило бы некоторое запаздывание торможения задними колесами
(т. е. колесами, наиболее удаленными от тормозного крана). Вследствие
практической несжимаемости жидкости при соответствующей регулировке
привода время, от приведения в действие тормозной системы до возникно-
вения тормозной силы можно свести до минимума.
На рис. 82 приведена схема действия тормозного привода троллейбусов
; типа ТС. При нажатии на тормозную педаль 1 сжатый воздух из резервуа-
ра 2 через тормозной кран 5 по воздуховоду попадает в цилиндр пневмо-
гидравлического усилителя (преобразователя) 4. Под воздействием сжа-
того воздуха поршень 5 перемещается и давит посредством штока 6 на пор-
шень 7 гидравлического цилиндра 8. Тормозная жидкость из цилиндра 8
по гидропроводу 9 попадает в тормозные цилиндры 10 и перемещает поршни
11 с толкателями 12, которые передают усилия дальше на тормозные ко-
лодки 13. Давление тормозной жидкости прямо пропорционально давлению
сжатого воздуха, подводимого в преобразователь. Таким образом, момент
> трения, возникающий между колодками 13 и тормозным барабаном 14,
Сбудет прямо пропорционален величине нажатия на тормозную педаль.
I При окончании торможения (опускании тормозной педали) тормозной
'кран под действием пружины возврата 15 становится в исходное положе-
г ние, в котором выпускается сжатый воздух из цилиндра 4. Под действием
 оттормаж.ивающей пружины 16 происходит перемещение тормозных коло-
‘ док 13 и через толкатели 12 и поршни 11 тормозная жидкость вытесняется
?снова в цилиндр 8.
Н- На рис. 83 представлен пневмогидроусилитель троллейбуса типа ТС.
J Через отверстие, расположенное в центре крышки 4, сжатый воздух попа-
удает в пневматический цилиндр и давит на манжету‘5 и фланец 3, образующие
 вместе с деталью 2 поршень. Перемещение поршня (а заодно и толкателя /)
вызывает перемещение поршня 12 гидравлического цилиндра И. Тормоз-
ная жидкость, вытесняемая из цилиндра 11, отжимает правую манжету 9
 и через отверстие 8 поп адает через гидромагистраль в колесные тормозные
• цилиндры.
; Возвращение поршней в исходное положение после прекращения тор-
можения достигается с помощью пружин 6 и 10. В процессе работы привода
неизбежна утечка жидкости через различного рода соединения. Для ее
пополнения предусмотрен резервуар с дополнительной жидкостью и проб-
s-6 И. С. Ефремов	16

кой 7. В отторможенном состоянии левая манжета 9 не перекрывает от-
верстие в пробке 7, и тормозная жидкость из резервуара может свободно
поступать в гидрбцилиндр, восполняй тем самым убыль.


Ряс. 83. Устройство пневмогидроусилителя троллейбуса типа ТС
Рассмотренная тормозная
система с
пневмогидравлическим
приводом
обеспечивает необходимое аккумулирование энергии (за
троллейбусе сжатого воздуха) и плавное регулирование
счет наличия на
тормозной силы.

§ 53. Требования, предъявляемые к правлению тормозами,
и регулировка тормозов троллейбуса
Эффективность действия тормозов троллейбуса в значительной степени
определяет безопасность его движения, а также оказывает существенное
влияние на скорость сообщения в условиях городского движения. При
совместном действии электрического и пневматического тормозов современ-
ный троллейбус типа ЗИУ-5 может достигать высоких замедлений — поряд-
ка 5 м/сек\
К управлению тормозами предъявляются высокие требования,, и
в том числе: максимальная эффективность и плавность торможения на су-
хой дороге с асфальтобетонным покрытием; минимально возможное мус-
кульное усилие водителя на тормозную педаль или рукоятку ручного
тормоза при ограниченном их перемещении (если троллейбусы снабжены
такими тормозными устройствами); максимальная быстрота действия тор-
мозного устройства; пропорциональность между силой нажатия на чпедаль
и силой торможения; хороший отвод тепла от тормозных механизмов;
возможность и несложность восстановления первоначальных зазоров при
износе тормозных накладок; отсутствие самоторможения при любых усло-
виях движения, если это специально не предусмотрено; правильное распре-
деление тормозного усилия между отдельными колесами; возможность дли-
тельного удержания троллейбуса в заторможенном состоянии на дороге
с максимальными уклонами и подъемами; небольшой вес, простота конструк-
162
ции тормозных устройств и высокая надежность их безотказного действия;
возможно низкая стоимость и высокая износостойкость тормозных устройств,
а также простота технического обслуживания.
Весьма важным и ответственным элементом технического обслужи-
вания тормозных устройств является правильная их регулировка.
В процессе торможения троллейбуса часто наблюдается несогласован-
ная работа тормоза, являющаяся результатом износа их элементов или
неправильной регулировки. При этом тормоза вызывают различный тор-
мозной эффект, в результате чего одни колеса-, использовав силу сцепле-
ния шины"с дорогой, начинают скользить по
дорожному покрытию, а другие продолжают
катиться.
Неравномерное торможение колес при-
водит к заносу троллейбуса (боковому
скольжению) и повышенному износу шин.
Занос троллейбуса в процессе торможения
представляет опасность и нередко приводит
к авариям. Поэтому при регулировке тормо-
зов необходимо добиваться правильного рас-?
пределения тормозных усилий между отдель-
ными колесами.
Для возможности регулирования тормо-
зов тяги тормозного привода троллейбусов Рис 84 Схема „ермчной „е.
снабжены по концам правой и левой резьбой, редачи разжимного кулака ко-
а рычаги разжимных кулаков соединены с их
валами при помощи специального механизма
(рис. 84). Червячная передача этого меха-
лесного тормоза отечественных
троллейбусов
низма, регулирующая положение разжимного кулака, размещена в пусто-
телом корпусе рычага 1. Червячная шестерня 2 соединена с валом 5 раз-
жимного кулака при помощи шпонКи. При вращении червяка 3 за квад-
рат 4 (гаечным ключом) вращается и червячная шестерня, вызывая поворот
разжимного кулака 6. Наличие червячной передачи облегчает. регу-
лировку зазоров между тормозными колодками и тормозными барабана-
ми. Благодаря этому устройству при износе накладок на тормозных ко-
лодках отпадает необходимость изменять длину тяг тормозного привода.
К изменению длины тяг прибегают лишь в тех случаях, когда необхо-
димо восстановить перпендикулярное положение тяг относительно рыча-
гов, с которыми они соединены.
Зазор между накладками тормозных колодок должен быть минималь-
ным, но в то же время йсключающим возможность трения между колод-
ками и тормозными барабанами в отторможенном состоянии.
§ 54. Определение эффективности торможения и распределение
тормозных сил ос иолесам
Эффективность торможения троллейбуса определяется величинами
замедлений и тормозных, путей, которые могут быть реализованы применяе-
мой тормозной системой.
С точки зрения физической сущности, как уже было указано, механи-
ческое торможение представляет собой процесс превращения кинетической
энергии движущегося троллейбуса в работу тормозной силы. Исходя из
этого, теоретическое значение тормозного пути S троллейбуса и его замед-
/ do \
ление при торможении----------^-1 можно определить из следующих
уравнений механики:	Р
'	(233)
163
dv \	_ Ft
dt )'p ~ Ml-И) ’
(234)
где FT — полная сила торможения троллейбуса;	'	>
S —— путь, пройденный троллейбусом за время его торможения;
(1 + у)— коэффициент инерции вращающихся частей;
т —масса троллейбуса;
v— скорость троллейбуса, соответствующая началу торможения.
При равномерно замедленном движении замедление троллейбуса на-1
ходим из выражения:
/	_dv_\ _ V2
{ )с? 2S ’
(235)'J
Приведенные уравнения справедливы для случая, когда тормозная'
сила и замедление в процессе торможения не изменяют своей величины.
Из уравнений (233) и (234) сле-J
Рис. 85,. Схема сил, действующих на
троллейбус при торможении
шении тормозных сил, развиваемых
дует, что эффективность торможения;
тем выше, чем больше тормозная'
сила, развиваемая тормозной систе-
мой троллейбуса.
При торможении происходит;
значительное перераспределение веса,.
приходящегося на передние и задние
колеса. Наиболее полное использо-
вание сцепного веса троллейбуса
достигается при правильном соотно-,
передними и задними колесами.
Вертикальные реакции, приходящиеся на передние и задние колеей?
при торможении троллейбуса на горизонтальном участке дороги, можно
найти на основе схемы сил, приведенной на рис. 85. Из условия равновесия^
сил относительно точки В получаем:
Z, (а + b)-Gab - Pahg == 0,	' (236) J
7 _ Gn& + Pahg	{
a^b ’	'-1
где Zi — вертикальная реакция дороги, или вес, приходящийся на перед-;
ние колеса при торможении;
Gn — полный вес троллейбуса;
Ра — сила инерции;
а и Ь— расстояния от центра тяжести троллейбуса соответственно до-|
передней и задней осей; '	1
hg—высота расположения центра тяжести троллейбуса.	|
Из условия равновесия сил относительно точки А находим:	|
о„а-р^	(23 J
2 о+Ь ’	Я
где Z2 “ вертикальная реакция дороги, или вес, приходящийся на задние!
колеса при торможении.	з
Условие нормального торможения передних и задних колес без их|
скольжения, как известно, определяется уравнениями:	4
Fi<Zi<p и F2<Z2<p,
где Ft — тормозная сила на передних колесах;
F2 — тормозная сила на задних колесах;
<Р — коэффициент сцепления колес с дорогой.
Совместное решение уравнений (236), (237) и (238) дает:
Gnb-\~P ahg
F1= а+Ь
Ч
(238);
й
(239) ‘
164
Gna—Pahg
Л = -.."а__.Л ф.	(240)
Полное значение тормозной силы (при торможении всеми колесами)
можно найти из уравнений:
Л=--------g------- HFT=Gn<p,	(241)
откуда
'где (----— среднее замедление троллейбуса при торможении.
Сила инерции троллейбуса
Р — Gn / _ du \
а~ и нР- 
Произведя подстановку значений силы Ра и коэффициента ср в
уравнения (239) и (240), получим:
<?п F	Н--Й.4]	(-Я	(243)
рл —	я й 1 » 1 t rJ а. 413 1	1 1	g 	 dv \ dt /ср	(244) (245)
2 ;	С другой стороны, г \'	а+& _	°п(6— G =	а + 6	Ч’	g	
.. ” Уравнения (243) и	— a+b f' (244) дают возможность определить		(246) тормозные
? силы передних и задних колес при заданном замедлении троллейбуса, а
j уравнения' (245) и (246) — при заданном коэффициенте сцепления.
? Для достижения максимальной эффективности торможения при расче-
К тах рекомендуется стремиться к полному использованию коэффициента-
f сцепления, т. е. принимать ср = 0,64-0,8; из этого условия следует под-
“ бирать и тормозные, устройства. При неблагоприятных условиях движения
( (в зимний период, во время гололедицы, а также при движении троллейбуса
? в сырую погоду по загрязненной дороге) эффективность действия тормозов
f можно снизить соответствующей регулировкой тормозного привода или
г. уменьшением силы, прикладываемой водителем к рычагам тормозных
устройств.
г Для правильного подбора и определения размеров тормозных устройств
t необходим правильный расчет тормозных усилий, которые могут быть реа-
L лизованы передними^ и задними колесами. При этом условии достигается
' полное использование сцепного веса троллейбуса.
Существенное влияние на эффективность торможения оказывает время
приведения тормозов в действие. В наиболее распространенном на троллей-
бусах пневматическом приводе тормозов время приведения тормозов в
! действие зависит в первую очередь от скорости наполнения системы сжа-
Г• .тым воздухом. Это обстоятельство следует иметь в виду как конструкторам,
' так и эксплуатационникам.
165
При расчете и конструировании тормозного привода необходимо учи-;
тывать потери на трение в самом тормозном устройстве, о чем будет ска-,
зано ниже.’ Пренебре>цение. силами трения приводит к искажению принятых•
нормативов и, следовательно, к снижению эффективности торможения.;
Эффективность торможения зависит также от состояния тормозной,
системы. Поэтому строгое соблюдение правил и норм содержания тормоз-
ного оборудования троллейбусов в процессе их эксплуатации является-
повседневной и важной задачей работников троллейбусного транспорта^
§ 55. Расчет двуххолодочного тормоза барабанного типа
Расчет тормозного устройства включает: а) определение зависимости^
между силой, приложенной к тормозному рычагу, и тормозной силой,’
возникающей между колесами и дорогой; б) определение прочности от-:
дельных деталей тормоза; в) расчет отдельных деталей тормоза на износ-
и нагрев.
Первая задача расчета сводится к определению зависимости между’,
тормозным моментом Мг, развиваемым в тормозном устройстве (в нашему
случае на тормозном барабане), и силой Q, развиваемой тормозным ци-*
линдром (камерой) пневматического действия или другой системой при-:
вода.	х	\;
Прочность деталей тормозного привода и самих тормозов при извест*.
ных величинах действующих'сил можно установить по формулам, извест-
ным из курсов сопротивления материалов и деталей машин.
Расчету на износ подвергаются накладки тормозных колодок, кото-,
рые ।процессе эксплуатации изнашиваются. Значительная удельная ра-]
бота, приходящаяся на единицу поверхности накладки, обусловливает’*
нагрев тормозов, который оказывает влияние на коэффициент трения и 4
износ накладки. Поэтому расчет накладок тормозных колодок ведут как1
с тЬчки зрения удельной работы трения, так и с точки зрения нагрева!
тормозов.	р
Для возникновения тормозной силы Рт между колесом и дорогой не-1
обходим некоторый момент трения М? между тормозными колодками и |
барабаном.	-Я
Соотношение между тормозной силой и моментом трейия определяется, '3
как известно, уравнением:
Мт = РтГк-
Для тормозов, расположенных на ведущих колесах, момент трения *
должен быть больше на величину суммы инерционных моментов вращаю-^
щихся частей У J троллейбуса, приведенной к оси колеса, т. е;'1
мг=р,г, + 2/-^-.
Ввиду того, что величина S J относительно невелика по срав- ?
нению с величиной момента трения, при дальнейших расчетах ею можно
пренебречь.
На рис. 86 приведена расчетная схема левой части двухколодочного.-
симметричного тормоза.
Тормозная колодка 1 может поворачиваться вокруг неподвижной опо-;
ры А под действием силы Plt передаваемой разжимным кулаком 2; колодка
прижимается к тормозному барабану, в результате чего между барабаном-
и накладкой 3 создается сила трения.
Под действием нормальной силы dY на бесконечно малую площадку.
• ^ накладки тормозной колодки в процессе торможения возникает сила-
трения dX.
166
Силы dX и dY определяются из выражений:
dY = PlbRd$,
V где р. — коэффициент трения между накладкой тормозной колодки и бара-
баном;
Pi — удельное давление на накладку
левой -тормозной колодки;
b — ширина накладки тормозной ко-
лодки;	ч
R — радиус тормозного барабана;
dp—бесконечно малый угол, соответ-
ствующий рассматриваемому бес-
конечно малому элементу колод-
ки.
Производя подстановку значения dY,
получим силу трения
dX = p.PlbRd$.
Сила трения dX создает между бес-
конечно малым элементом накладки ле-
вой колодки и тормозным барабаном мо-
мент трения
dMT1 = dXR — y.P1bR2d$.
__	Рис. 86. Расчетная схема ле-
Интегрируя это уравнение в пределах вой части двухколодочного
от до р2 (углы охвата накладки левой	тормоза
тормозной колодки), получим
jwtl = |'(Ч>№Ф
₽i	к
откуда
Мт1= dp*	(247)
Pi
или
Л4„ = [ip.bR2 (?2 — ₽,) =	(248)
Для определения величины удельного давления pt на левую колод-
ку напишем уравнение равновесия проекций (на горизонтальную ось)
сил, действующих на колодку:
?2
Pi+^i— J dFsinp 4- j dXcosp = 0,	(249)
₽х '	Pi
где
р.	-Р,
j dY sin р = P1bR J sin £dp = PlbR (cos — cos p2)
Pi	Px
И
 ч р»	. p*
JdX cos p = pP1bR J cos pdp — pPlbR (sin p2 — sin pj.
Pl	P!	•
* На основании ряда экспериментальных исследований принято равномерное
распределение основных удельных давлении по длине колодки, т. е. pi = const.
167
Подставив эти выражения в уравнение (249), найдем:
Pi + Ni — Pib^ = 0t	(250):
где
т = cos — cos р2 — Iх (sin р2 — sin рх).	(251)
Далее нацишем уравнение равновесия моментов всех сил относи-'
тельно центра тормозного устройства О (см. рис. 85):	'
—Л\с + Л4т1= 0.
Подставив в это выражение значение момента трения Л/т1 из (248),
получим:
РАа — Nxc -|-	= 0-	(252) •
Для исключения реакции Nt и определения значения удельного
давления Pl решим совместно уравнения (250) и (252), а затем подста-
вим значение ДО,, в (252). Получим выражение:
п	+
bRc! — pbR%
(253):
Подстановка этого выражения в уравнение (248)
,ное выражение для момента трения, создаваемого
колодкой:
м __ V-Pi(a + c)bR^ _ Pj (g-H)
T1 bRc-t —	ci
'W-1
дает окончатель- 5
левой тормозной
(254).
Из расчетной схемы правой тормозной колодки аналогично изло-ч’
женному найдем значение удельного давления р2:	Ч
р2 =-----,	(255)
И2 bRcx' + y-bR^	v j
где
Tz=cosp' — cos Рз + pt (sin pg—sin^j .	a
Окончательное выражение для момента трения Л1т2, создаваемого^
правой тормозной колодкой, имеет вид:
М ~ ^Ра(а + с)Ь^о __ Ра(а + с)
т2 ~ bRc-t' +	+ 1 ’
р-РЙ
где р0', pt' и р2' — соответственные углы установки накладки правой тор-
мозной колодки.
Арифметическая сумма моментов трения левой и правой колодок дает
полный тормозной момент, развиваемый на обеих колодках:	?
м.= Мт1 + Мт2.	(257)j
Из уравнений (253) и (255) видно, что в нашем случае (при вращении
тормозного барабана против часовой стрелки) величина удельного давле-
ния pi левой колодки (при прочих равных условиях) несколько больше
величины удельного давления р2 правой колодки, так как знаменатель пра- |
вой части уравнения (253) меньше знаменателя правой части уравнения J
(255). Это объясняется тем, что тормозной барабан при своем вращении как J
бы прижимает левую колодку и отжимает правую.	-
Более высокое удельное давление левой тормозной колодки приводит ..
к повышенному износу ее накладки по сравнению с накладкой правой тор- <
мозной колодки. В результате после некоторого периода приработки удель-
ные давления у правой и левой тормозных кблодок выравниваются.
168
Значение полного момента трения Л4Т можно определить также из
уравнений (254) и (256), если известны силы нажатия Pi и Р2 на колодки
и заданы размеры тормозного устройства.
При равенстве удельных давлений на левую и правую колодки (pt=
•<= р2 = р) зависимость между удельным давлением р и суммой сил нажа-
тия на тормозные колодки (Pi + Р2) при равенстве углов охвата (₽0 = ₽о')
можно найти путем сложения уравнений (253) и (255):
р (bRcv—	+ р (^Ра₽о + bRcz') == (Pt + Р2) (а + с).
После соответствующих преобразований и сокращений получаем:
, _ (Р1 + Рг)(а-Н)
(258)
При одинаковой конструкции и размерах накладок левой и правой
тормозных колодок (Pi = Pi' и = ₽2') после подстановки значений коэф-
фициентов т и т' уравнение (258) принимает вид:
n —	~~
" 2bRc (cos pj—cos{52) *	. V /
Совместное решение уравнений (248) и (259) при Мх — 2Л4Т1 и рх = р
дает выражение:
__ (Pi + Ра) (о + с)
Мт ~ С (COS Pi - COS р2) .	•
В тормозных устройствах троллейбусов применяются симметричные
колодки, т. е. сумма углов (р4 +р2) равна Для этого случая уравнения
(259) и (260) принимают вид:
(Pi + P2)(a + c) .
р AbRc cospi ’
(261)
М __
т	2с cos pi
Для двухколодочных симметричных тормо-
зов барабанного типа, применяемых *на всех оте-
чественных троллейбусах, выражения (261) и
(262) являются основными расчетными уравнени-
ями.
При заданном значении максимального тор-
мозного момента Мх из (262) можно определить
необходимую величину, суммы сил (Pi + Р2) на-
жатия на левую и правую колодки колесного тор-
(262)
Рис. 87. Схема сил, дей-
ствующих между раз-
жимным кулаком и тор-
мозными колодками
моза.
Наиболее распространенная схема действия разжимного кулака, сооб-
щающего усилия Pi и Р2 тормозным колодкам, приведена на рис. 87.
Для получения усилий Pi и Р2 к валу разжимного кулака необходимо
приложить вращающий момент
М„ = (Р. + Р2) 4 .	(263)
Совместное решение уравнений (262) и (263) дает следующее вы-
ражение:
т cd cos ’
ОТКуДа	м - M'clicosEi	(264)
Уравнение (264) позволяет определить величину момента Md при за-
данном значении момента трения Мт. После нахождения величины момента
Md можно рассчитать весь тормозной привод.
169
Соотношение между силами pi и р2 при условии равенства удельных
давлений (pt = р2) можно установить в результате совместного решения
уравнений (253) и (255):
Pi _ ст — р₽р0
ст' +	•
(265)
Таким образом, определив с помощью уравнения (262) суммарное зна-
чение сил нажатия на тормозные колодки (Pi + Р я),, можно найти величину
каждой из них в отдельности.
При симметричной конструкции тормозных колодок и их накладок
значения коэффициентов тит' упрощаются, так как = л—02, а р/ =
— г—р2л- Следовательно, sin ₽2 == sin (3^ sin р2' = sin 0/; cos = —cos^,
тогда т = т' — 2cos jh.
При этих условиях уравнение (265) принимает следующий вид:
Pi _ 2с cospx—11/?30	9fifi
Ра 2с cos (Jx +
Из уравнения (266) следует, что сила Р2 больше силы Pt. Поэтому
при конструировании разжимного кулака его размеры, т. е. ширину,
определяют по усилию ,Р2. Это обеспечивает наименьший износ как самого
кулака, так и колодки в месте опоры кулака.
Приведенные выше уравнения, устанавливающие взаимную связь
сил нажатия Pi и Р2 и тормозного момента, не полностью отражают дейст-
вительные явления, так как они не учитывают силы трения между разжим-
ным кулаком и колодками. Ввиду этого, как подтвердили эксперименты,
применяемые размеры тормозных камер или тормозных цилиндров ока-
зываются недостаточными.
Расхождения между расчетными и опытными данными в некоторых
случаях (в тяжелых троллейбусах) достигают 30%, что приводит к сниже-
нию эффективности тормозов.
Во избежание указанного недостатка для более точных расчетов ре-,
комендуется схема расчета, изложенная в 17], учитывающая наличие сил
трения между кулаком и колодками в местах передачи разжимных усилий.
Основными измерителями, определяющими износ накладки тормозной
колодки при заданных условиях торможения,, являются удельное давле-
ние р между накладкой тормозной колодки и тормозным барабаном и удель-
ная работа трения, т. е. работа, производимая на единице площади наклад-
ки тормозной колодки.	•
Во избежание быстрого износа накладки из асбестопрессованного
материала наибольшие удельные давления между тормозными колодками
и тормозным барабаном 4 рекомендуются не выше 1—1,2 Мн/м* (10—
12 кГ/см*).
Удельная работа трения при торможении троллейбуса до полной оста-
новки равна его кинетической энергии (если пренебречь другими видами
сопротивления движению), приходящейся на единицу площади накладки
тормозной колодки, т. е.
L = 2(^j дж/м2’	(267)
где т — масса троллейбуса, кг;
v — скорость троллейбуса при начале торможения, м!сек;
Fi-VPz — суммарная поверхность накладок тормозных колодок'передних
1	и задних колес, ле2.
В отечественных троллейбусах удельная работа трения доходит до
4- 10е дж!м2 (40 кГ-м/см*).
Повышение температуры тормозного барабана за одно торможение
также оказывает существенное влияние на износ накладок тормозных ко-
70
лодок. Величина повышения температуры приближенно составляет:
T=i Л «Д+/?.).. °C,	,	(268)
где QT — масса тормозных барабанов и связанных с ними деталей, кг\
с — теплоемкость материала барабана; для чугуна с = 0,525 дж!кгс С
(с = 0,125 кал/кг°С).
Для троллейбуса допускается нагрев барабана до температуры не
более 80° С. Интенсивность отдачи тепла тормозным барабаном воздуху опре-
деляется размером поверхности барабана, а также коэффициентом тепло-
отдачи между барабаном и воздухом. Величина коэффициента теплоотдачи
зависит в основном от расположения тормоза по отношению к ободу колеса.
Тормозной барабан, выступающий наружу, имеет лучшие условия охлаж-
дения, чем барабан, расположенный внутри колеса.
Весьма важное.значение при расчете тормозов имеет правильный выбор
коэффициента трения р.. Несоответствие расчетных данных по тормозным
путям с результатами испытаний объясняется, главным образом, непра-
вильным выбором параметров тормозной системы и, в частности, коэффи-
циента трения накладок, а также потерями на трение в тормозном приводе.
Например, в приводе колесного тормоза, где тормозная камера или тормоз-
ной цилиндр расположены непосредственно у колеса, потери на трение
составляют около 4,5%. В колесном тормозе, приводимом в действие во-
дителем при помощи рукоятки или педали, потери на трение в промежуточ-
ных валиках могут доходить до 20%
Для материала накладок тормозных колодок троллейбусов МТБ-82Д
и ЗИУ-5 коэффициент трения составляет 0,30—0,35. Однако в действитель-
ных условиях работы тормозов наблюдаются потери на трение в передачах,
и поэтому расчетный коэффициент трения рекомендуется принимать рав-
ным около 0,2.
Глава XIV
ПОДВЕСКА ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Рессорным подвешиванием и амортизирующими устройствами или
подвеской троллейбуса называют систему элементов промежуточной упру- >
гой связи рамы или кузова троллейбуса с мостами или непосредственно с
колесами. Подвеска троллейбуса передает вертикальные, продольные и '
боковые усилия, действующие между кузовом и мостами или колесами;
смягчает и поглощает удары и толчки, возникающие при наезде на неров-
ности дороги; гасит колебания кузова; уменьшает дополнительную дина- ;
мическую нагрузку на агрегаты и детали ходовой части и кузов, а также
обеспечивает плавность движения кузова.
Подвеска троллейбусов состоит из: упругих элементов и устройств;-;
устройств, гасящих колебания; направляющих устройств.
Собственно упругие элементы передают в основном вертикальные уси- ‘
лия, смягчают ударные нагрузки и обеспечивают плавность хода троллей-
буса. Конструктивно упругие элементы выполняются в виде листовых >
рессор, винтовых пружин, пневматических рессор и др.
Строго говоря, одним из элементов упругой системы троллейбуса ?
являются также пневматические шины колес.	'
В качестве специальных гасящих устройств в троллейбусах обычно
применяют гидравлические амортизаторы, которые обеспечивают гашение i
медленно затухающих колебаний рамы с кузовом в вертикальной плоскости.
Гасящее действие на колебания оказывает также сопротивление тре-. ;
ния, возникающее между листами рессоры. В этом случае механическая
энергия колебаний преобразуется в тепловую.
Направляющие устройства подвески осуществляют передачу тяговых •;
(толкающих) и тормозных усилий, боковых сил, а также реактивных и J
тормозных моментов.	»' <
В троллейбусах типа МТБ-82 функции всех трех элементов подвески : ;
выполняют упругие элементы, т. е. листовые рессоры.	,
§ 56. Классификация и характеристика рессор 
Рессорные подвески троллейбусов по типу направляющего устройства ,
разделяются на зависимые и независимые.
Большинство видов современных троллейбусов имеет неразрезные
мосты и, следовательно, зависимую подвеску.	ч 
В последние годы заметное распространение получили разрезные мосты
с независимой подвеской или, точнее говоря, безмостовые системы подвес-
ки главным образом передней части кузова. Независимая система подвески .
применена на отечественных троллейбусах шарнирно-сочлененного типа.
На троллейбусах отечественного производства, как правило, приме-
няются полуэллиптические листовые рессоры трения. Винтовые пружины,
применяемые в СССР в качестве упругих элементов независимой подвески
сочлененных троллейбусов, осуществляют восприятие и аккумулирование
энергии удара, но не гасят энергии колебаний, так как не имеют внутрен-*
него трения (как листовые рессоры). Способность винтовых пружин акку-
мулировать энергию удара и колебаний всех частот и интенсивности явля-
ется их преимуществом перед листовыми рессорами, имеющими ограни-
ченную «чувствительность». Листовые рессоры в отличие от винтовых пру- .
жин не способны аккумулировать энергию малых колебаний, которые
жестко передаются на надрессорные конструкции.
Из других типов рессор весьма перспективными являются пневма-
тические.
172
В Советском Союзе в настоящее время такого рода рессоры разраба-
тываются для применения их на троллейбусах и автобусах.
По характеру восприятия нагрузки упругие элементы подвески клас-
сифицируются на рессоры постоянной и переменной жесткости. У рессор
постоянной жесткости, иногда называемых периодическими, прогиб про-
порционален нагрузке. У рессор переменной жесткости, или апериодических,
прогиб не пропорционален нагрузке.
К подвеске троллейбуса предъявляются следующие требования: мак-
симальное смягчение ударной нагрузки и необходимая плавность движе-
ния, а также быстрое затухание колебаний кузова и колес; надежность
Рис. 88. Основные размеры (параметры) рессор:
. а — листовой, б — эллиптической, в — винтовой
£ в эксплуатации при перегрузке троллейбуса и плохом состоянии дорожного
' покрытия (например, в зимнее время); высокая прочность и износостой-
кость деталей; правильная кинематика управляемых колес при их верти-
	' кальных перемещениях; возможность передачи продольных и боковых уси-
	. лий между рамой (или кузовом) и мостом (или колесами); простота конструк-
ции; низкая стоимость и удобство технического обслуживания.
>	У неподвижного троллейбуса рессоры, поддерживающие раму с ку-
[ зовом, находятся всегда под статической нагрузкой; Прогиб рессор, вы-
зываемый такой нагрузкой, называется статическим,
:• При движении троллейбуса по неровностям дороги его кузов вместе
с рамой приходит в колебательное движение относительно переднего и
заднего мостов. Во время колебаний кузова статическая нагрузка увели-
чивается или уменьшается на величину, называемую динамической нагруз-
кой. Основанием для расчета рессор на прочность служит сумма статиче-
ской и динамической нагрузок, т. е. наиболее неблагоприятные условия
для работы рессор.
Зависимость нагрузки Р рессоры или пружины от прогиба f называет-
ся их характеристикой. Характеристика рессоры определяется следующими
основными параметрами (рис. 88, а, б и в):
а)	высотой Нсв в м (см), соответствующей рессоре в ненагруженном
состоянии;
б)	высотой Н?р в м (см), соответствующей рессоре под нагрузкой Р
в н (кГ)-,
в)	прогибом f bfM (см) под нагрузкой Р;
г)	жесткостью т. е. величиной нагрузки в н (кГ), вызывающей
прогиб рессоры на 1 м (1 см).
Жесткостью рессоры называется'производная от нагрузки рессоры
по ее прогибу, или нагрузка, приходящаяся на единицу прогиба рессоры,
т. е.:
dP
ж = н!м (кПсм).	(269)
Гибкостью рессоры /, называют ее прогиб под нагрузкой в 1 т:
. df
Гь = -jp- см/т.
(270)
173
Высота Нсв обусловливает стрелу прогиба рессоры и позволяет уста-
новить соответствие фактически полученного свободного прогиба проект-/
ным требованиям; высота Ягр определяет качество изготовления рессо-
ры и имеет значение для положения кузова троллейбуса по высоте; вели-J
чина f =ЯСВ — /7Гр называется статическим прогибом.
Практически для удобства измерения прогиба величину f находят-;
по размерам Яса и Ягр около хомута рессоры:
fcr = Н'а—Н'гр м (см).	(271)
При зависимой подвеске на продольных полуэллиптических рессорах
А « /pt и /2 » /р2, где /р1 — статический прогиб упругого элемента пе-
редней подвески; /р2 — статический прогиб упругого элемента задней»
подвески.	- ;
При независимой рычажной подвеске значения статического прогиба
подвески и собственно упругого элемента могут быть разными. В этом
случае по принятой парциальной частоте колебаний подвески' находят ста-,
тические прогибы /< и /2, а затем соответствующие прогибы упругих элемен-
тов /Р2 и /рх. Следовательно, первичную оценку плавности хода троллейбуса
дают статические прогибы передней и задней подвесок, являющиеся основ-
ными конструктивными параметрами подвески.	•
Для отечественных троллейбусов /ст = 1004-170 мм.
Кроме правильного йодбора статической, стрелы прогиба подвесок,»
для обеспечения удовлетворительной плавности хода с минимальными/)
паразитными колебаниями при конструировании рессор желательно вы-
держивать следующее соотношение:
-^-=4r=Vf- .	(2'2)
Во избежание частых ударов в ограничители хода при движении по
неровной дороге динамические прогибы подвесок должны находиться в
пределах /д = .(0,7—1,0)/.
Смягчение ударной нагрузки на троллейбус, а также обеспечение плав-
ности хода зависит от выбора жесткости подвески или парциальных частот
колебаний передней и задней подвесок, определяемых по формулам:
300	 300	.	
И, ~ —— и По ~--------,
ГА	. У А.
где ft — статический прогиб передней системы подвешивания, с'м;
' fz — статический прогиб задней системы подвешивания^ см.
Дополнительная нагрузка на колесо со стороны груза GCT при мгно-
венном наезде колеса на выступ неровности пути высотой h будет равна vtch. -
Дополнительная (нагрузка колеса на покрытие будет равна сумме жН +
+ mJ, где тл— масса колеса и жестко связанных с ним элементов.
Эксплуатационные качества рессор определяются их жесткостью или
гибкостью. При конструировании подвески троллейбусов стремятся дос-,
тигнуть возможно меныпей жесткости рессор.
В т.ёх случаях, когда между нагрузкой и прогибом рессоры сохраняет-
ся пропорциональность, т. е. в периодических рессорах без трения, нагруз-
ка Р, жесткость ж ипрогиб / связаны соотношением:
P = wf,'	(273)х
следовательно,
f = Pf>.	(274)
Совместное решение этих уравнений дает зависимость между гиб-
костью f, и жесткостью ж рессоры:
г —
'° ж *
(275)
174
Таким образом, гибкость рессоры представляет собой величину, обрат-
ную ее жесткости.
На рис. 89 приведены Зависимости между прогибом рессоры (пружины)
f (см) и нагрузкой Р (т), называемые характеристиками или диаграммами
рессор. Диаграмма рессоры с постоянной жесткостью, т. е. идеальной рес-
соры, не имеющей внутреннего трения (tg а = ~), изображена на рис. 89, а.
Рис. 89. Графики зависимостей между прогибом / и нагруз-
кой Р (диаграммой) рессоры
Такая рессора или пружина называется периодической потому, что груз Р,
опирающийся на нее и выведенный из состояния равновесия, совершает
свободные (теоретически незатухающие) колебания с постоянным перио-
дом.
Диаграмма, изображенная на рис. 89, б, характеризует периодическую
рессору с трением. В отличие от предыдущей она имеет два прямолинейных
шлейфа: верхний ОА, соответствующий нагружению рессоры, и нижний
ОВ — ее разгружению. Как видно из диаграммы, при нагружении рессоры
ее жесткость ж' — tg а' больше ^жесткости ж" = tga", имеющей место
при ее разгружении. Относительно линии О А 0 теоретической жесткости
ж =	.... рассматриваемой рессоры линии ОА и ОВ располагаются .
симметрично. Из приведенной диаграммы следует, что под влиянием
сил трения рессора имеет зону нечувствительности CD к изменению на-
грузки и ведет себя в этой зоне как жесткое звено. Нечувствительность рес-
соры с трением характеризуется коэффициентом <р относительного тре-
ния и стрелой /тр трения рессоры.
Диаграмма апериодической рессоры с переменной жесткостью без
трения показана на рис. 89, в. На участке ОА она обычно совпадает с пря-
мой лйнией, т. е. имеет постоянную жесткость ж, а на участке АВС пос-
тепенно увеличивает жесткость. В этом случае груз Р, опирающийся на
такую рессору и выведенный из состояния равновесия, совершает негар-
монические колебания.
На рис. 89, г изображена диаграмма апериодической листовой рес-
соры, имеющей внутреннее трение. Линия ОА соответствует нагрузке рес-
соры, а линия АВО — ее разгрузке.
175
Листовые рессоры, применяемые в троллейбусах, обладают значитель-
ным трением между листами, возникающим при относительном смещении
их во время колебаний кузова.
Трение в рессорах поглощает их упругую энергию, создаваемую дви-
жением троллейбуса по неровностям дороги, и следовательно, уменьшает
смягчающее действие от ударов, возникающих при этом движении трол-
лейбуса. Это является серьезным недостатком листовых рессор. Для смяг-
чения подвески в некоторых случаях применяют рессоры комбинирован-
ного типа.
§ 57. Механизм действия рессорного подвешивания
Механизм смягчающего действия рессорной подвески иллюстрируется
следующим примером.	,	.
Пусть груз весом Рст и массой P^g опирается на колесо через рессо-
ру (рис. 90); при этом допускается, что колесо и дорожное покрытие,
абсолютно жесткие. Если колесо диаметром D в процессе качения ветре-
тит на своем пути выступ высотой h, то оно
поднимется на него и за промежуток времени t
пройдет путь S' При скорости v поступательно-
го движения колеса
Рис. 90. Схема прохожде-
ния неровности пути коле-
сами с подрессоренным
грузом
Имея в виду известную теорему геометрии
(квадрат полухорды равен произведению отрез-
ков перпендикулярного к ней диаметра), полу-
чим:
S* = (D — h)h~Dh,	(276)
откуда
S = VDiT
Следовательно
t _ V~Dh
V
Среднее ускорение этого подъема
/ dv \ _ 2h _ 2hv*
k dt kP ~	~
(277)
Полагая, например, D = 1016 мм и и = 30 км/ч, получим уОГ] =
= 137 м/сек? » 14 g, где g = 9,81 м/сек? — ускорение силы тяжести*.
Следовательно, при прохождении колесом неровности пути высотой h
колесо испытывает удар. При отсутствии рессор вся энергия удара переда-
валась бы массе груза, которая получила бы вертикальное ускорение
(~Нг) ’ чт0 вызывало бы при наезде колеса на выступ дополнительную
нагрузку, равную
РСт / dv \
\di V
* Приведенное справедливо при допущении, что подъем колеса на выступ пути
происходит равномерно, что возможно, когда сила прогиба рессоры мала в сравнении
с динамической силой.
176
При (-37-) — 14 g динамическая нагрузка на колесо и на груз сос-
тавила бы:
Рд=Ре,+ ^(^)ср •	(278)
Таким образом, в рассмотренном случае в момент удара динамическая
нагрузка в 15 раз превысила бы статическую.
В действительности же благодаря наличию рессорного подвешивания
при малом значении t и достаточно гибком подвешивании в момент удара
груз Рст получит весьма незначительное вертикальное перемещение. При
этом деформироваться будет только рессора, поглощая и аккумулируя
энергию удара в виде потенциальной энергии упругой деформации сжатой
рессоры, а также преобразуя ее в работу трения, возникающего между
отдельными листами рессоры.
В дальнейшем потенциальная энергия деформированной рессоры
превращается в кинетическую, заставляет постепенно подниматься груз
Рст и вызывает его колебания, амплитуда и частота которых являются
функцией характеристик рессоры. При этом максимальные дополнительные
динамические усилия, передаваемые от рессоры на груз Рст и далее от
груза на колесо, не превышают величины жрН, где жр — жесткость рес-
соры.
Благодаря наличию упругих элементов подвески динамическая на-
грузка, воспринимаемая подрессоренными частями троллейбуса, в несколь-
ко раз меньше усилий, действующих на неподрессоренные элементы.
Следовательно, механизм смягчающего действия рессор состоит в том,
что они воспринимают импульс динамической силы, аккумулируют в себе
энергию удара; затем постепенно в течение большого промежутка времени
передают ее кузову. Таким образом, увеличение времени действия удар-
ной нагрузки, возникающей от неподрессоренных масс, в момент наезда
на неровность значительно уменьшает динамическое воздействие на кузов.
Наличие упругих колес (что имеет место в троллейбусе), а не абсолют-
но жестких, в еще большей степени смягчает ударную нагрузку, так как
упругое действие шины колеса Может быть приравнено к некоторой рес-(
соре с жесткостью жш. При рассмотрении качения упругого колеса следует
иметь в виду, что высота выступа неровности пути как бы уменьшается от
величины h до величины ti < h.
В этом случае дополнительная нагрузка на колесо со стороны груза
Рст при мгновенном наезде колеса на выступ неровности пути высотой h
будет равна жК, где ж— приведенная жесткость рессоры и пневматиче-
ской шины троллейбуса. Приведенная жесткость системы рессора — упру-
гая шина, как было показано выше, определяется формулой:
ЖпЭД-Щ
Ж = ----,
ОЮр + жш ’
где жш — жесткость пневматической шины.
С учетом сказанного дополнительная нагрузка колеса на дорогу
составит жЛ'.
Механизм внутреннего трения в листовой рессоре представляется в
следующем виде. Внутреннее трение листовых рессор, обеспечивает гаше-
ние энергий ударов, передаваемых колесами на кузов при прохождении
неровностей дорожного покрытия.
Основной характеристикой внутреннего трения рессор является так
называемый коэффициент относительного трения. Упрощенный вывод
величины этого коэффициента следующий.
Рессора с толщиной листов h рассматривается, как балка, защемлен-
ная в хомуте полухррдой I и нагруженная на конце силой (рис. 91). Под
177
действием нагрузки на поверхностях трения листов рессоры образуются'
силы трения, интегральная величина которых Q пропорциональна нагруз-
ке, действующей на рессору:
о=41*-	<279)
где it г— коэффициент трения.	. '	'
Направление сил трения Q на поверхностях трения зависит от ха-,
рактера нагружения рессоры, т. е. ее нагружения или разгружения.*
При нагружении рессоры волокна вышележащего листа, соприкасающиеся?
со средним листом, скользят OTHO-1
сительно соответствующих волокон
среднего листа влево. В эту же сто-
рону, очевидно, будут направлены
и силы трения, действующие со сто-
роны вышележащего листа на сред-
ний. Волокна нижележащего листа,
соприкасающиеся с волокнами сред- i
него лйста, будут скользить относи-
тельно последних вправо. Силы
трения, действующие со стороны’
нижйего листа на средний, будут
направлены также вправо.	’
Сила Q, действующая по поверх-'
ностям трения среднего листа, обра-4
зует момент трения	.
М = Qh = ~ ^h.
р
Рис. 91. Схема действия сил трения и
моментов при нагружении свободного
конца защемленной рессоры сосредо-
точенной нагрузкой
направленный против часовой стрелки и препятствующий нагружению pec- j
соры.	‘	’
На поверхности трения верхнего листа силы Q в тех же условиях,
т. е. при нагружении рессоры, будут направлены вправо и образуют от-’
носительно нейтральной линии листа момент	>
л л	Л	г
М =<2-т=.-т|*-2->
направленный, как и момент М, против часовой стрелки.
На поверхности трения нижележащего листа силы трения направлены
вправо и образуют относительно нейтральной линии листа момент .'\
направленный также против часовой стрелки. Следовательно, общий ,
момент сил трения при нагружении рессоры противодействует силе
А	
2 ’	’
Повторяя приведенные рассуждения, можно показать, что при разгру-'J
жении рессоры момент сил трения будет иметь обратный знак и так же, J
Р	4s
как и при нагружении, противодействовать силе -g- , разгружающей J
рессору, а величина момента Определится теми же уравнениями, что и при 1
нагружении рессоры.	'
Суммарная величина момента сил трения Мтр рессоры, состоящей из п 1
листов и имеющей, очевидно, п — 2 средних и 2 крайних листа, будет равна:'
178	,	;;1

AfIp = (n—2) M + M' + M" = (n—2) H* +
!	+2^-р4 = (п-1) 4^-	(280)
? Далее, для нахождения величины коэффициента относительного тре-
, ния рессоры вводится понятие приведенной силы трения F. Сила F, будучи
j приложенной в точках нагружения рессоры, должна создавать , момент
' относительно места защемления ее, полностью компенсирующий момент,
 создаваемый силами трения Q. Тогда на основании равенства моментов,
возникающих от действия сил F и Q, получим:
^1/ = (П_1)41л/1.	(281)
< Отношение приведенной силы трения F к силе нагружения рессоры Р
' называется коэффициентом относительного трения ? рессоры. Следова-
тельно:
. ф = 4 "= ('1~)1)М 	(282)
Из приведенной формулы (282) следует, что значение коэффициента
относительного трения рессоры зависит от ее длины /, количества лис-
тов п, их толщины h и коэффициента трения |а.
. При расчете или исследовании обычно принимают следующие значения ja:
а) для листов рессоры, смазанных графитом, р » 0,2;
б) для рессор без смазки р. « 0,34-0,4.
§ 58. Конструкция листовых рессор отечественных
троллейбусов
В троллейбусах отечественного производства в качестве упругих эле-
ментов, как правило, применяются листовые рессоры полуэллиптического
типа и гидравлические амортизаторы.
Продольное перемещение хотя бы одного конца листовой рессоры не-
обходимо для того, чтобы она могла изменять свою длину при прогибе во
время ударов и толчков, поглощая их своей упругой деформацией. Крепле-
ние рессор к балке передней оси осуществлено болтами. Тормозное усилие
колеса при этом способе крепления передается через передний конец
рессоры. 
Рессорное подвешивание переднего моста троллейбуса ЗИУ-5 (рис. 92)
обладает следующими особенностями. По концам рессоры 1 установлены
опорные резиновые подушки 2; кроме того, здесь наряду с рессорами уста-
навливаются гидравлические амортизаторы телескопического действия.
I На рис. 92 показана тяга 5, связывающая переднюю ось с амортизатором.
Передние рессоры троллейбуса ЗИУ-5 симметричные; полная длина
их в свободном состоянии — 1338 мм. Они имеют по 10 листов каждая;
гибкость рессоры составляет 3,5- 10~6л</« (35мм/т) при Е = 2,05-10 Мн/м2
(2,05- 10-в кГ/см2); стрела прогиба в свободном состоянии 160 мм. Листы
рессор изготовляются из горячекатаной полосовой рессорной стали марки
 6ОС2 (ГОСТ 2052—53); ширина листов 89 мм, толщина верхних четырех
листов по 12 мм и нижних шести — по 9,5 мм. После термической обработ-
ки листов рессор их поверхности по всей длине должны иметь твердость
в. пределах НВ 363—444. Не допускается правка листов в холодном состоя-
’ нии после их термической обработки.
Для защиты от коррозии готовые рессоры покрывают лаком № 177.
После сборки передние рессоры ЗИУ-5 подвергаются двукратной осадке
под нагрузкой 54,5 ± 2,5 кн (5450±250 кГ), при этом последующая осад-
ка не должна давать остаточной деформации.
179
Задний мост троллейбуса МТБ-82Д соединен с рамой при помощи
двух полуэллиптических рессор, которые имеют по 18 листов каждая. .
Ширина листа 89=1= 1,3 мм, толщина 9,5±0,3 мм, за исключением первых
двух коренных листов, имеющих толщину 12 мм.
Рис. 92. Подвеска переднего моста троллейбуса ЗИУ-5
Общая длина рессоры в свободном состоянии 1748 мм.
Рессорное подвешивание заднего моста троллейбуса ЗИУ-5 показано
на рис. 93. Тяговые и тормозные усилия здесь передаются также передними
концами рессор, шарнирно соединенными с кронштейнами рамы. Задние
концы рессор опираются на скользуны, расположенные в кронштейнах,
жестко присоединенных к раме. Крепление рессор к балке заднего моста
осуществлено, как обычно, стремяночными болтами. У заднего моста ЗИУ-5,
как и у переднего, установлены гидравлические амортизаторы телескопи-
ческого действия.
Задние рессоры троллейбуса ЗИУ-5 имеют по 19 листов каждая; пол-
ная длина рессоры в свободном состоянии составляет 1668±6 мм; радиус
кривизны по коренному листу — 2130 мм, а стрела прогиба в свободном?
состоянии— 170±5 мм.
Листы задних рессор также изготовляются из горячекатаной полосовой
стали марки 60С2 (ГОСТ 2052—53). Ширина листов — 89 мм, толщина
первых (начиная с коренного) шести листов по 12 мм, а остальных тринад-
цати— по 9,5 -мм. Условия термической обработки, смазка перед сбор-
кой и окраска листов такие же, как.и для передней рессоры.
После сборки задняя рессора ЗИУ-5 подвергается двукратной осадке
нагрузкой 76 кн (7600 кГ), вызывающей в листах напряжение изгиба;
1100 Мн/м* (ПО кГ/мм*). При последующей осадке под такой нагрузкой .
рессора не должна иметь остаточных деформаций. Гибкость рессоры состав-
ляет 39,4 мм при Е = 2,1-105 Мн/м2 (2,1-106 кГ/см*).
Хомуты рессор, обеспечивающие надежное и прочное скрепление
листов, не должны препятствовать свободному продольному перемещению
их во время работы рессор.
В последнее десятилетие в троллейбусах, как и в автобусах, стала
активно внедряться пневматическая подвеска.
По сравнению с листовыми рессорами, применяемыми обычно на трол-
лейбусе, элементы пневматической подвески обеспечивают более высокую
180
плавность движения, а также имеют ряд других существенных преиму-
ществ, среди которых: .	,	
1.	Возможность автоматического поддержания постоянства уровня пола
относительно дорожного покрытия (независимо от статической нагрузки).
2.	Нелинейность характеристики, способствующей повышению плав-
ности хода.
Рис. 93. Подвеска заднего колеса троллейбуса ЗИУ-5:
1 — рессора; 2 — кронштейн скользуна заднего конца рессоры; 3 — кронштейн шарнирной опо-
ры переднего конца рессоры
3.	Возможность принудительного регулирования положения уровня
пола относительно дорожного покрытия, что особенно важно в зимних
условиях эксплуатации.	, '
4.	Значительно больший срок службы элементов подвески.
Пневматические упругие элементы встречаются различных конструк-
; ций. Наиболее перспективными для троллейбуса являются резино-кордные
'элементы баллонного типа.
На рис. 94 дана принципиальная схема пневматической
для опытного троллейбуса.
подвески
Рис. 94. Принципиальная схема пневматической под-
вески опытного троллейбуса
‘ Упругий элемент подвески 1 (резино-кордный баллон) устанавливается
; между балкой моста 2 и балкой основания кузова 3. Упругий элемент воз-
Цухопроводом 4 связан с механизмом регулирования (регулятором 6)
". уровня пола. Регулятор 6 трубопроводом 7 соединен с резервуаром сжа-
; того воздуха 8.
При изменении статической нагрузки, в результате деформации бал-
: лона 1, будет меняться положение рычага 5, с которым связаны впускные
-и. выпускные клапаны регулятора положения кузова^ При уменьшении
181
нагрузки воздух из упругого элемента будет выпускаться, при увеличении—;
впускаться. Изменение количества воздуха в элементе будет происходить до.
тех пор, пока высота упругого элемента не станет равной первоначальной
Но, а рычаг 5 не займет исходного положения. Следовательно, задавать':
различную высоту можно путем изменения положения рычага 5. Влияние
динамической нагрузки на работу регулятора положения кузова исключает*?
ся благодаря применению гидравлических замедлителей в системе ynpafe*;
ления клапанами, которые срабатывают через 6—7 сел после приложения;
нагрузки.
^ис. 95. Двухсекционный резино-кордный упругий элемент типа 300—200
троллейбуса
троллейбусе установлены по одному упругому элементу на
переднее колесо и по два — на каждое заднее (всего на машине —
На
каждое _._г___________________ _ ,	,
шесть пневматических баллонов). Для гашения колебаний кузова система
подвески включает установку шести гидравлических амортизаторов телеско-
пического типа (ход поршня 240 мм, диаметр 52 мм).
Упругие элементы, устанавливаемые на троллейбусе, воспринимаю1!
только вертикальные нагрузки, поэтому для передачи сил, дейст*
вующих в горизонтальной плоскости, с мостов на кузов и, наоборот, е
системе подвесок на переднем и заднем мостах устанавливают по четыре
реактивных толкающих штанги.
На рис. 95 приведены основные размеры и характеристики двухсек-
ционного резино-кордного упругого элемента типа 300—200, устанавливае-
мого на троллейбусе.
Оболочка 1 упругого элемента '(рис. 95, а) состоит из нескольких слое!
резино-кордной ткани, а также внутреннего и внешнего слоев маслостойко?
резины. При помощи прижимных колец 2 и болтов 3 оболочка корда стя
гивается с верхней и нижней крышками 4. Посередине имеется стягивающее
кольцо 5. Баллон заполняется сжатым воздухом. Для уменьшения жест
кости упругого элемента к нему может подсоединяться дополнительны?
резервуар. Объем такого резервуара подсчитывается, исходя из возмож
ности получения необходимой жесткости упругого элемента.
При изменении статической нагрузки меняется весовое количестве
182
-воздуха в упругом элементе, следовательно каждой статической нагрузке
7соответствует определенное давление в упругом элементе.
Характеристики упругого элемента показаны на рис. 95, б. Они строят-
,ся при постоянном давлении в пневмобаллоне (упругом элементе). По оси
^ординат откладывается вертикальная нагрузка пневмобаллона. Справа
j по оси абсцисс откладывается прогиб пневмобаллона при сжатии, а слева —
’ при отбое (снижении нагрузки). Кривая 1 построена при абсолютном дав-
*лении в пневмобаллоне 0,6 Мн/м2 (6 кГ!см*) без учета влияния дополнитель-
j кого резервуара; кривая 2 — при таком же давлении, но с учетом влияния
^дополнительного резервуара емкостью 90 л.
i Из сравнения кривых 1 и 2 видно, что характеристики пневматической
? подвески значительно изменяются в зависимости от объема сжатого возду-
 ха в пневматической системе. При малом объеме сжатого воздуха (кривая 1)
’ пневматическая подвеска получается более жесткая. С увеличением объема
воздуха жесткость подвески снижается, т. е. уменьшается отношение
iP/f = ж (где ж — жесткость подвески). При снижении давления в упру-
гом элементе характеристики пневматической системы снижаются пропор-
- ционально снижению давления. Кривая 3 построена при давлении 0,2 Мн/м*
(2 кГ/см2) без влияния дополнительного резервуара, а кривая 4—при
том же давлении, но с учетом дополнительного резервуара емкостью 90 л.
Кривые 1, 2, 3, 4 построены в предположении, что вертикальная на-
грузка упругого элемента изменяется постепенно. При быстром изменении
-нагрузки упругого элемента зависимости Р = ср(/) будут отличаться от
статических характеристик. Это различие вызвано демпфирующими свойст-
вами воздуха, т. е. невозможностью последнего сжиматься и расширяться
• мгновенно (одновременно с приложением динамической нагрузки). Каж-
дой статической характеристике соответствует своя динамическая харак-
теристика. Для примера, на рис. 95, б штриховой линией показана дина-
мическая характеристика (кривая.5), построенная при условиях построе-
ния кривой 1, но для быстрого изменения вертикальной нагрузки.
§ 59. Конструктивные схемы гидравлических амортизаторов
Первый опыт применения амортизаторов на отечественных троллей-
бусах в 1936 г. не дал положительных результатов. Амортизаторы, пред-
назначенные для троллейбусов типа ЯТБ, оказались неработоспособными
и впоследствии не применялись. На троллейбусах типа МТБ амортизато-
ров также нет. Троллейбусы ЗИУ-5, как уже было указано, оборудованы
-гидравлическими амортизаторами. Действие гидравлического амортизато-
ра основано на перепуске жидкости из одной полости в другую через узкие
отверстия. При этом жидкость создает сопротивление колебаниям рамы
/троллейбуса относительно переднего или заднего моста. Чем выше скорость
колебаний рамы, тем больше должна- быть скорость перетекания жидкости
через отверстия амортизатора. Высокие скорости перетекания жидкости
создают большие сопротивления колебательному движению рамы с кузо-
вом и уменьшают раскачивание троллейбуса.	.
В зависимости от конструкции и принципа действия амортизаторы
подразделяются на два типа: а) гидравлические двустороннего действия;
б) гидравлические одностороннего действия.
Полный цикл колебаний рамы относительно заднего или переднего
моста состоит из двух периодов: периода расхождения и периода сбли-
жения.
Если амортизатор гасит колебания в'течение обоих периодов, то он
относится к приборам двустороннего действия, если же гашение колеба-
ний происходит только в процессе сближения рамы с мостом, то амортиза-
тор относится к приборам одностороннего действия.
Гидравлический амортизатор обычно крепится на продольной балке
рамы, или на усиленной части основания несущего кузова. Вертикальная
183
стойка амортизатора жестко соединяется с передним или задним мостом ’
у места крепления рессоры.	• ;
На троллейбусах типа ЗИУ-5 установлен гидравлический амортиза-;
тор телескопического действия. Конструктивная схема такого амортиза-
тора представлена на рис. 96.
При просадке рессоры происходит сжатие амортизатора, при котором •
цилиндр 2 перемещается вВерх относительно штока 6 с поршнем 8. Поршень ?
при этом вытесняет
ческого амортизатора те-
лескопического действия
жидкость из нижней полости цилиндра в верхнюю
через калиброванные щели клапана отдачи 9 и <
отверстия 5 в поршне. При движении поршня
8 со штоком 6 вниз уменьшение объема в ниж- <
ней полости цилиндра происходит в большей ?
мере, чем его увеличение в верхней плоскости,?
так как часть объема в ней занята штоком 6. Раз-
ность в изменении объемов нижней и верхней |
полостей вызывает повышение давления на кла- ч
пан 1 стержня, его открывание и перепуск неко-
торого количества жидкости в компенсацией- ’
ную полость 3. В тех случаях, когда поддейст-
вием силы происходит резкое перемещение пор- 1
шня 8 вниз, приподнимается клапан 7, откры- -
вая дополнительные каналы для прохождения <
жидкости в верхнюю полость.	1
При ходе отдачи направление движения
цилиндра 2 и штока 6 изменяется. В этом слу- 1
чае жидкость из верхней полости вытесняется в
нижнюю через отверстия 5 в поршне 8 и через
щели клапана отдачи 9, который прижимается к ;
седлу в поршне пружиной 4. Клапан 7 не пре-
пятствует перетеканию жидкости из верхней j
полости в нижнюю. Разность в изменении•
объемов при перемещении поршня создает воз- '
можность образования свободного пространства
в нижней полости, что предотвращается одно- г
временным дополнительным притоком жидко-
сти из компенсационной полости 3 в резуль-
тате приподнимания диска 10.
В качестве жидкости, заливаемой в гидравлические амортизаторы, <
используются различные смеси. Значительное распространение получила
смесь из 50% турбинного и 50% трансформаторного масла.
Гидравлический амортизатор нуждается в квалифицированном и тща- ?
тельном обслуживании.
§ 60. Расчет листовых лолуэллиптических рессор
и винтовых пружин
Основными задачами расчета рессор и винтовых пружин являются: ?
нахождение их размера из условия прочности; определение оптимального•;
значения жесткости, обеспечивающей наилучшую плавность хода трол-
лейбуса.
Размеры листовых рессор определяются заданным прогибом и допус-
каемыми напряжениями при статической или динамической нагрузках.
При ориентировочных расчетах листовая рессора рассматривается как
балка равного сопротивления изгибу-(рис. 97, а).
Если представить схему такой балки, состоящей из нескольких полос
или листов одинаковой ширины (рис. 97, б), то она будет по сопротив-
лению изгибу аналогична многолистовой рессоре (рис. 97, в) с одинаковой
толщиной листов h. Практически выполняемая рессора не может иметь
184
f скоса в коренном листе, как это показано на рис. 97, г, д (так как в этом
. случае нельзя было бы образовать ушко), и поэтому, строго говоря, она
* не является балкой равного сопротивления. При этом следует также иметь
г'в виду, что для обеспечения достаточной прочности ушка коренной лист
изготовляется из стали большей толщины, чем остальные листы. В некото-
рых же конструкциях для получения максимального статического прогиба
при минимальной длине рессоры
последняя собирается из листов
разной толщины, убывающей по
мере удаления от коренного листа.
Силы трения, возникающие между
листами, в свою очередь оказы-
вают определенное влияние. Ска-
занное дает еще большее представ-
ление лишь об относительной ана-
логии бруса равного сопротивле-
ния и листовой рессоры. Поэтому
обычно применяемый и излагае-
мый ниже метод расчета рессор
является ориентировочным.
В любом сечении приведен-
ного на рис. 97 бруса равного соп-
ротивления или теоретической рес-
соры напряжение изгиба
Зи — Ги nbh* ’
где nb =’АС — основание бруса;
Q — нагрузка на конец
бруса или на каж-
дую подвеску тео-
ретической рессо-
ры;
I — высота треуголь-
V.
Рис. 97. Расчетная схема листовой рес-
соры как балки равного сопротивления
изгибу
ника или полухор-
да рессоры;
h — толщина пласти-
ны;
' М — изгибающий момент;
1ГИ — момент сопротивления изгибу в месте заделки или защем-
ления бруса.
Переходя от половины теоретической рессоры к полной, получим:'
6Q/ 3PL
nb№ “ 2nbh?
(283)
где Р — полная нагрузка на рессору в средней части, Р = 2Q; L = 21—
длина хорды рессоры.
В ряде случаев по конструктивным соображениям рессоры изготовля-
ются несимметричными, т. е. /j =£ (рис. 98).
Как видно из рис. 98, рессорная серьга создает дополнительную на-
грузку X = tga. В целях уменьшения силы X стремятся по возмож-
ности уменьшить угол а. При движении троллейбуса без полезной нагрузки
a 5° в ином случае возможен переход серьги через нейтральное положе-
ние. При полной нагрузке желательно, чтобы угол а не превышал 40—45°.
С другой стороны, для уменьшения дополнительного напряжения от силы
X рессора обычно конструируется и устанавливается так, чтобы при на-
185
гружении троллейбуса она распрямлялась. При соблюдении этих условий
влияние силы X оказывается незначительным, и при расчетах рессор ewj
пренебрегают.	z ;
Величина стрелы прогиба несимметричной рессоры (при
где Р — полная нагрузка на рессору, приложенная по „осевой линии цент*,
рового болта;	.
Е — модуль упругости при изгибе 2,1-105 М.н!м* (2,1-10е кГ/сма); 'j
L — полная длина рессоры;	;
Jo —г момент инерции сечения, расположенного у центрового болта;
6 — коэффициент, зависящий от соотношения длины коренного и-
второго листов рессоры, а также от способа обрезки их концов.
Рис. 98. Схема нагружения реальной полуэллиптической не-
. симметричной рессоры
При расчете рессор принимают: 8 = 1,4, когда второй лист значитель-
но короче коренного; 8 = 1,2, когда второй лист по длине близок к корён*
ному и используется для его усиления.
На основании формулы (285) момент инерции сечения можно найти
из выражения:
При /х = /2> т. е. для случая симметричной рессоры:
A = 8W-- .	(286)
С другой стороны:
где/Ti — число листов толщиной he,
П2 — число листов толщиной й2 и т. д.;
b— ширина листов (выбирается по ГОСТу);
h— толщина листов (обычно по толщине бывает не более трех групп
листов в рессоре).
Соотношение ширины и толщины рессоры подбирается в следующих
пределах:
&<4<ю.
Общее число листов в рессорах троллейбусов выбирают от 10 до 20.
По принятому прогибу рессоры определяется напряжение на изгиб
в ее листах по формулам:
186
1. Для несимметричной рессоры: а) при статической нагрузке			^к^ст .	(287)
		3	1 °ст _ Т ’ 8 ’		
б)	при	динамической нагрузке		
		3	1 .2 *8	^2	(288)
'	2. Для симметричной рессоры:
а)	при статической нагрузке
;	(289)
б)	при динамической нагрузке	'
’.= 4--^- ’	(29°)
где Лк — толщина коренного листа.
Во всех шриведенных выше формулах величина напряжения на изгиб
обратно пропорциональна квадрату длины рессор L, поэтому их стремятся
изготовлять по возможности длиннее.
Для уменьшения напряжения в коренных листах кривизна остальных
листов делается большей (радиус кривизны меньше), чем у коренного,
чтобы они воспринимали часть нагрузки коренного листа и части листов,
следующих за коренным.
При расчете и конструировании рессоры допускаемые напряжения на
изгиб не должны превышать: а т600 Мн/м2 (6000 кГ/см2) и од
< 1000 Мн/м* (10 000 кПсм2).
Во многих случаях при расчете рессор приходится определять напря-
жение в каждом листе в отдельности, с учетом предварительных напряже-
ний, вызываемых различной кривизной листов.
В процессе эксплуатаций сравнительно часто встречаются случаи
поломки ушек рессоры, поэтому необходимо проверять напряжение на
изгиб ои и сжатие осж коренного листа около ушка' пр известным формулам:.
rt _ ми
11 “ Ги ’
где М‘п = X —изгибающий момент;
’	w7 н ~ —g--момент сопротивления изгибу.
Следовательно,	»
=, = ЗХ^;	(291}
=	(292}
Результирующее напряжение
О = ЗХ + Л = х f 30 + 4,	(293}
р	Wi2 М \ Wi2 /	'	'
тдр ip—не должно превышать 350 Мн!л? (3500 кПсм? );
D — внутренний диаметр ушка. .		
Сила, действующая на ушко,
X = GKcp — 0,7 GK.
187
Рессорные пальцы рассчитываются на смятие силами Q' и Q", дей- 5
ствующими при статической нагрузке:	;
где °см < 4 Л1и/.и2 (40 кПсм*) — для цианированных рессорных пальцев, =
изготовленных из углеродистых сталей :’
типа 30 или 40;
осм < 9 Л4н/л2 (90 кГ/сж2) — для рессорных пальцев из углеродистых/
или легированных сталей типа 20 или ?
20Х, прошедших цементацию.	i
При расчете винтовых цилиндрических пружин (рис. 99) определяют;
средний диаметр D, диаметр прутка d и рабочее число витков п на основа-/
нии следующих уравнений:	Т
Vr = ^,	'	(295);
7Ш3.
где Р„ — сила, сжимающая пружину в статическом состоянии, й
е ___ 8PrTD3n
’ст ~ Gd* '
Совместное решение уравнений (295) и (296) дает:
— t Gd
(296)
(297)
и, следовательно,
Gd
7cD2ft ’
(298)
Рис. 99. Расчетная схе-
ма винтовой цилиндри-
ческой пружины
где G— модуль упругости при кручении G = 8« 104Л1н/л1® (8« 10б кГ/см*)..
При заданных f„ и /д подбирают приведенные выше параметры вйнто- 
вой пружины таким образом, чтобы напряжение кручения тст 500 Мн/м2 >
(5000 кГ/см2) и тд < 800 Мн/м2 (8000 кГ/см\
Правильно рассчитанные и хорошо изготов-
ленные упругие элементы подвески троллейбусов ;
служат от 150 000 до 200 000 км пробега.	
Срок службы подвески зависит от дорожных
условий, качества и конструкции упругих эле-
ментов. Известно, например, что в зимнее время, j
в дни значительного снегопада, при несвоевремен-
ной уборке снега, увеличивается поломка рессор,
так как с ухудшением качества дороги возрастают,
динамические нагрузки, увеличивается максималь-
ная величина прогиба упругих элементов при ко-
лебаниях как при сжатии, так и при отдаче; уве-
личивается удельное количество максимальных
прогибов и т. д. Резкое снижение срока службы
подвески вызывает также коррозия.
Увеличение срока службы упругих элемен-
тов достигается наклепом при обдувке дробью и
предварительной пластической осадкой. Для пре-
дохранения от коррозии упругие элементы пок-
рывают пластичным антикоррозионным составом
или лаком, не разрушающимися при их деформации. Значительное со-,
крашение числа циклов нагружения упругих элементов на единицу про<
бега достигается установкой амортизаторов.
Глава XV
РАМЫ И КУЗОВА ТРОЛЛЕЙБУСОВ
:	’ § 61. Назначение, нласснфинацин и характеристика кузовов
Кузов троллейбуса предназначен для размещения пассажиров, води-
теля и кондуктора. В нем обычно устанавливается также пускорегули-
i рующая аппаратура и другое оборудование.
Кузов пассажирского троллейбуса состоит из рамы или усиленного
 основания, боковых и лобовых стенок, пола, крыши, внутреннего и наруж-
ного оборудования, дверей, окон, люков, сидений, поручней и пр.
Основанием кузова служит рама, представляющая собой в ряде слу-
; чаев самостоятельный конструктивный элемент. В троллейбусах с несу-
щим кузовом рама составляет с ним одно целое, причем кузов воспринимает
, на себя все основные нагрузки. В таких троллейбусах раму нельзя рас-
сматривать как самостоятельную часть конструкции.
По роду применяемого материала кузова троллейбуса разделяются
!' на два типа: цельнометаллические и смешанной конструкции.
\ Цельнометаллические кузова имеют каркас, изготовленный из сталь-
v ных профилей различной формы и сечения. Эти кузова обладают мень-
• шим весом и большей жесткостью, чем деревянные.
у ' При правильном решении вопросов конструкции и антикоррозионной
i защиты каркаса цельнометаллические кузова служат весьма длительное
г -время.
Все отечественные троллейбусы послевоенного выпуска и большин-
, ство типов зарубежного производства имеют цельнометаллические ку-
i зова.	s ,
:	Кузова смешанной конструкции выполнены из металла и дерева. Кар-
! касы кузовов всех конструкций облицованы снаружи металлическими лис-
тами (обшивкой).
.	§ 62. Рамы, троллейбусов
Рама представляет собой основание, на котором размещены все основ-
ные агрегаты механического и электрического оборудования троллейбуса.
Рама несет на себе кузов и воспринимает усилия, действующие на троллей-
бус. К раме предъявляются требования высокой прочности и достаточной-
жесткости при минимальном весе.
По основным конструктивным признакам различают:
1)	рамы с двумя продольными балками;
2)	рамы с одной центральной балкой;
3)	безрамные конструкции, в которых роль рамы выполняют основа-
’ ние и каркас кузова (несущий кузов).
Рамы первого типа обычно изготовляются из балок швеллерного
сечения, соединенных поперечинами. Форма сечения поперечин зависит от
их дополнительного назначения, связанного с установкой приборов и агре-
гатов.
Центральная балка рамы второго типа располагается по продольной
оси троллейбуса. Ее изготовляют штамповкой или сваркой, обычно в виде
трубы, к которой крепятся различные кронштейны для установки оборудо-
вания в кузове.
Безрамные и смешанные конструкции кузовов, получившие в современ-
ных троллейбусах наиболее широкое распространение, имеют усиленные
нижние элементы основания кузова. Такая конструкция применена на
троллейбусе типа ЗИУ-5.
189
В троллейбусах МТБ-82Д рама состоит из двух продольных балок (Я
девяти поперечин. Семь поперечин выполнены из стальных труб, а Две-4И
из стальных швеллеров.
Для удобства сборки и взаимозаменяемости элементов рамы ее кой-И
структивные узлы изготовляют в специальных приспособлениях. Отверстиям
под болты и заклепки во всех деталях и узлах рамы сверлят в кондукторах.Я
Сварку также ведут в приспособлениях, исключающих необходимостям
подгонки узлов при сборке рамы.	Я
Надколесный выступ продольных балок рамы у всех троллейбусов^
типа МТБ первого выпуска выполнялся в виде выгнутой части окружностиД
У троллейбуса МТБ-82Д надколесные выступы сварены из отдельных швел-Д
леров.
Раму или основание несущего кузова троллейбуса ЗИУ-5 составляю'Я
два Продольных лонжерона коробчатого сечения из штампованной стал)»
с установленными на них девятью поперечинами-фермами. Соединеннее
лонжеронов с фермами осуществляется с помощью косынок-уголков.Я
привариваемых электросваркой (электрозаклепками). Лонжероны и поД
перечные фермы являются несущими элементами основания.	Я
Каждый из лонжеронов рамы состоит из нескольких частей: передней»
надколесной и задней, изготовленных из штампованных элементов. Отдель-
ные части лонжерона соединены между собой при помощи электросварки^
К поперечным балкам или фермам и к продольным лонжеронам прикреплен
ны четыре кронштейна для. присоединения задних<рессор и четыре крон^
штейна для передних рессор. Таким образом, лонжероны работают ка$
балка, расположенная на четырех опорах.	д
Отдельные'детали лонжеронов и поперечных ферм основания изготов-,
ляются из профилированных элементов, штампуемых или выгибаемых
листовой низколегированной стали НЛ-2 толщиной 3 мм. Для облегчения
конструкций поперечных ферм в них вырезаются окна, а для увеличения;
жесткости основания привариваются ребра. Через внутренние полости^
лонжеронов и окна поперечин пропускаются тяги тормозной рычажной;
передачи, устраиваются воздухопроводы и т. п.
Для присоединения и крепления тягового электродвигателя, элемент
тов рулевого управления и другого оборудования троллейбуса к лонжерон
нам и поперечинам приварен ряд вспомогательных конструкций, балочек^-
консолей и кронштейнов.
Отверстия в продольных балках рамы должны обеспечивать вполнеЯ
определенное расположение кронштейнов, косынок и'угольников, поэтомуд
их просверливают на специальном стенде. Работа выполняется на радиаль-3
но-сверлильных или специализированных станках. После сверления npo-J
дольные балки поступают на пост, где их соединяют с узлами посредствоМ‘1
сварки или клепки.
§ 63. Конструкция цельнометаллических кузовов?!
В СССР первые цельнометаллические кузова вагонного типа былй:|
выполнены для троллейбусов типа МТБ.	|
Цельнометаллический кузов этого типа троллейбуса имеет полуобте-1
каемую форму. Оконные проемы в бортах расположены на одном уровней
Двери для входа и выхода пассажиров размещены на правом борту. Пас-4
сажиры входят через заднюю дверь, а выходят через переднюю. У входной
двери с правой стороны расположено место кондуктора, отделенное со
стороны двери перегородкой. Кабину водителя также отделяет от пас-
сажирского помещения перегородка с дверью. В левой части .кабины обо-
рудовано рабочее место водителя.
Основание кузова устанавливается на раме и крепится к ней болтами,
через резиновые прокладки. Шасси троллейбуса закрывается бортами ку<
зова, опущенными ниже уровня пола.
190
Для доступа на крышу задний борт кузова снабжен потайной поднож-
кой и лестницей. На сферической части крыши укреплены постоянные
поручни.
Каркас кузова состоит из специальных металлических профилей с
различной отбортовкой; профили имеют разные размеры в зависимости
> от их сочетания и назначения и различную форму — прямую и выгну-
тую — в одной или двух плоскостях.
В процесс изготовления профилей входят следующие операции: заго-
товка раскроя на гильотинных или роликовых ножницах; гибка прямых
, элементов на гибочных прессах; получение выгнутых элементов путем до-,
’ полнительной прокатки или штамповки; обрезка профилей на роликах
(по ширине) и на дисковой или ленточной пиле (по длине).
Для гибки профилей того или иного сечения' проектируются и изго-
. товляются гибочные ножи или ролики.- Кривизна профиля подгоняется
• по шаблону. Более мелкие детали, выполняемые из листовой стали (пла-
р фоны, основания фар, детали внутренней обшивки и др.), штампуются на
 гидравлических или кривошипных прессах.
Основным материалом для изготовления обшивки кузова служит лис-
товая сталь толщиной от 0,8 до 1,2 мм или листовой дюралюминий толщи-
ной до 2 мм.	.	-
В настоящее время имеется тенденция к применению для изготовления
обшивки, а также для проката профилей каркаса низколегированной стали
- и алюминиевых сплавов. Это позволит облегчить вес кузова и увеличить
срок его службы. В перспективе в качестве материала для изготовления
' кузовов будут широко применяться пластмассы, обеспечивающие необходи-
• мую прочность и максимальное уменьшение веса.
1 Заготовленный по шаблонам раскрой листов обрабатывают давлением
с целью придания деталям необходимой формы.
Обтекаемые элементы обшивки сложной формы или глубокой вытяж-
* ки изготовляют на падающих молотах в свинЦово-цинковых штампах,
I отливаемых по гипсовым моделям.
Для изготовления листовых деталей более простой формы и неглубо-
кой вытяжки пользуются выколоточными пневматическими молотками
' весом 8—12 кг.	
£ Основание кузова троллейбуса типа МТБ, т. е. нижняя часть каркаса,
\ передает нагрузку на раму. Поперечины основания изготовлены из сталь-
! ного швеллера № 8. Для крепления стоек каркаса к поперечинам основания
; (а поперечин — к раме троллейбуса) к каждой из них приварены уголь-
; ники и пластины. Все поперечины притягиваются к раме болтами с уста-
5 новкой резиновых прокладок.
Г/ Каркас кузова троллейбуса МТБ состоит из восьми секций: передней,
 задней, двух секций правого борта, двух секций левого борта и двух сек-
ций крыши. Каждая секция сваривается отдельно на специальных приспо-
г соблениях, называемых стапелями.
Стальные профили каркаса соединяются с косынками, угольниками
. и прочими элементами сваркой. Секции каркаса обычно сваривают, а в
отдельных случаях соединяют болтами. Каркас крепят к основанию бол-
i тами. Все стойки соединяют с опорами основания также болтами.
Переднюю и заднюю секции каркаса, четыре секции правого и левого
бортов и обе секции крыши собирают и сваривают в специальных стапелях.
В таких же стапелях просверливают стыковые отверстия для соединения
секций с основанием и между собой. После сборки секций каркаса их
окрашивают стойким антикоррозионным покрытием. Окрашенные и про-
сушенные секции поступают на сборку каркаса.
Наружную облицовку крыши кузова и спусков до подоконного пояса
< выполняют из листовой стали толщиной 1 мм. Борта ниже подоконного
пояса раньше обшивали дюралевыми листами, толщиной 2 мм. Сейчас
fна троллейбусах МТБ-28 для этого применяют листовую сталь. Обшивку
191
соединяют с каркасом стальными или дюралевыми заклепками в зависи-
мости от материала обшивки.
В местах обшивки, где листы перекрывают друг друга, прокладывают
тиоколовую ленту, а в узлах стыка листов (особенно на крыше) во избе-
жание затекания воды зазоры заполняют и уплотняют тиоколовой за-
мазкой.
Для стока воды с крыши над окнами кузова установлены специальные
водосточные профили. Ниже окон, на уровне пола, к правому и левому ?
бортам прикреплены облицовочные профили, которые одновременно пре-,
дохраняют обшивку от случайных повреждений.
Наружная облицовка является несущим элементом кузова.
Внутренняя обшивка кузова состоит из обшивки потолка и стенок.
Потолок обшивают фанерой толщиной 4 мм. Перед установкой на место
обшивку потолка собирают из отдельных листов и склеивают казеиновым
клеем по всей длине в стапеле. На сборку в стапель листы поступают обре-
занными по контуру, с вырезанными отверстиями и подготовленными для
склеивания кромками. В стапеле к обшивке приклеивают также бобышки.
После сушки и зачистки обшивку грунтуют. Стенки обшивают фанерой,
заготовляемой по шаблонам. Как и в предыдущем случае, после клейки и
сушки обшивку грунтуют. Внутреннюю обшивку кузова оклеивают хлоп-
чатобумажной тканью и окрашивают в установленные цвета.
Пол кузова изготовляют из шести сосновых щитов. Доски щитов,
соединенные в шпунт, после грунтовки и сушки укладывают на бруски,
укрепленные в опорах основания, и привинчивают винтами с потайной
головкой.
В продольном проходе между сидениями По всей длине пассажирского
помещения на полу укладывают дубовый реечный настил. В щитах пола
имеются вырезы для люков над тяговым электродвигателем, компрессором
и аккумуляторной батареей. Пол в кабине водителя также изготовляют
из досок, соединенных в шпунт, и покрывают сверху линолеумом. Для
защиты от нагретых пусковых сопротивлений с нижней стороны пол каби-
ны водителя изолируют асбестовым картоном, облицованным стальным
листом.
Кузов троллейбуса ЗИУ-5 также цельнометаллический несущей кон-
струкции вагонного типа, с облегченным рамным основанием. Он состоит
из восьми секций, выполненных из гнутых и штампованных профилей, из-
готовляемых из листовой стали толщиной 1,5 мм.
Все секции каркаса кузова — правая и левая боковины, крышевые
секции, передняя и задняя торцовые части, передние левый и правый бор-
та — собираются на специальных приспособлениях (стапелях) из отдель-
ных элементов соответствующих профилей, скрепляемых электрической
контактной сваркой. Соединение секций между собой осуществляется
посредством болтов и точечной сварки.
С наружной стороны^ каркас кузова обшивается дюралюминиевыми
листами марки Д16АТ толщиной 1,5 и 2 мм. Внутренняя часть стен кузо-
ва обшита декоративной фанерой (березовой) толщиной 4 м&, отделанной
под орех. Внутренняя потолочная часть обшита слоистым пластиком,
а овальные и скругленные места передней и задней частей — штампован-
ными стальными листами, окрашенными под общий тон внутренней от-
делки. Места стыка перекрыты алюминиевыми профилированными по-
лосками. Для удобства и облегчения ремонта отдельные элементы внутрен-
ней обшивки легко снимаются. Пол кузова выполнен из бакелизированной
фанеры толщиной 12 мм. В проходе между сидениями пол покрыт специаль-
ным резиновым ковром, а под сидениями линолеумом или гладкой листовой
резиной толщиной 5 мм.
Внутренняя часть кузова состоит из пассажирского салона и кабины
водителя. Кабина расположена в левой передней части кузова и отделена
от салона металлической перегородкой с дверью, сообщающей салон с ка-
192
биной. Световой проем кузова, расположенный на левой стороне кабины
водителя, для ее вентиляции имеет открывающееся (раздвижное) окно.
Рабочее место кондуктора отгорожено со стороны входной двери ме-
таллической перегородкой.
Сложный характер нагрузок, действующих На раму и кузов, позволяет
производить их расчет лишь приближенно*. При расчете рамы и .кузова
на прочность учитывают следующие нагрузки: вертикальные — стати-
ческую и динамическую; боковые — от действия центробежной силы и
ветра; продольные — от действия силы инерции при ускорении и.замедле-
нии; скручивающие усилия — при наезде одного из колес на неровности
дороги.
Раму троллейбуса рассчитывают на прочность под действием вертикаль-
ных нагрузок, исходя из условия равномерного распределения нагрузки
по всей длине. Влияние на раму боковых и продольных нагрузок кузова
учитывают путем увеличения статических напряжений от вертикальных
усилий. Отдельные узлы и элементы несущего кузова рассчитывают на мест-
ные нагрузки.
При расчетах принимают следующие допущения: а) раму рассматри-
вают, как стержневую статически неопределимую систему; б) соединения
продольных и поперечных стержней рамы в местах их пересечения считают
шарнирными, а самые стержни — неразрезными. Приведенные допущения
исключают возможность учета скручивающих моментов, влияющих в дейст-
вительности на рассчитываемую систему.
Расчет рамных конструкций кузова ведут обычно по методу разделе-
ния действующей нагрузки между рамой и боковыми стенками кузова.
Несущий кузов по этому методу рассчитать нельзя, так как результаты
такого расчета могут лишь весьма приближенно отразить действительную
картину напряжений, которые испытывают узлы и элементы кузова. По-
добное определение действующих напряжений не позволит использовать
преимущества несущего кузова.
Несущий кузов при, расчете рассматривают как коробчатую тонкостен-
ную оболочку, подкрепленную с внутренней стороны набором продольных
и поперечных элементов жесткости. Поперечное сечение несущего кузова
имеет обычно прямоугольное очертание с закруглениями в верхних углах,
а боковые стены — прямоугольные дверные и оконные проемы. Оболочка
кузова жестко связана с подкрепляющим набором продольных и попереч-
ных элементов при помощи сварных или заклепочных соединений. Большая
жесткость и прочность достигаются при наличии сварных соединений.
Жесткое соединение оболочки и каркаса обеспечивает совместное восприя-
тие действующих на троллейбус усилий, подобно балке коробчатого се-
чения-
Изложенные соображения о расчете позволяют определить лишь ориен-
тировочное значение напряжений в деталях кузова. Окончательную кор-
ректировку запроектированных сечений отдельных элементов рекоменду-
ется производить после всесторонних испытаний построенного образца
кузова.
§ 64. Двери и окна кузова
Эксплуатируемый в СССР троллейбус типа МТБ-82Д имеет две четы-,
рехстворчатые двери для входа и выхода пассажиров — переднюю и зад-
-нюю. Двери расположены в правом борту и открываются внутрь кузова.
Ширина дверного проема составляет около 800 мм. Для удобства посадки
и высадки пассажиров у основания входной и выходной дверей сделаны
подножки, которые скрыты при закрытых дверях. Высота дверного проема
,от подножки составляет 2015 мм. Подножки — двухступенчатые, изготов-
* В данной главе метод расчета рамы и кузова не излагается, обращается лишь'
внимание на основные исходные положения.
7 и. с. Ефремов
193.
лены из металла и покрыты резиной. Края подножек окантованы резино-
выми угольниками. Резиновое покрытие и окантовка краев подножек
защищают пассажиров от возможного воздействия токов утечки. В темное ;
время суток подножки освещаются специальными лампочками. -
Как и весь кузов, створки дверей выполнены из металла. Каркас две-'
рей изготовлен из профилированной стали и обшит листовой сталью тол-.;
щиной 1 мм. В верхнюю часть дверных створок вставлены безосколочные
стекла (триплекс). Двери снабжены резиновыми уплотнениями, предотвра-)
щающими проникновение влаги, снега и пыли в пассажирское помещен
ние.
Двери открываются и закрываются при помощи пневматического при--
вода. Механизмы открывания и закрывания дверей расположены над двер-
ными проемами и укреплены специальными хомутами.. Пневматическим при-
водом дверей управляет водитель или кондуктор троллейбуса.
Двери подвешены на стальных трубах, поворачивающихся в верхней^
и нижней опорах. В качестве верхней опоры оси (трубы) двери служит^
радиально-упорный шариковый подшипник, а в качестве нижней опоры —
шарик, находящийся в опорном кронштейне.	I
Для удобства;пассажиров внутри кузова по сторонам дверей установле-3
ны металлические хромированные поручни из труб. Концы вертикальных 1
поручней (стоек) закреплены в полу и на потолке.	1
Все четыре борта кузова троллейбуса типа- МТБ (боковые, передний |
и задний) имеют оконные проемы, из которых 20 находятся в пассажирском J
помещении, а 4 расположены в кабине водителя. Стекла окон заднего и |
переднего бортов установлены в просветах облицовки' кузова с испрльзо-1
ванием резиновой окантовки специально замкового профиля.	J
Боковые окна кабины водителя раздвигаются в стороны. Боковые!
окна пассажирского салона состоят из неподвижной (верхней) и подвиж-1
ной (нижней) частей. При открывании окна нижняя его часть поднимается 1
вверх. Подвижная часть окна находится в направляющих металлических ,
профилях и специальным замковым устройством может фиксироваться на Д
различной высоте. Для плотного прилегания подвижной части окна К1
подоконному профилю в закрытом положении нижняя сторона оконной!
рамы снабжена резиновым профилем.
Верхняя неподвижная часть окна имеет овальную форму. Стеклов
верхней части окна установлено в проеме внешней обшивки при помощи k
резинового профиля замкового типа. Все окна кузова снабжены безоско- 1
лочными стеклами триплекс.	<
Конструкция окон в троллейбусах типа МТБ имеет значительные прей- <
мущества по сравнению с прежней конструкцией окон троллейбусов. Бла- -
годаря свободному открыванию и закрыванию окон в троллейбусах МТБ 4
создается необходимая естественная вентиляция в летнее время года.
К недостаткам конструкции окон в троллейбусах типа МТБ относятся
сравнительно быстрое расшатывание оконных рамок в процессе эксплуата-
ции, недостаточный срок службы уплотнений направляющих элементов.
На троллейбусе ЗИУ-5 для входа И выхода пассажиров имеются две
двери поворотно-складного типа увеличенной ширины (около 1200 лл)
с электродвигательным приводом. Механизм открывания и закрывания
дверей (рис. 100) состоит из электрического двигателя (тип Г-21) /, червяч-
ного редуктора 5, левой 3 и правой 6 тяг, левого 2 и правого 7 рычагов и
коромысла 4. Коромысло насажено на вал червячного колеса редуктора.;
При включении электродвигателя коромысло будет поворачиваться по ча-
совой стрелке или против нее (в зависимости от направления вращения дви-
гателя). Одновременно будут поворачиваться рычаги 2 и 7, оси которых ,
являются одновременно осями внешних створок дверей. Длины рычагов
к тяг подобраны таким образом, чтобы угол поворота осей дверей составлял
около 90°. Крайние положения дверей (открыто — закрыто) фиксируются
концевыми выключателями, механически связанными с рычагом 7 и вклю-
194
ценными в электрическую цепь управления дверей. Управление открывани-
ем и закрыванием дверей осуществляется из кабины водителя. Напряже-
ние питания привода 24 в.	*
По обеим сторонам кузова имеются большие и. удобные для пассажи-
ров окна со световым проемом размером 1360 X 883 мм2, которые в верх-
ней части имеют по две открывающиеся форточки. Конструкция форто-
1
6 Рис. 100. Механизм открывания и закрывания дверей с электрическим
£	'	приводом троллейбуса типа ЗИУ-5
f чек, а также наличие, потолочных вентиляторов обеспечивает хорошую
^естественную вентиляцию пассажирского салона.
| В передней и задней частях кузова также имеются окна. На троллей-
^бусе ЗИУ-5 применяется стекло типа триплекс толщиной 5 мм.
|	§ 65. Оборудование цельнометаллического кузова
г.	и его окраска
Оборудование кузова троллейбуса разделяется на внутреннее и внеш-
нее. К внутреннему оборудованию относятся: пассажирские сидения, про-
юдольные потолочные поручни, вентиляторы, плафоны основного и запас-
Ьного освещения, кнопки звонка кондуктора, сидение кондуктора. Внешнее
‘ оборудование состоит из съемной лестницы, заднего борта, постамента
| для крепления токоприемников, резиновой дорожки на крыше, переднего
! и заднего буферов, маршрутных указателей, зеркала наблюдения.
В салоне троллейбуса МТБ-82Д установлены 16 двухместных пасса-
? жирских сидений, одно пятиместное и одно трехместное, а также одно сн-
едение для кондуктора, около входной двери. В кабине расположено св-
едение для водителя, смонтированное на специальной опоре, позволяющей
урегулировать положение сидения по высоте и в продольном направлении.
; Все сидения троллейбуса имеют мягкие подушки и спинки, изготов-
* ленные на деревянных рамках. Каркасы двухместных пассажирских сн-
едений выполнены из стальных труб. Изогнутая хромированная труба
верхней части каркаса образует поручень.
В подушках сидений установлены пружины в три ряда по специальному
^.разметочному шаблону. Пружины прикреплены к основанию подушки
s металлическими скобами. Спинки сидений не имеют пружин. Подушки и
о спинки сидений обтянуты текстовинитом ;(заменителем кожи).
г Для удобства стоящих пассажиров вдоль потолка пассажирского
; помещения троллейбуса укреплены в кронштейнах два потолочных поруч-
L ня. Поручни и кронштейны хромированы. Кронштейны прикреплены к
^металлическим дугам каркаса крыши;
Г В кузове смонтированы восемь потолочных вентиляторов для естествен-
ной вентиляции салона. Вентиляторы сообщаются с атмосферой при по-
i мощи цилиндрических чашек и отверстий в наружной обшивке крыши.
Освещение салона в вечернее время производится 14 лампами, р'азме-
j. ценными в потолочных плафонах, и двумя лампами запасного освещения,
^питаемыми от низковольтной цепи. Плафоны расположёны в отверстиях
внутренней обшивки потолка, на боковых ее частях.
£ 7*	.	195
Место кондуктора имеет металлическое ограждение. Перегородка,!
отделяющая кабину водителя от салона, также выполнена из металла. !
В левой нижней части перегородки кабины устроен люк, позволяющий |
осматривать и ремонтировать электрооборудование, установленное в ка-1
бине.	I
Лестница заднего борта, которой можно воспользоваться для подъема!
на крышу, изготовлена из труб, соединенных сваркой. Обе части лестницы —1
съемная и неподвижная — хромированы.	|
Резиновая крышевая дорожка имеет рифленую поверхность и приклее-•
на к наружной обшивке крыши. Для установки токоприемников и радио<:
реакторов к усиленным дугам каркаса крыши прикреплен специальный
постамент, представляющий собой сварную ферму из стальных профилей.;
На задней части крыши установлена лира, которая удерживает штанги ;
токоприемников в опущенном состоянии.
' Передний н задний буферы предохраняют кузов от случайных механи-J
ческих повреждений, а также имеют декоративное назначение. Оба бу-^
фера рессорного типа, соединены с рамой троллейбуса стальными крон-1
штейнами.	1
Маршрутные указатели расположены над лобовыми окнами кабины
и имеют три 'Просвета, выштампованных в наружной обшивке. В двух
крайних просветах размещаются указатели маршрута троллейбуса, а в >
среднем — номер маршрута. В вечернее время маршрутные указатели осве- 
щаются электрическими лампами. Со стороны кабины водителя просветы'-
маршрутных указателей закрыты щитками.	<
Для наблюдения за посадкой пассажиров и за обгоняющим транспор- j
том у окон водителя с наружной стороны установлены два зеркала на по- 4
воротных кронштейнах. Наличие в кабине водителя больших окон обеспе-
чивает хорошую видимость пути как впереди троллейбуса, так и по его
сторонам. Однако кабина занимает много места.
Перед сидением водителя расположено рулевое управление, а с пра-
вой стороны ‘— рычаг ручного тормоза. На полу перед сидением размеще-
ны педаль контроллера управления (с правой стороны) и тормозная педаль
(с левой стороны). На переднем борту установлен щиток с измерительными
приборами (амперметром, манометром, спидометром), необходимыми вы-
ключателями и сигнальными лампами. Все аппараты управления расположе-
ны в непосредственной близости от рабочего места водителя и легко дос-
тупны.
Для предохранения лобовых стекол от замерзания предусмотрены
специальные стеклообогреватели. В дождливую и снежную погоду лобовые ;
стекла кабины очищаются пневматическими стеклоочистителями.
В зимнее время кузов троллейбуса отапливается электрическими
печами, установленными под пассажирскими сидениями. В Москве и не- ;
которых других городах при капитальных ремонтах и модернизациитрол-;
лейбусов МТБ-82 они оборудуются отопительной системой с использова-
нием тепла, выделяемого пускотормозными сопротивлениями.
В салоне троллейбуса ЗИУ-5 установлены 20 комплектов мягких си-:
дений с подушками из губчатой резины, обшитых текстовинитом. В числе
сидений, смонтированных в кузове ЗИУ-5, имеются: 15 комплектов двух-
местных — шириной 880 мм, четыре комплекта полутораместных, помещен-
ных над выступами кожухов передних колес; один комплект одноместного
сидения, расположенного в задней части кузова. Кроме того, в салоне около
задней входной двери имеется одноместное сидение для кондуктора. - ч
В кузове установлены две кассы против передней и задней дверей
при эксплуатации троллейбусов без кондукторов.
> В кабине троллейбуса ЗИУ-5 установлено сидение для водителя, до-
пускающее возможность регулирования по высоте, в направлении продоль;
ной оси машины, а также изменения наклона по отношению к вертикаль-
ной оси.
196
Наряду с вентиляцией салона, осуществляемой посредством оконных
проемов- (о чем указывалось выше), в конструкции кузова ЗИУ-5 предус-
 мотрена возможность поступления атмосферного воздуха через два. пото-
лочных люка, открывающихся по ходу троллейбуса и навстречу, его дви-
' жению.
Кроме естественной вентиляции, пассажирский салон и кабина води-
, теля оборудованы принудительной вентиляцией и обогревом в холодное
время года. Для обогрева пассажирского помещения кузова используется
! тепло, выделяемое реостатами. Забираемый из салона воздух прогоняется
• при помощи специального вентилятора через пускотормозные сопротивле- 1
; ния. Затем нагретый воздух в зимнее время возвращается в салон для его
обогрева, а в летнее время выбрасывается под кузовом в атмосферу.
:	Пассажирский салон ЗИУ-5 оборудован электрическим освещением,
у арматура которого расположена вдоль овальной части потодда кузова
двумя непрерывными линиями.
> В лобовой части кузова имеются маршрутные указатели, габаритные
световые сигналы с цветными линзами, фары дальнего и ближнего света,
& передние указатели поворота троллейбуса. На задней стенке кузова раз-
мещены красные габаритные сигналы, задние указатели поворота и стоп-
< сигналу.
По обеим сторонам кабины установлены зеркала заднего вида, по-
зволяющие водителю наблюдать за посадкой и высадкой пассажиров, а
также за идущим позади троллейбуса транспортом.
Окраска придает троллейбусу ^привлекательный внешний вид и защи-
щает металлические поверхности от коррозии, а деревянные — от гние-
ния.
Лакокрасочные. покрытия троллейбуса должны обладать высокой
стойкостью с достаточной эластичностью пленки.
Окраска троллейбуса включает следующие основные операции: под-
• готовку окрашиваемых поверхностей, грунтовку, трехкратную шпаклевку,
первое покрытие, второе покрытие с разделкой тонов окраски, лакировку.
Каждая из этих операций состоит из более мелких, включая шлифовку
и сушку окрашенных поверхностей.
Подготовка поверхности заключается в тщательной очистке ее от
грязи, жира, ржавчины и окалины. Для свистки поверхности от ржавчины
и окалины применяют пескоструйные приспособления или химикаты, а
: при отсутствии их — наждачную бумагу или металлические щетки.
Грунтовку поверхности осуществляют предварительно на отдельных
листах обшивки, а затем на обшитом кузове. Более тщательную грунтовку
листов обшивки производят до их сборки.
Внутреннюю обшивку потолка и панелей, выполненную из пластмассы
или фанеры, а также деревянные детали пола, бруски и бобышки покры-
вают специальным лакомасляным грунтом.
После обшивки кузова грунтовочное покрытие наружной поверхности,
и особенно поврежденные места, зачищают наждачной шкуркой до полного
удаления царапин и других дефектов. По окончании зачистки поверхность
промывают уайт-спиритом и еще раз покрывают глифталевым грунтом.
Шпаклевку поверхности производят шпателем или резинкой с приме-
' нением специальной подмазки. После зачистки и подшпаклевки с поверх-
. ности кузова удаляют пыль. Вслед за этой операцией обшивку кузова по-
крывают так называемым выявительным слоем эмали. Дефекты и неровнос-
ти, выявившиеся после первого покрытия, еще раз шпаклюют.
После каждой из перечисленных операций поверхность кузова под-
вергают сушке. Затем кузов шлифуют наждачной шкуркой или пемзой.
По окончании шлифовки и удалении пыли кузов окрашивают последова-
тельно двумя слоями красителя. Окраску рекомендуется производить спе-
циальными краскораспылителями. После второго покрытия с разделкой
тонов и сушки целесообразно покрыть наружную поверхность кузова бес-
197
цветным лаком. Это улучшает отделку кузова и повышает срок службы
красителей.
Сушку кузова производят в специальных сушильных камерах или,
при их отсутствии, естественным путем — в теплом помещении. Помещение
для окраски и сушки кузова оборудуется хорошей вентиляцией и должно
быть свободно от пыли.
При окраске троллейбуса распылением окна кузова обычно защища-
ют деревянными щитами, а полированные и хромированные детали покры-
вают специальной липкой бумагой.
В процессе эксплуатации и ремонта приходится производить полную
перекраску, а также частичную подкраску обшивки троллейбуса, его обору<
дования и агрегатов.
Раздел четвертый
ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ТРОЛЛЕЙБУСОВ
f	Глава XVI
F ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
.	§ 66, Назначение и классификация пневматического
,	оборудования
£ Для приведения в действие механических тормозов троллейбусов
^наибольшее распространение получила система пневматического привода
| с использованием энергии сжатого воздуха. Кроме привода тормозов, энер-
‘ гия сжатого воздуха используется также для открывания и закрывания
 дверей, облегчения усилий водителя при воздействии на рулевое управле-
... ние, приведения в действие стеклоочистителя и пневматической подвески.
:	За последние годы появились образцы подвижного состава электро-
| транспорта, где используются чисто электрические или электромагнитные
; приводы тормозов, дверей и других видов вспомогательных приборов обслу-
; живания троллейбуса без применения сжатого воздуха и, следовательно,
f пневматического оборудования.	?	'
р При пневматической системе приводов сжатие воздуха осуществляется
j при помощи компрессора, специально устанавливаемого на троллейбусе.
В этом случае предусматривается система пневматического оборудования,
| в которой аккумулируется и распределяется сжатый воздух, а в ряде ап-
ларатов его энергия преобразуется в механическую для приведения в дейст-
* вие тормозных устройств и других механизмов.
Применяемое на современных троллейбусах пневматическое оборудо-
< .вание разделяется на три группы: а) напорная система; б) тормозная си-
> стема; в) механизмы обслуживания кузова и рулевого управления.
с. Напорная система производит сжатие воздуха, его очистку и акку-
k аудирование. Она состоит из компрессора, регулятора давления, предохра-
;; нмтелъного клапана, обратного клапана, воздухоочистителей и воздушных
< резервуаров. В состав тормозной системы входят тормозной кран и тормоз-
ные камеры или тормозные цилиндры. К механизмам обслуживания, кузова
• относятся: пневматические и электропневматические механизмы откры-
 вания и закрывания дверей, пневматические распределительные краны
и электрические переключатели управления дверями (краны водителя),
пневматические краны и электропневматические выключатели входных
• дверей (краны кондуктора), пневматические и электрические стеклоочис-
тители и др. В троллейбусах типа ЗИУ-5 к потребителям сжатого воз-
духа относится и усилитель рулевого управления. Изготовлен также опыт-
ный образец машины с пневматической’подвеской (ЗИУ-9).
199
Производство пневматического оборудования для отечественных трол^
лейбусов впервые было освоено Ярославским автомобильным заводом в
1936 г. В настоящее время пневматическое оборудование выпускают многие
советские предприятия как для нужд автомобильного транспорта, так »
для троллейбусов.
Для выработки сжатого воздуха служит компрессор, который приво- ,
дится в действие электрическим двигателем. Воздух, нагнетаемый компрес-
сором, аккумулируется в специальных резервуарах.
Наличие резервуаров со сжатым воздухом создает условия для прерыв-=
ной работы компрессора, т. е. периодического его включения и выключе-j
ния. Прерывная работа компрессора увеличивает срок службы его дета-11
лей и позволяет, периодически охлаждать агрегат.	
Двигатель компрессора включается и выключается автоматически при <
помощи специального аппарата, называемого регулятором давления или1
автоматом компрессора АК.
Состав и назначение других пневматических аппаратов описаны ниже 
при разборе схем пневматического оборудования различных типов трол-
лейбусов.
§ 67. Схемы соединения и состав пневматического оборудования.
В схеме пневматического оборудования троллейбусов МТБ-82
(рис. 101) засасывание воздуха в компрессор 38 производится через возду<
хоочиститель 37. Трехцилиндровый компрессор 38 приводится в действие
Рис. 101. Схема соединений пневматического оборудования троллейбусов МТБ-82
электродвигателем последовательного возбуждения. Для предохранения
пневматической системы от чрезмерного давления около головки компрес-
сора установлен предохранительный клапан 40. Здесь же расположен
обратный клапан 20. Воздух, нагнетаемый в резервуары, очищается от
масла маслоотборным фильтром 39. Сжатый воздух от компрессора в ре-
зервуар 19 подается по трубопроводу 42, а в резервуар 45 — по трубопро-
воду 48. На резервуаре 19 установлен кран 18 для отбора воздуха. Резер-
вуар 45 снабжен спускным краном 44. Из резервуара 45 по трубопроводу
41 воздух поступает к крестовине 34, откуда он направляется по трубопро-
воду 36 к тормозному крану 35, по трубопроводу 22 — к тройнику 21 и
по трубопроводу 24 — к крестовине 3. От тормозного крана по трубопро^
200
водам 33 и 43 сжатый воз-
дух при торможении пр-
еступает в задние тормоз-
ные камеры 46 и 41 и пе-
редние тормозные камеры
31 и 32. Полость тормоз-
ного крана соединена тру-
бопроводом 30 с маномет-
ром 1.
От тройника 21 по тру-
бопроводам 7 и 16 воздух
поступает к цилиндрам
дверных механизмов 9 и
! 14. Трубопровод 16 по-
средством тройника 15 сое-
динен с трубопроводом 12,
подводящим сжатый воз-
: дух к крану 11 выключе-
. ния дверей, расположенно-
му у места кондуктора.
; Кран 11 снабжен трубкой
17, соединяющей его по-
лость с атмосферой. Трубо-
провод 10 сообщает кран
11 с краном 6управления
дверями, расположенным
в кабине водителя. Трубо-
проводы 8 и 13 соединяют
кран 6 с дверными механи-
змами 9 и 14. По трубопро-
воду 23 к крану 6 подается
сжатый возух от магистра-
ли 25.
Рукоятка крана уп-
, равления дверями и кра-
на кондуктора могут зани-
i мать различные положе-
; ния. Каждому из положе-
ний рукояток соответствует
 вполне определенное поло-
 жение передней и задней
; дверей кузова.
От крестовины 3 по
^трубопроводу 5 сжатый
J воздух подходит к регуля-
' тору давления 4, а по
трубке 2 — к манометру
t 1. Магистраль 25 подает
I- воздух к двум механизмам
привода стеклоочистителей
26 и 29 посредством вен-
тилей 27 и 28.
Пневматическая систе-
ма троллейбуса ЗИУ-5
обеспечивает работу меха-
нических тормозов и уси-
лителя рулевого управле-
ния. В состав пневмати-
Рис. 102. Схема соединений пневматического оборудования троллейбуса ЗИУ-5
201
ческого оборудования ЗИУ-5 входит (см. схему, приведенную на рис. 102):
одноступенчатый компрессор типа ЭК-4 с воздушным охлаждением 10,/
приводимый в действие электродвигателем типа ДК-408А (компрессор:
типа ЭК-4 установлен взамен компрессора ЯТБ-1 из-за недостаточной про-
изводительности последнего); три резервуара 8 емкостью по 25 л каждый;-,
регулятор давления типа АК-11 или автомат компрессора 4\ предохрани-
тельный клапан //; обратный клапан 9; сдвоенный тормозной кран 6 типа
ЗИЛ-127; два передних и два задних тормозных цилиндра 7 и 7'; воздухо-
распределители 5 пневматического усилителя рулевого управления; ци-
линдр / пневматического усилителя рулевого управления типа ЯАЗ-214;
резервуар 2 пневматического усилителя; двухстрелочный манометр 3 сжа-
того воздуха и воздухопроводы пневматической системы.
Пневматическая.схема и оборудование троллейбуса ЗИУ-5 существенно
отличается от пневматического оборудования МТБ-82. Здесь, например,

отсутствуют пневматические приводы стеклоочистителей (они заменены
электрическими), пневматические механизмы открывания и закрывания
дверей (заменены'электрическими), установлен пневматический усилитель
рулевого управления.
Сжатый воздух, вырабатываемый компрессором, нагнетается в три-
последовательно соединенных резервуара. Из резервуаров воздух подво-
дится к сдвоенному тормозному крану и другим потребителям. Сдвоенный
тормозной кран подает воздух в передние и задние тормозные цилиндры.
Один из воздухопроводов, отходящих от тормозного крана,
присоединяется





к двухстрелочному манометру, позволяющему контролировать давление,
воздуха как в напорной системе (в резервуарах), так и в тормозных ци-
линдрах.
Как видно из схемы,' компрессор снабжен предохранительным и обрат-
ным клапанами.	-
В пневматической системе троллейбуса ЗИУ-5, в отлцчие от троллей-’
бусов других типов, вместо тормозных камер применены, как указано
выше, тормозные цилиндры. .
Нормальная работа всех пневматических и электропневматических ап-
паратов и их правильное взаимодействие зависят от строгого соблюдения
технических требований на их монтаж и регулировку. Проверка выпол-
нения технических требований осуществляется путем испытания пневма-
тической системы, проводимой как на новом троллейбусе, так и после соот-
ветствующих ремонтов. Так, на троллейбусе ЗИУ-5 при испытании пневма-
тической системы к ней предъявляются следующие основные требования:
1)	наибольшие значения рабочего давления должны находиться в пре-
делах 0,65±0,05 Мн/м2 (6,5±0,5 ат)',	'
2)	герметичность соединения системы муфтами, ниппелями, тройни-
ками, угольниками и прочим должна проверяться на слух, покрытием
мыльной водой и наблюдением за перепадом давления, который при
0,65 Мн/м2 (6,5 ат) не должен превышать 0,1 Мн/м2 (Г ат) в течение
30 мин\
3)	автоматический регулятор давления должен отключать компрессор
при давлении в системе 0,65 Мн/м2 (6,5 ат) и включать'его при 0,5 Мн/м2
(5 ат), т. е. перепад давления должен находиться в пределах до 0,15 Мн/м2
(1,5 ат)\
4)	предохранительный клапан должен открывать выход сжатому воз-
духу в атмосферу при давлении 0,8 Мн/м2 (8 ат)',
5)	при затормаживании колесных тормозов выход штоков не должен
превосходить в передних цилиндрах 25 мм и в задних — 30 мм. При сбра-
сывании тормозной педали воздух из тормозных цилиндров должен вы-
ходить в течение времени, не превышающем 1,5 сек.
Значительный интерес представляет пневматическая система троллей-
буса ЗИУ-9. Источником питания потребителей сжатым воздухом является
двухцилиндровый одноступенчатый компрессор конструкции завода
202
' им. Урицкого. В сравнении с компрессором ЭК-4, устанавливаемым на трол-
лейбусах типа ЗЙУ-5, новый компрессор имеет в два раза меньший вес
|при той же производительности (380 л!мин при п ~ 1250 об/мин коленча-
того вала). Тормозные цилиндры передних и задних колес троллейбуса
ЗИУ-9 имеют раздельное питание через двухсекционный тормозной кран,
причем каждая секция сообщается с одним из двух резервуаров. Кроме
того, каждый резервуар отделен от остальной системы обратным клапаном.
В этом случае при выходе из строя какого-либо элемента напорной систе-
< мы (например, обрыв трубопровода между -компрессором и резервуарами)
> тормозная система будет иметь собственный аварийный запас воздуха,
г Кроме того, повреждение системы пневмоснабжения передних тормозных
; устройств не лишит возможности использования задних и наоборот. Это
в значительной степени повышает безопасность движения. Кроме того,
г в системе устанавливается противозамораживатель.
Система питания пневматической подвески троллейбуса ЗИУ-9 состоит
из двух резервуаров, редукционного клапана, трех регуляторов уровня
- пола, обратных клапанов задней подвески, изолирующего клапана перед-
f ней подвески, который служит для предотвращения перетекания воздуха
С из одного элемента в другой, а также запирания передней подвески в слу-
j чае повреждения пневмосистемы. Указанные элементы подвески поддер-
живают уровень пола относительно дорожного покрытия постоянным, не-
зависимо от статической нагрузки.
§ 68. Воздухопроводы
По воздухопроводам пневматической системы сжатый воздух подается
от компрессора к резервуарам, от резервуаров — к тормозному крану и к
тормозным камерам, или тормозным цилиндрам, а также к приводам меха-
низмов обслуживания кузова (дверных устройств, стеклоочистителей и т. д.)
и рулевого управления.
К воздухопроводам пневматической системы предъявляются требова-
ния надежности и герметичности соединений, удобства размещения на
раме и кузове, стойкости против коррозии и замерзаний в зимнее время.
В пневматической системе троллейбусов применяются.медные и сталь-
ные трубопроводы, а также резиновые шланги.
Медные трубопроводы обладают большей гибкостью, чем стальные,
высокой антикоррозионностью и лучше обеспечивают герметичность в
условиях тряски, возникающей при движении троллейбуса. Однако в целях
экономии цветного металла медные трубопроводы в большинстве случаев
заменяются стальными. Медные трубопроводы устанавливают лишь в наи-
более ответственных местах, где коррозия может вывести из строя аппарат
или где требуются большие изгибы трубопроводов.
Резиновые шланги применяются для соединения трубопроводов пнев-
матической системы с аппаратами, меняющими свое положение относитель-
но рамы (например, с передними тормозными камерами или цилиндрами),
а также с аппаратами, работающими под электрическим напряжением
(например, с регулятором давления), в целях их электрической изоляции.
Трубопроводы имеют разный диаметр в зависимости от количества
воздуха, которое необходимо пропустить в единицу времени. Для соедине-
ния пневматического оборудования в троллейбусах отечественного, произ-
водства применяются трубопроводы следующих диаметров: 14—12 мм;
' 10—8 мм и 6—4 мм. В целях предотвращения вибраций и нарушения сое-
динений трубки воздуховодов закрепляются по месту их прокладки.
Для соединения воздухопроводов применяются муфты, угольники,
тройники, крестовины и специальные гайки. Не допускается применение
 ниток, концов или сурика для достижения герметичности резьбовых соедине-
ний. Все резьбовые соединения арматуры и муфт смазываются. После
монтажа трубопроводов, гибких шлангов и других аппаратов пневматиче-
ской системы они тщательно очищаются от грязи и пыли и продуваются.
203
Воздухопроводы и их соединения бывают причиной нарушения нор-
мальной работы пневматической системы в троллейбусах вследствие утечки
воздуха или замерзания в них влаги в зимнее время.
Замерзание конденсата в воздухопроводах, а также в некоторых пневма-
тических приборах может привести к нарушению нормального действия
системы и простою троллейбуса. Вода, замерзшая в воздухопроводе, сое-
диняющем компрессор с резервуаром, вызывает продолжительную работу
компрессора и его перегрев, так как воздух не поступает в резервуар и
регулятор давления не работает. В ряде случаев замерзание воды приводит
к разрушению трубопроводов пневматической системы. Если оказывается
замороженной система, подающая сжатый воздух к тормозному оборудо-
ванию, то действие пневматического тормоза прекращается и т. д.
Для предотвращения замерзания пневматической системы около ком-
прессора иногда устанавливают прибор, насыщающий засасываемый
воздух парами спирта. Однако это не всегда дает ожидаемые результаты.
Весьма важным способом, предотвращающим замерзание пневматиче-
ской системы, является правильное расположение трубопроводов с укло-
ном в одну сторону. Во избежание скопления и замерзания влаги в возду-
хопроводах устраиваются компенсационные кольца. Хорошая подготовка
системы к работе в зимних условиях и своевременное проведение профилак-
тического обслуживания являются обязательным условием ее надежной
эксплуатации. Под хорошей подготовкой пневматической системы подра-
зумеваются в первую очередь тщательная продувка и очистка воздухопро-
водов от грязи и влаги. Необходимо внимательно следить з’а исправным
состоянием пневматической системы, одновременностью срабатывания
сливных краников воздушных резервуаров, систематически выпускать на-
копившуюся влагу из системы и продувать ее сжатым воздухом.
Утечка воздуха в местах соединения трубопроводов и в отдельных ме-
ханизмах пневматического оборудования вызывает повышенный расход воз-
духа и, следовательно, более длительную работу компрессоров. Частые
и длительные включения компрессора приводят к преждевременному его
износу, а иногда к значительному перегреву и перегрузке, которая может
вызвать поломку коленчатого вала, повреждение гильз цилиндров и дру-
гих деталей компрессора. При возникновении повышенного расхода воз-
духа выявляют причины и места его утечки. До устранения причин по-
вышенного расхода воздуха эксплуатировать троллейбус не рекомендуется.
Глава XVII
КОМПРЕССОРЫ
§ 69. Принцип действия и классификация компрессоров
Компрессорами называются машины, сжимающие атмосферный воздух
до необходимого давления. В свяви с тем, что потребность в сжатом Воз-
духе на троллейбусе невелика, на них устанавливаются преимущественно
поршневые компрессоры.
Сжатие воздуха в поршневых компрессорах производится поршнем,
совершающим возвратно-поступательные движения внутри цилиндра.
Известно, что состояние газа определяется
удельным объемом (объем 1 кг или 1 кг газа),
давлением в н/м2 (кГ/см2) и температурой. Про-
цессы изменения состояния газа в цилиндре
компрессора происходят в следующем порядке:
1) впуск атмосферного воздуха в полость цилин-
дра (при движении поршня от верхней до ниж-
ней мертвой точки); 2) сжатие атмосферного
воздуха в полости цилиндра (при движении
поршня к верхней мертвой точке); 3) выпуск
сжатого воздуха из полости цилиндра в резер-
вуары (при движении поршня в зоне верхней
мертвой точки).
На рис. 103 приведена схема действия од-
ноступенчатого поршневого компрессора. Воз-
вратно-поступательное движение поршня 1
внутри цилиндра 7 осуществляются коленчатым
валом 8 при помощи шатуна 9. При движении
поршня вниз в полости цилиндра образуется
разреженное пространство, в результате чего
преодолевается усилие пружины 6 и открыва-
ется впускной клапан 5. Через него поступает
атмосферный воздух, заполняющий объем ци-
линдра, освобожденный поршнем. При обратном
движении поршня (вверх) поступивший из
Рис. 103. Схема действия
одноступенчатого поршне-
вого компрессора
атмосферы воздух сжимается, преодолевает при
определенном давлении
усилие пружины 3 наоткрывает выпускной клапан 2. Сжатый воздух
через этот клапан направляется в трубопровод 4 и далее в резер-
вуары.
Современные поршневые компрессоры классифицируются по следую-
щим признакам: числу ступеней сжатия воздуха; способу действия поршня;
количеству цилиндров; конструкции соединения с электродвигателем.
В зависимости от давления воздуха и конструкции компрессоры бы-
вают: .
а)	одноступенчатые', у которых воздух после первого сжатия подается
из цилиндра непосредственно в резервуар;
б)	двухступенчатые, у которых воздух после первого сжатия нагне-
тается из одного цилиндра (низкого давления) в другой (высокого давле-
ния), »а затем подается в резервуар;
в)	многоступенчатые.
В современных троллейбусах применяются исключительно односту-
пенчатые компрессоры, подающие воздух в систему после одной ступени
сжатия.
205
Компрессоры могут иметь различное количество цилиндров — от одного
до нескольких. В отечественных троллейбусах применяются двух- и трех-
цилиндровыё компрессоры.
В зависимости от конструкции соединения с электродвигателем ком-
прессоры разделяются на четыре вида:
1)	соединенные с электродвигателем при помощи муфты;
2)	непосредственно соединенные с электродвигателем одним общим
валом (мотор-компрессоры в одном блоке);
3)	соединенные с электродвигателем шестеренной передачей;
4)	соединенные с электродвигателем ременной передачей.
На троллейбусах применяются преимущественно первые два вида
компрессоров.
§ 70. Определение расхода воздуха в системе и расчет
производительности компрессора
Задача расчета действительного расхода воздуха в системе пневмати-
ческого оборудования троллейбуса является трудной вследствие отсутствия
закономерности (по времени и интенсивности) приведения в действие тор-
мозных приборов, а также приборов обслуживания кузова и рулевого уп-
равления; сложности конфигурации приборов пневматического оборудова-
ния, применяемых на троллейбусах и т. д. Поэтому приведенная ниже ме-
тодика определения расхода воздуха является весьма упрощенной и позво-
ляет получить лишь грубо приближенные результаты.
Основными потребителями сжатого воздуха в троллейбусе являются
приводы тормозных механизмов и механизмов открывания и. закрыванйя
дверей, а также привод пневматического усилителя рулевого управления.
Они потребляют 90—95% общего количества расходуемого воздуха. По-
этому для определения общего расхода воздуха достаточно установить рас-
ход его в тормозных цилиндрах, приводных механизмах дверей и цилиндре
пневматического усилителя руля (если последний применяется).
Расход воздуха в тормозных камерах или тормозных цилиндрах ко-
лесных тормозных устройств, а также в цилиндре стояночного тормоза
зависит от количества воздуха, потребляемого на одно торможение, и от
числа торможений в единицу времени.
Если известно количество тормозных камер или цилиндров, установ-
ленных на троллейбусе, рабочие объемы и давление в этих приводных
механизмах, то можно определить расход воздуха сначала на одно тормо-
жение тем или иным видом тормоза, а затем на соответствующее количество
торможений в единицу времени.
Объем полости тормозного цилиндра, обусловленный величиной хода
поршня	(
V = Sf,	’ . (299)
где S — площадь поршня, м3 (см*);
f—ход поршня, м (см).
Вес воздуха в этом объеме
G = ~.	(300)
где р — давление воздуха;
R — газовая постоянная (для воздуха R = 29);
- Т — абсолютная температура воздуха.
Приближенно общий расход воздуха на одно торможение, колесными
тормозными устройствами
+	(301)
где Gt — расход воздуха на одно наполнение тормозного цилиндра пе-
реднего колеса, кг;
206
G2—расход воздуха на одно наполнение, тормозного цилиндра зад-
него колеса, кг;
Ki и «2 — количество передних и задних колес, имеющих пневматиче-
ские приводы тормозных устройств.
Подсчет расхода воздуха для тормозных камер принципиально ведется
так же, как и для тормозных цилиндров. Практически в этом случае встре-
чается затруднение при определении площади диафрагмы, поскольку она
является переменной величиной.
Для тормозных камер, применяемых на современных троллейбусах
МТБ, расход воздуха поданным испытаниям составляет: на одну переднюю
тормозную камеру (<?i) — около 0,0025 кг, на одну заднюю тормозную ка-
меру (Ог) около 0,0050 кг.
При наличии пневматического привода у стояночного центрального
тормоза расход воздуха на одно торможение при оттормаживании (когда
затормаживание производится при помощи силы пружины) составляет
G; = kG3,	(302)
где <?а — расход воздуха на одно наполнение тормозного цилиндра стояноч-
ного тормоза, кг;
к — количество тормозных цилиндров у стояночного тормоза.
Приведенный ориентировочный расчет потребности воздуха на одно
торможение не учитывает дополнительного’расхода на заполнение подводя-
щих трубопроводов. Однако эта погрешность, как по'казали опыты, в
достаточной степени компенсируется тем, что полного заполнения механиз-
мов торможения в обычных условиях не происходит. Расчетная величина
выхода штока (хода поршня в тормозном цилиндре или прогиба диафрагмы
в тормозной камере) возможна только при полном износе накладок тормоз-
ных колодок, допускаемом техническими условиями; во всех же остальных
случаях, т. е. до износа накладок, выход штока будет соответственно мень-
ше. Следовательно, и фактическое заполнение воздухом тормозных меха-
низмов в обычных условиях будет значительно меньше.
Для определения расхода воздуха на торможение в единицу времени
необходимо знать количество торможений служебным и стояночным цент-
ральными тормозами за соответствующий отрезок времени, которое опре-
деляется условиями движения в данном городе, или, точнее, на данном
маршруте. Для каждого конкретного случая необходимо знать примерное
число торможений в единицу времени. Например, для троллейбусного
движения в Москве количество торможений служебным пневматическим
тормозом можно принять равным в среднем от 0,8 до 1,1 в минуту.
Если количество служебных торможений в минуту обозначить через п,
а приведение в действие стояночного тормоза через п', то расход воздуха
в приводах тормозных устройств составит:
G? =	k^G?)п'кО3 кг/мин.	(303)
Общее потребление воздуха приводными механизмами открывания и
закрывания дверей зависит от количества воздуха, необходимого для закры-
вания и открывания дверей, и частоты остановок троллейбуса в единицу
времени.
Следовательно, расход воздуха в дверных приводных механизмах в
единицу- времени аналогично предыдущему:
= iGiK',	(304)
где i — количество открывания и закрывания дверей в минуту;
G4 — расход воздуха на один приводной механизм двери;
к' — число приводных механизмов открывания и закрывания 'дверей.
Как видно из формулы, для аналитического определения расхода
воздуха на каждое отдельное открывание двери потребовалось бы вычис-
лять объем цилиндра, его головки и подводящих трубопроводов. Ввиду
207
сложной конфигурации рабочей полости цилиндра и головки такое вы- '
числение затруднительно. Поэтому расход воздуха на отдельное открыва- '
ние двери проще определять опытным путем.
Соответствующим испытанием установлено, что дверной механизм,
имеющийся на троллейбусе МТБ, на одно открывание и закрывание двери
расходует около 0,014 кг воздуха.
Расход, воздуха Gp в приводном механизме пневматического усилителя
рулевого управления зависит от объема цилиндра усилителя, количества
и радиусов поворотов дороги, по которой движется троллейбус, условий
движения, обусловливаемых необходимостью объездов, обгонов и т. д.
Этот расход в течение минуты может определяться также по формуле:
Gp ~ тк"Сь кг!мин,	(305)
где G6 — расход воздуха на одно наполнение приводного цилиндра руле- 4
вого управления, кг\
к" — количество цилиндров в приводном механизме;
т — количество наполнений сжатым воздухом приводного механизма
рулевого управления в минуту.
В процессе движения троллейбуса возникает частая, а в некоторых
случаях практически непрерывная необходимость поворота управляемых
колес в правую или левую сторону с различной интенсивностью. Поэтому
аналитическое определение расхода воздуха и в этом случае весьма затруд-
нительно и проще может быть выполнено опытным путем.
Полный расход воздуха в пневматической системе троллейбуса соста-
вит:
0с = Ст + ед + 6р,	(306)
Длительная непрерывная работа или частые включения компрессора
приводят к его перегреву и преждевременному выходу из строя. Чтобы
избежать этого и обеспечить, с одной стороны, необходимый резерв на
случай повышенного расхода воздуха в системе, а с другой стороны, нор-
мальную работу компрессора с соответствующими перерывами, его произ-
водительность выбирают в 3—5 раз больше расчетного значения расхода
воздуха в системе. Для аккумулирования сжатого воздуха предусматрива-
ют специальные резервуары. Таким образом, производительность компрес-
сора GK должна быть не менее (34-5) Gc.
Для перевода количества расходуемого воздуха в объемное измерение
(при удельном весе воздуха 1,3 кг/м3) пользуются уравнением:
VK = 1000-^- л/мин.
1,3
По объему потребного воздуха можно установить основные размеры
компрессора.
Если бы не было потерь, обусловленных вредным пространством ци-
линдра, пропуском в поршневых кольцах и клапанах, нагревом воздуха
в цилиндрах и пр., то соотношение производительности компрессора и его
основных размеров определилось бы формулой:
JZK =	л/миНг	(307)
где d — диаметр поршня, дм\
/пор— ход поршня, дм\
пк — скорость вращения коленчатого вала компрессора в минуту;
i — число поршней.
Для определения эффективной производительности компрессора в фор-
мулу (307) вводят объемный к. п. д. X, равный 0,70—0,75.
Тогда
. п42/порлк{ .	/’ЧЛЯ\
VK — X---------- л!мин.	(оОо)
208
§ 71.	Конструкция трехцилиндрового компрессора троллейбуса
Трехцилиндровый компрессор, изготовляемый вагоностроительным за-
водом им. Урицкого, применяется на троллейбусах МТБ-82Д. Этот тип
компрессора — поршневой, трехцилиндровый, с воздушным охлаждени-
ем — имеет одну ступень сжатия и один клапан на цилиндре. Его соеди-
нение с электродвигателем компрессора осуществляется при помощи спе-
циальной эластичной муфты. Упругость соединения обеспечивается рези-
новыми втулками, надетыми на стальные пальцы соединительной муфты.
Производительность компрессора составляет 200 л!мин при средней ско-
рости вращения коленчатого вала 1200 об(мин; диаметр каждого из ци-
линдров равен 55 мм; ход поршня — 38 мм; мощность электродвигателя
типа ДК-653А — 1,9 кет; скорость вращения 1375 об/мин при напряжении
в сети 600 в.
Атмосферный воздух через воздухоочиститель 14 (рис. 104) поступает
в канал 3, опоясывающий все три цилиндра компрессора. При вращении
коленчатого вала 1 поршням сообщается возвратно-поступательное дви-
жение. При перемещении поршня 2 вниз выпускной клапан 9 под действием
пружины 8 закрывается, и в рабочей полости цилиндра 6 образуется
разреженное пространство (вакуум). В нижнем положении поршня откры-
ваются отверстия 4, расположенные по окружности гильзы 5, через которые
из канала 3 воздух устремляется в разреженное пространство полости
цилиндра.
При обратном движении поршня (вверх) поступивший в рабочую по-
лость цилиндра воздух сжимается. Достигнув некоторого давления, сжа-
тый воздух преодолевает усилие пружины 8, открывает выпускной клапан 9
и выходит в полость 7 головки блока 10. Из этой полости через канал 13
и трубопровод 12 сжатый воздух поступает в резервуар.
Блок цилиндра 4 компрессора отливается из алюминиевого сплава
или чугуна и обрабатывается в специальных приспособлениях.
В цилиндрах блока запрессованы стальные гильзы 5, каждая из ко-
торых' имеет по восемь отверстий 4 для засасывания воздуха в рабочую
полость. В тело блока цилиндров ввернуто восемь стальных шпилек, при
помощи которых крепится головка блока.
Алюминиевая или чугунная головка блока 10 имеет внутри полость 7,
куда поступает сжатый воздух из цилиндра. Для увеличения охлаждения
поверхность головки, как и блока цилиндра, делается ребристой.
В головке блока имеются три отверстия с резьбой по верхним, и ниж-
ним краям для размещения выпускных клапанов. По нижнему краю в каж-
дое отверстие головки ввернуто седло клапана, изготовляемое из стали.
Собственно клапан представляет собой стальную пластинку, хорошо при-
тертую к седлу. Пластинчатый клапан постоянно прижимается к седлу
пружиной 8, расположенной на направляющем хвостовике пробки, ввер-
нутой в отверстие по верхнему краю головки. Между головкой блока и
пробками установлены шайбы из красной меди, а между блоком цилиндров
и головкой блока— железоасбестовая прокладка.
Головка блока имеет восемь отверстий для установки ее на шпильке
в теле блока цилиндров. Посредством штуцера внутренняя полость головки
присоединяется к воздухопроводу 12.
Ход пластинчатого клапана при его открывании ограничивается ниж-
ним концом пробки и должен находиться в пределах 0,75—1,25 мм. Седло
выпускного клапана, ввернутое в головку, не должно выступать за ниж-
нюю полость головки блока. В собранном виде головка испытывается на
воздухонепроницаемость под давлением 0,8 Мн/м2 (8 кГ/см2).
Чугунный поршень 2 компрессора соединен с верхней головкой шатуна
посредством поршневого пальца, изготовляемого из стали. Поршневой
палец закреплен в отверстии поршня стопором. Для уменьшения трения
между поршневым пальцем и верхней головкой в нее запрессовывают брон-
209
Рис. 104. Конструкция трехцилиндрового компрессора типа ЯТБ-1, применяемого на троллейбусах
МТБ-82Д и ЗИУ-5
Рис. 105. Принципиаль-
ная схема действия мас-
ляного насоса компрес-
сора ЯТБ-1
зовую втулку, имеющую отверстие и канавку для смазки. На каждом
поршне установлены два компрессорных и два маслосъемных кольца.
Нижняя головка шатуна соединена с шейкой коленчатого вала при
помощи крышки и болтов. Для надежности соединения корончатые гайки
шатунных болтов снабжены шплинтами. Отверстие нижней головки шату-
на заливают баббитом и затем растачивают.
Коленчатый вал трехцилиндрового компрессора завода им. Урицкого
изготовлен способом горячей штамповки из конструкционной стали марки
ст. 45. В теле коленчатого вала имеются каналы для прохождения смазки,
нагнетаемой масляным насосом. Вал установлен на двух опорах, снабжен-
ных шариковыми подшипниками.
Картер. компрессора и нижнюю крышку отливают из алюминиевого
сплава или чугуна. Для увеличения прочности нижнюю крышку иногда
изготовляют из стали.
Масляный насос шестеренного типа обеспе-
чивает смазку компрессора под давлением. Кор-
пус масляного насоса прикреплен к картеру ком-
прессора. Насос приводится в действие коленча-
тым валом через зубчатую передачу. Схема дей-
ствия масляного насоса приведена на рис. 105.
По трубопроводу 1 масло подводится к шестер-
ням 2 и 3, вращающимся в указанных на схеме
направлениях. Заполняя промежутки между зубь-
ями обеих шестерен, масло увлекается'в направ-
лении их вращения и с силой выбрасывается в
полость 4 и далее в маслопровод 5. Для нормаль-
ной работы такого насоса зазоры между торцами
шестерен и плоскостями корпуса и крышки, а так-
же зазоры по окружности зубьев и корпуса не
должны превышать. определенных значений.
На рис. 106 приведена конструкция масляного насоса. На коленчатом
валу компрессора насажена ведущая цилиндрическая шестерня 1 со спи-
ральными зубьями, которая находится в зацеплении с ведомой промежуточ-
ной шестерней 4. Ведомая шестерня 4 сидит на одном вдду с ведущей шес-
тёрней 2 масляного насоса, имеющей прямые зубья. Ведущая шестерня 2
вращает вторую ведомую шестерню 3 масляного насоса. Масло нагнетается
шестернями 2 и 3 при их вращении.
В корпусе 6 к масляному насосу подходят два канала. Один канал —
всасывающий 9 — идет из нижней части картера, а второй — нагнетатель-
ный 7 — направлен вверх. Отверстия в корпусе насоса, необходимые при
сверлении каналов, закрыты пробками 5 и 10.
При вращении шестерен масло захватывается зубьями, проходит по
окружности корпуса и выбрасывается в нагнетательйый канал. В верхней
части крышки нагнетательный канал выходит к картеру компрессора, к
маслораспределительным кольцам 1'1 (см. рис. 104), запрессованным в кар-
тер, и к шейке коленчатого вала.
Через маслораспределительные кольца масло проходит в канал колен-
чатого вала, а затем поступает к шатунным подшипникам и через каналы
в шатунах — к поршневым кольцам.
К нагнетательному каналу присоединен редукционный клапан 8 (см.
рис. 106), ввернутый внутрь корпуса масляного насоса. Этот клапан отре-
гулирован таким образом, что при достижении определенного давления в
нагнетательном канале клапан открывается и излишнее масло стекает в
картер. При этом уменьшается давление в нагнетательном канале и систе-
ма предохраняется от чрезмерного количества масла. Обычно редукцион-
ный клапан регулируют на давление 0,12—0,17 Мн/м2 (1,2—1,7 кГ/см2)
(при нагретом компрессоре). Для проверки давления масла в нагнетатель-
ном канале в корпусе масляного насоса имеется пробка 10.
211
Смазку компрессора производят компрессорным маслом марки 12М
(ГОСТ 1861—54), а при температуре ниже минус 10° — индустриальным
маслом марки 12 или веретенным 2 (ГОСТ 1707—51). Уровень масла дол-
жен достигать цилиндрического конца контрольной пробки маслоналивного
отверстия в картере компрессора.
При нормальной работе компрессора со скоростью вращения коленча-
того вала 1200 об/мин температура головки блока не должна превышать
температуру окружающего воздуха более чем на 100° С, а температуру
масла в картере — более чем на 50° С.
Рис. 106. Устройство масляного насоса трехцилиндрового ком-
прессора ЯТБ-1
§ 72.	Недостатки поршневых компрессоров и способы
их устранения
К общим недостаткам поршневых компрессоров, применяемых на сов-
ременных троллейбусах, относятся: недостаточно устойчивая производи-
тельность; значительный нагрев при работе; низкая износостойкость от-
дельных деталей (коленчатого вала, поршневой группы); пропуск масла
в пневматическую систему при некотором износе колец и гильз.
Значительный нагрев компрессора, как правило, происходит вследст-
вие относительного быстрого падения производительности (по мере из-
носа деталей); замерзания трубопровода, подающего воздух из компрессора
в резервуары; недостаточного количества масла в картере или несоответст-
вия качества масла установленным требованиям.
В целях предотвращения перегрева при чрезмерном расходе воздуха
выявляют места его утечки и устраняют неисправность путем укрепления
и уплотнения соединений, а также переборки или замены отдельных эле-
ментов и приборов пневматического оборудования. При замерзании си-
стемы ее отогревают и очищают от грязи и скопившейся влаги. Если при-
212
чиной повышенного нагрева является недостаточная смазка компрессора,
то производят доливку или полную смену масла.
Недостаточная подача воздуха компрессором может быть результатом
ослабления или поломки пружин клапанов; пропуска воздуха в клапанах
вследствие их неплотного прилегания, загрязнения или поломки; неисправ-
ности, поломки или загрязнения седла какого-либо клапана; пропуска воз-
духа в местах посадки седла клапана в гнезде; неудовлетворительной ком-
прессии, вызванной износом поршневых колец или поршней. Эти неис-
правности устраняют заменой поврежденных или изношенных деталей,
тщательной промывкой и очисткой их, а в случае необходимости — при-
тиркой клапанов к их седлам.
Стук в компрессоре возникает вследствие разработки и ослабления
подшипников шатуна, поршневого пальца, поломки клапанных пружин
и т. д. Для устранения этих дефектов заменяют разработанные подшипни-
ки шатуна, шлифуют шейки коленчатого вала (при наличии овальности),
заменяют поршневые пальцы и проверяют состояние деталей клапанного
механизма.
Работа компрессора вхолостую возможна при сильном износе поршне-
вых колец и цилиндров, при неисправности деталей клапанного механизма,
а также при поврежденной прокладке между блоком цилиндров и его го-
ловкой. Эти дефекты устраняют заменой прокладки, сменой поршневых
колец, а также расточкой и прошлифовкой цилиндров, заменой или ре-
монтом деталей клапанного механизма.
Недостаточное давление смазки, нагнетаемой масляным насосом,
возникает вследствие засорения каналов, ослабления пружины редукцион-
ного клапана, износа боковых поверхностей шестерен масляного насоса и
прилегающих к ним поверхностей его корпуса. Восстановление нормаль-
ного давления масла достигается прочисткой и промывкой масляного на-
соса и особенно его каналов, •’исправлением либо сменой редукционного
клапана или пружины, устранением зазора, образовавшегося между сопри-
касающимися поверхностями шестерен насоса, его корпуса и крышки.
Из деталей компрессора наиболее подвержены износу поршневые
кольца, поршни и гильзы.
При износе-рабочей поверхности гильз их подвергают расшлифовке.
Как только износ гильз достигает максимального значения, установлен-
ного техническими условиями, их заменяют. Перед запрессовкой новых
гильз, которые должны иметь большой наружный диаметр, цилиндры
блока растачивают, так как от предшествовавшей выпрессовки изношен-
ной гильзы посадочные размеры блока были нарушены.
Расшлифовку гильз и расточку цилиндров производят периодически
по определенной системе. В процессе ремонта компрессоров ..их поршни
также заменяют в соответствии с установленными ремонтными размерами.
Существует определенная система ремонтных размеров для ряда сочлене-
ний и деталей (например, для шеек Коленчатого вала).
Правильная техническая эксплуатация компрессоров и других эле-
ментов пневматического оборудования, своевременное и качественное про-
ведение их осмотров и планово-предупредительных ремонтов в значительной
мере предотвращают повреждения и поломки, обеспечивая бесперебойную
эксплуатацию всей пневматической системы.
Глава XVIII
АППАРАТЫ НАПОРНОЙ СИСТЕМЫ
К аппаратам напорной системы, необходимым для нормальной и бе- '
зопасной работы пневматического оборудования троллейбуса, относят-
ся: регулятор давления, предохранительный клапан, обратный клапан,
воздухоочиститель и маслоотделитель, воздушные резервуары/	;
§ 73.	Регулятор давления /
Регулятором давления называют электропневматический аппарат, ко- 
торый автоматически регулирует давление воздуха в резервуарах пневма- '
тической системы троллейбуса путем своевременного включения и выклю-
чения электродвигателя компрессора. Действие регулятора давления ос-
новано на принципе взаимного уравновешивания усилий специальной пру-
Рис. 107. Регулятор давления (автомат компрессора) типа АК-
жины и давления воздуха на резиновую диафрагму. В зависимости от
натяжения, пружины устанавливается давление, при котором регулятор
включается или выключается, замыкая или размыкая при помощи особого
механизма электрическую цепь электродвигателя компрессора. На всех трол-/
лейбусах отечественного производства, имеющих пневматическое оборудо-
вание, установлены регуляторы давления типа АК-5А-2, АК-ПА и АК-11Б
и изготовляемые заводом «Динамо» им. С. М. Кирова. Наиболее распростра-
ненным является аппарат АК-П-	- 
Регулятор давления АК-11, применяемый на троллейбусах ЗйУ,
показан на рис. 107. Принцип действия и особенности конструкции этого
регулятора давления, заключаются в следующем.
Сжатый воздух из резервуаров поступает в полость, находящуюся
под резиновой диафрагмой 13. Давление сжатого воздуха на диафрагму
создает усилие, стремящееся преодолеть давление главной пружины Р,
которая одним концом давит на упор 11, а другим упирается в гнездо пдан:
ки 6. С другой стороны, упор пружины 9 подвергается давлению сжатого
воздуха, передаваемому посредством диафрагмы 13, зажатой между основа-
нием 1 и чугунным фланцем 14 с помощью винтов 16 и 12.
При нормальном давлении в резервуаре сила сжатого воздуха, сооб.
щаемая упору посредством диафрагмы 13, превышает силу нажатия глав.
214
ной пружины 9. В этом случае упор 11 поднимается вверх, а вместе с ним
перемещается рычаг 17.
По мере расходования сжатого воздуха давление его уменьшается;
давление пружины 9 в этом случае преодолевает давление, сообщаемое
диафрагмой 13, и упор 11 опускается вниз, производя соответствующие
перемещения системы рычагов, обеспечивающих замыкание электрической
цепи двигателя компрессора.
В зависимости от величины давления воздуха в резервуарах происхо-
дит соответствующее изменение положения рычага 17 и, следовательно,
замыкание или размыкание (подвижным контактом 18) цепи питания элект-
родвигателя компрессора.	t
Включение и выключение электродвигателя компрессора осуществля-
ется под действием пружины 19, создающей необходимое контактное дав-
ление между подвижным контактом 18 и неподвижным 21, закрепленным
на основании корпуса регулятора винтом 20. Вращение же рычага 17
вокруг оси /5 осуществляется под действием упора 11, который в зависи-
мости от давления воздуха под диафрагмой 13, а следовательно, и в резер-
вуарах, совершает поступательное движение вверх или вниз в направляю-
щих 10 (из пластмассы).
, Механизм замыкания и размыкания контактов не сложен. По мере
вращения рычага точка Q упора подвижного контакта 18 и рычага прибли-
жается к оси пружины 19. При этом момент, вызывающий перемещение
подвижного рычага, и контактное давление падают. Начавшееся движение
упора не прекращается до тех пор, пока подвижный контакт 18 не пере-
бросится с неподвижного контакта 21 на винт 5, установленный в скобе 4.
При этой последовательности перемещения рычагов и подвижного контакта
электрическая цепь разомкнется, и двигатель-компрессор выключится.
Регуляторы давления могут обеспечить нормальную работу лишь, в
том случае, если они правильно Отрегулированы и находятся в исправном
состоянии. Регулирование регулятора давления осуществляется с помощью
винта 8 и головки 7.
Основные технические данные регулятора давления типа АК-11
следующие: нормальное напряжение 550 в\ длительный ток регулятора
10 а\ перепад (разность между давлением включения и отключения) при
растворе контактов 5 мм должен быть 0,14 Мн/м* (1,4 ат), а при растворе
15 мм — от 0,18 до 0,21 Мн/м* (от 1,8 до 2J ат). Главная пружина и ме-
ханизм включения ц выключения контактов электрической цепи питания
двигателя компрессора смонтированы на изоляционном основании 1 и
закрыты пластмассовым кожухом 3, прикрепленным к основанию корпуса
двумя замками 2.	'
§ 74.	Предохранительный и обратный клапаны
На случай неисправности регулятора давления в пневматической си-
стеме на головке компрессора устанавливается предохранительный кла-
пан. Он предназначен для предохранения пневматического оборудования
от чрезмерного давления воздуха. При повышении давления в системе
сверх определенной величины предохранительный клапан открывается и
выпускает сжатый воздух в4 атмосферу.
На троллейбусах МТБ-82 и ЗИУ-5 предохранительный клапан откры-
вает выход сжатому воздуху в атмосферу, если давление в системе превы-
шает 0,8 Мн/м* (8 кГ/см2). Конструкция предохранительного илапана,
применяемого на отечественных троллейбусах, показана на рис. 108.
Корпус клапана 1 имеет отверстие 6 и внутреннюю резьбу 2. Сжатый
воздух поступает в отверстие 6 и давит на клапан 5 шарикового типа. В резь-
бу корпуса ввертывается регулировочная пробка 9, имеющая отверстие
для штока 8. Между регулировочной пробкой и основанием штока 4 уста-
новлена пружина 3, противодействующая давлению сжатого воздуха.
Как только давление превысит 0,8 Мн!мг (8 кПсмг), клапан 5 поднимается
215
и выпускает излишки сжатого воздуха в атмосферу через отверстие 7.
Регулировка предохранительного клапана заключается в создании соот-
ветствующего первоначального давления на пружину при помощи регу-
лировочной пробки 2. Контргайка 10 удерживает пробку 9 в установленном
положении. .
Предохранительный клапан обычно устанавливают на головке или
около головки компрессора. В старых типах троллейбусов его помещали
около резервуаров, но при такс/м положении в случае замерзания трубо-
провода компрессора система оказывалась разъеди-
ненной с ним и клапан продолжал работать незави-ч
симо от величины давления воздуха в резервуарах?
Для предотвращения движения воздуха в об-
ратном направлении — от резервуаров пневмати-
ческой системы к компрессору — между ними уста-
навливают обратный клапан, который пропускает
воздух только от компрессора в резервуары. Как
только давление воздуха в головке компрессора ста-
новится меньше, чем в резервуарах, клапан закры-
вается и препятствует движению воздуха в обрат-
Рис. 109. Обратный клапан
Рис. 108. Предохрани-
тельный клапан
ном направлении. На рис. 109 приведена конструкция обратного кла-
пана, установленного на современных троллейбусах отечественного про-
изводства.
Корпус 1 обратного клапана имеет входное 5 и выходное 3 отверстия.
Функции клапана выполняет кожаная шайба 11, размещенная в основании
штока 7 и закрепленная винтом с гайкой 6. Кожаная шайба 11 прижимается
к седлу 2 клапана пружиной 10. Воздух, поступающий из компрессора в
камеру 4, своим давлением преодолевает давление пружины и приподни-
мает кожаный клапан вверх. Через образующийся зазор и выходное от-
верстие в корпусе клапана воздух проходит к резервуарам.
При прекращении работы компрессора пружина 10 и давление сжа-
того воздуха из резервуаров прижимают клапан к седлу и предотвращают
возможность движения воздуха в обратном направлении. Это предупреж-
дает также утечку воздуха через клапанную систему компрессора в те
периоды, когда он выключен. Пружина клапана закрыта крышкой 9, за-
тянутой гайкой 8.
§ 75.	Воздухоочистители и воздушные резервуары
Воздухоочистители предназначены для очистки сжатого воздуха, на-
гнетаемого компрессором в резервуары, или атмосферного воздуха, за-
сасываемого компрессором.
216
Рис. ПО. Маслоотделитель
пневматической системы
Сжатый воздух содержит частицы масла, попадающие из компрессора,
и влагу, засасываемую из атмосферы. Атмосферный воздух содержит час-
тицы пыли и влаги, особенно в условиях города. Из сжатого воздуха после
его охлаждения конденсируется некоторое количество влаги.
Для очистки сжатого воздуха от масла на отечественных троллейбусах
применяется маслоотделитель (рис. 110).
Корпус 1 маслоотделителя, отлитый из алюминиевого сплава, в нижней
части имеет отверстие для спускной пробки 2. Верхняя часть корпуса
соединена с его крышкой 7 при помощи резьбы 3. Сжатый воздух, нагнетае-
мый компрессором, поступает в отверстие 4 крышки и, обтекая конус 5,
• резко меняет свое направление, после чего
проходит в выходное отверстие 6 к резервуа-
рам. Благодаря резкому изменению направ-
ления движения воздуха частицы масла, об-
ладающие большим весом, двигаясь по инер-
ции в прежнем направлении, осаждаются
на стенках конуса 5 и корпуса / маслоотде-
лителя.
Накопившееся масло и влага периоди-
чески удаляются из маслоотделителя через
- спускную пробку.
Для очистки атмосферного воздуха при- .
меняются воздухоочистители разных конст-
рукций. .В конструкциях, применяемых на
троллейбусах отечественного производства,
очистка засасываемого воздуха происходит'
при его прохождении через волосяную на-
бивку, заполняющую воздухоочиститель.
Воздушные резервуары служат для ак-
кумулирования сжатого воздуха, нагнетае-
мого компрессором. Накопленный в резер-
вуарах воздух затем расходуется механиз-
мами пневматического оборудования трол-
лейбуса'по мере введения их в действие.
Если бы не было резервуаров, то дви-
гатель-компрессор должен был бы работать
непрерывно и иметь большую мощность.
Количество и объем воздушных резер-
вуаров зависят от общего расхода воздуха.
Для каждого типа компрессора можно определить оптимальный объем ре-
зервуаров, при котором достигаются наиболее благоприятные условия ра-
боты. Обычно емкость резервуаров подбирают таким образом, чтобы
обеспечить примерно 6—8 полных торможений при спаде давления на
0,1 Мн/м2 (1 кГ/см2).
Емкость резервуаров зависит также от продолжительности работы
компрессора при накачивании системы от момента включения регулятора
давления до его выключения. Желательно, чтобы это время было не более
1 мин, а частота включений не превышала одного раза за 4—5 мин.
На троллейбусах типа МТБ-82 имеется по два, а на ЗИУ-5 по три
1 последовательно соединенных резервуара емкостью 25 л каждый.
Воздушные резервуары сваривают из мягкой листовой стали, а в ниж-
ней части устраивают спускные краны для удаления скапливающейся
жидкости (воды и масла).
В целях быстрого удаления жидкости, попавшей в систему, резер-
вуары при сборке располагают ниже, чем остальную аппаратуру и воз-
духопроводы. Резервуары крепят к раме троллейбуса хомутами. Резер-
вуары должны иметь четкое клеймо с нестирающимися знаками о про-
хождении гидравлического испытания под давлением 1,2 Мн/м2 (12 ат).
217
Глава XIX
ТОРМОЗНОЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В состав тормозного пневматического оборудования троллейбусов
входят тормозные краны и тормозные кайеры, или тормозные цилиндры.
§ 76.	Тормозные краны
Для управления подачей сжатого воздуха в тормозные цилиндры или
камеры при торможении троллейбуса и выпуска воздуха в атмосферу по
окончании торможения служит тормозной кран, приводимый в действие
при помощи тормозной педали. Энергия сжатого воздуха, поступающего
в тормозные цилиндры или камеры, преобразуется в механическую энер-
гию, которая приводит в действие колесные тормоза.
На всех типах отечественных троллейбусов, кроме ЗИУ-5, применяет-
ся тормозной кран конструкции Ярославского автомобильного завода,
имеющий следующие принципиальные особенности:
а)	величина тормозного уси-
лия прямо пропорциональна
силе нажатия на тормозную
педаль;
б)	при неизменном положе-
ний тормозной педали усилие
торможения не изменяется.
Указанные свойства тормоз-
ного крана троллейбуса выгод-
но отличают его от крана води-
теля, применяемого на трамвай-
ных вагонах.	1
При установке рукоятки,
крана водителя в тормозное по-
в тормозные цилиндры непре-
Рис. 111. Принципиальная схема дейст-
вия тормозного крана троллейбуса МТБ-82
ложение воздух поступает из резервуара
рывно, что вызывает непрерывное повышение давления и увеличение
тормозной силы. При необходимости создания постоянного замедления
движения приходится прибегать к.возвратным поворотам рукоятки кра-
на. Такой кран водителя мало удобен в управлении.
Этих недостатков не имеет троллейбусный тормозной кран «следящего»
действия, схема которого приведена на рис. 111.
Для приведения в действие пневматического тормоза водитель трол-
лейбуса нажимает на тормозную педаль /. Перемещение педали вызывает
поборот нажимного рычага 2 тормозного крана, шарнирно соединенного
с опорой 4. Опора нажимного рычага отлита как одно целое с крышкой 6
тормозного крана.
При повороте рычага 2 его правый конец надавливает на шток 3, ко-
торый передает давление пружине 5, а последняя — диафрагме 7, вызывая
ее прогиб вниз. Выступающая часть 12 диафрагмы нажимает на стальную
пластинку 13, преодолевая усилие пружины 8, закрывает выпускной кла-
па’н И и разобщает полость тормозного крана с атмосферой. После этого
стальная пластинка 13 преодолевает усилие пружины 15, открываёт впуск-
ной клапан 14 и соединяет полость тормозного крана с воздушными резер-
вуарами. При отпущенной педали пружина 8 удерживает выпускной кла-
пан 11 в открытом положении, а пружина /5 удерживает впускной клапан
14 в закрытом положении.
218
Выпускной клапан и" его пружина размещены в правой коробке 10,
, а впускной клапан и его пружина — в левой коробке 16. Обе коробки
крепятся к корпусу 18 тормозного крана.
Как только открывается впускной клапан, сжатый воздух из резервуа-
ров поступает в полость тормозного крана и далее, через отверстия 9 и 17,
в передние и задние тормозные камеры или цилиндры, вызывая торможение
колес. Вместе с этим сжатый воздух, поступивший в полость тормозного
крана, создает некоторое давление на диафрагму 7 снизу и вызывает ее
прогиб вверх за счет сжатия пружины 5. Одновременно с перемещением
диафрагмы вверх (за счет ее прогиба) под действием сжатого воздуха, по-
ступающего из резервуаров, и собственной пружины закрывается впускной
клапан 14. В результате прекращается поступление воздуха в тормозные
камеры или цилиндры и, следо-
вательно, не происходит дальней-
шее увеличение тормозного уси-
лия.
В этом случае (при закры-
том клапане 14) выпускной кла-
пан 11 не может открыться, пото-
му что его пружина в несколько
раз слабее пружины впускного
клапана. Для дальнейшего уве-
личения тормозного усилия не-
обходимо увеличить силу нажатия
на тормозную педаль и, следова-
тельно, повысить давление на
шток 3 и пружину 5. Дополни-
тельное усилие передается на ди-
афрагму и вновь вызывает откры-
тие впускного клапана.
Таким образом, тому или
иному положению тормозной пе-
дали соответствует определенное
давление в тормозных камерах, а
также определенное тормозное
усилие, которое может изменить-
ся только при изменении положе-
ния тормозной педали.
Если необходимо ослабить
тормрзное усилие, то уменьшают
нажатие на тормозную педаль и, следовательно, понижают давление на
шток 3 и пружину 5. В этом случае остается закрытым впускной клапан
и открывается выпускной клапан. Выпуск части сжатого воздуха в ат-
мосферу ослабляет тормбзной эффект и одновременно уменьшает давле-
ние воздуха на диафрагму. В результате ослабления давления под дей-
ствием пружины 5 диафрагма вновь опускается вниз (за счет своего про-
гиба), вызывая закрытие выпускного клапана и, следовательно, разъе-
динение полости крана с атмосферой.
Для прекращения торможения тормозную педаль возвращают в
исходное положение. При этом закрывается впускной клапан и открывает-
ся выпускной клапан. Вследствие отсутствия давления на шток 3 и пружи-
ну 5 весь сжатый воздух из тормозных камер или цилиндров выходит че-
рез выпускной клапан в атмосферу, и торможение полностью прекращается.
Конструкция тормозного крана, применяемого на троллейбусах
МТБ-82Д, приведена на рис. 112.
Чугунный литой корпус -14 тормозного крана при помощи четырех
шпилек соединен с крышкой 12. Крышка снабжена приливом фланцевого
типа, при помощи которого тормозной кран крепится к поперечине рамы
219
В нижней части корпуса тормозного крана имеются два отверстия для
соединения гнезда 23 впускного клапана 19 и коробки 15 выпускного кла-
пана 17 с пружиной 16. Гнездо впускного клапана прикреплено к корпусу
тормозного крана четырьмя шпильками с гайками 22. Прокладка 24, за-
жатая между корпусом 14 и гнездом 23, предотвращает возможность утеч-
ки воздуха.. Аналогичная прокладка установлена между гнездом 23 и короб-
кой 21 впускного клапана.
Коробка выпускного клайана ввернута в тело корпуса крана при
помощи резьбы. В нижней части коробки имеется отверстие 18, соединяю-
щее полость выпускного клапана с атмосферой.
На резьбу гнезда 23 навернута коробка 21 впускного клапана 19 с пру-
жиной 20. Коробка имеет отверстие для присоединения трубопровода,
подающего сжатый воздух из пневматической системы.
На верхних концах штоков клапанов расположена стальная пластин-
ка 25, осуществляющая необходимое нажатие на впускной и выпускной
клапаны. Давление на пластинку 25 передается специальной деталью 2,
соединенной с латунной диафрагмой 1. Диафрагма зажата по окружности
между уплотняющим кольцом 13, лежащим на заточке в корпусе крана,
и гайкой 11. На упор 10, соединенный с диафрагмой, давит пружина 9,
связанная через шток 7 и регулировочный винт 5 с рычагом 4. Винт 5
регулирует давление на шток 7 и, следовательно, на пружину 9, т. е.
давление воздуха, подаваемого краном в тормозные камеры. Путем ввер-
тывания регулировочного винта в тело рычага усиливают нажатие на
пружину 9 при том же ходе тормозной педали. В этом случае для преодоле-
ния усилия пружины и закрытия впускного клапана требуется большее
давление воздуха, накапливаемого под диафрагмой, в результате чего уве-
личивается давление воздуха, поступающего в тормозные камеры. Вверты-
вание регулировочного винта дает противоположный эффект.
Необходимо иметь в виду, что при чрезмерном нажатии регулировоч-
ного винта на пружину 9 может закрываться выпускной клапан. В этом
случае прекратится выпуск воздуха в атмосферу, т. е. система не будет
оттормаживаться.
Тормозной кран на троллейбусах типа МТБ-82 регулируют так, чтобы
величина давления воздуха, подаваемого в тормозные камеры, находилась
в пределах 0,45—0,5 Мн/м2 (4,5—5 кГ/см2). При выключенном кране
регулировочный винт не должен упираться в шток; зазор в этом месте
необходим для создания разрыва между реостатным и пневматическим тор-
можением.
Для ограничения нажатия рычага 4 на его головке установлен ограни-
чительный винт 6, который упирается своим нижним концом в ребро крыш-
ки 12 тормозного крана. Без ограничительного винта при большом ходе
тормозной педали возможны случаи чрезмерного прогиба диафрагмы и
ее разрыв.
Пружина 8 возвращает рычаг 4 в исходное 'положение по окончании
торможения и предотвращает вибрирование его во время движения трол-
лейбуса. Отверстием 3 пространство над диафрагмой тормозного крана
постоянно соединено с атмосферой.
На рис. 113 приведено устройство сдвоенного тормозного крана типа
ЗИЛ-127, применяемого на троллейбусе ЗИУ-5.
Как видно из рисунка, рассматриваемая конструкция тормозного
крана состоит из двух секций — верхней и нижней, вследствие чего и
возникло название сдвоенный. С помощью верхней секции крана осуществля-
ется управление приводными механизмами задних колес, а с помощью
нижней секции — передних. Приведение в действие сдвоенного крана, как
и в предыдущей системе, достигается нажатием на тормозную педаль, в
результате чего верхний конец рычага 5 посредством балансира 6 вызовет
перемещение толкателей 4 и 7 влево. В результате такого перемещения
толкателей переместятся и трубки 2 и 8. Под действием перемещающихся
220
трубок 2 и 8 с помощью левых конических резиновых пробок клапанов 1
и 10 сначала достигается разобщение атмосферы с полостями, соединенными
с воздухопроводами тормозных цилиндров, а затем при дальнейшем пере-
мещении толкателей 4 и 7 и трубок 2 и 8 в том же левом направлении откры-
вается доступ сжатого воздуха в магистральные воздухопроводы приводных
механизмов (передних и задних цилиндров) тормозных устройств и одно-
временно под диафрагму устройства стоп-сигнала 9.
Рис. 113. Сдвоенный тормозной кран троллейбусов ЗИУ-5
По мере наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом в них,
а следовательно, и в полостях тормозного крана будет повышаться давле-
ние, что вызовет увеличение силы нажатия на диафрагмы 11 и сжатие пру-
жины 3, установленной внутри толкателя 4 верхней секции. В результате
воздухопроводы тормозных цилиндров будут разобщены с магистралью,
подающей сжатый воздух из резервуаров, и дальнейшее повышение давле-
ния в тормозных цилиндрах станет возможным только после увеличения
усилия нажатия на тормозную педаль. Следовательно, в рассматриваемой
конструкции сдвоенного тормозного крана ЗИЛ-127 в принципе осуществ-
ляется такое же следящее действие, как и в одинарном кране, применяю-
щемся. на троллейбусах МТБ-82.
При оттормаживании прекращается нажатие на тормозную педаль и,
следовательно, на рычаг 5 тормозного крана, что приводит к перемещению
вправо толкателей 4 и 7, трубок 2 и 8 и упирающихся в них клапанов 1, 10.
В этом случае полости' кранов отсоединяются от магистрали, подающей
сжатый воздух из резервуаров, а воздухопроводы тормозньде цилиндров
сообщаются с атмосферой.
§ 77.	Тормозные цилиндры и тормозные камеры
В качестве пневматических приводов тормозов, преобразующих энер-
гию сжатого воздуха в механическую, в современных троллейбусах при-
меняются, как правило, тормозные цилиндры.
На рис. 114 приведена конструкция тормозного цилиндра, применяе-
мого на троллейбусах типа ЗИУ-5.
221
Рис. 114. Тормозной цилиндр троллейбусов ЗИУ-5
Тормозной цилиндр троллейбуса ЗИУ-5 состоит из корпуса 1 и крыш-
ки 4, прикрепленной к нему четырьмя болтами 15. Внутри корпуса и крыш-
ки расположен поршень 16 с ввинченным в его тело цилиндром 11 штока 6.
В днище корпуса имеется отверстие 22 для сообщения с воздухопровод-
ной магистралью, идущей к тормозному крану. Для смазки трущихся
поверхностей корпуса 1 и поршня 16, а также удаления из рабочей полос-
ти 21 грязи в днище корпуса предусмотрено второе отверстие 24, закрываю-
щееся пробкой 23~
Поршень 16 снабжен уплотняющей набивкой 17 и манжетой 18 из
маслостойкой резины, закрепляемой кольцевой гайкой 20 посредством
прижимного кольца 19. Шток 6 одним своим концом, выполненным в виде
усеченного шара, упирается в сферическую выточку в днище поршня, а
другим — с помощью резьбы соединен с вилкой 8, закрепленной контргай-
кой 7. Вилка 8 соединена с рычагом передачи колесного тормозного уст-
ройства.
При поступлении сжатого воздуха в рабочую полость 21 тормозного
цилиндра поршень 16 преодолеет сопротивление пружины и вместе
со штоком 6 и его цилиндром 11 переместится влево, вызывая затормажи-
вание колеса. При оттормаживании, т. е. после выпуска сжатого воздуха
из полости 21 под действием пружины 5, поршень 16 перемещается вправо,
т. е. возвращается в исходное положение. В отверстии крышки 4 установ-
лена направляющая втулка 2. Полость А в крышке цилиндра наполняется
солидолом, а набивка сальника 12 пропитывается спецсоставом. Во избе-
жание загрязнения отверстие крышки с расположенным в нем сальниковым
уплотнением закрыто защитной муфтой 10, прикрепленной, с одной сторо-
ны, к крышке 4 шестью винтами 14 посредством прижимного кольца 13,
с другой — к штоку 6 проволокой 9. Для сообщения полости 25 с атмос-'
ферой, предусмотрен сапун 5.
При сборе цилиндра манжета 18 поршня и внутренние стенки цилиндри-
ческой части корпуса 1 покрываются, а уплотняющая набивка 17 пропиты-
вается смазкой, состоящей из 60% технического вазелина, 20% глицерина,
15% касторового масла и 5% спирта ректификата. После сборки тормозной
цилиндр испытывают на прочность гидравлическим давлением 1,2 Мн/м2
(12 ат) (при крайнем правом положении поршня). Испытание на воздухо-
проницаемость производится сжатым воздухом 0,5 + 0,05 Мн/м2 (5 ±
± 0,5 ат) при ходе поршня на расстояние 40 мм; при этом падение давле-
ния воздуха в десятилитровом резервуаре за 10 мин не должно пре-
вышать 0,02 Мн/м2 (0,2 ат).
Конструкция задних и передних тормозных цилиндров ЗИУ-5 одина-
кова, за исключением их размеров. Эффективная площадь поршня задних
тормозных цилиндров составляет 154 см2, а передних — 95 см2.
Величина силы, подводимой к тормозу, как известно, зависит от конст-
рукции тормозного привода (в данном случае пневматического), размеров
поршня тормозного цилиндра и давления воздуха в цилиндре.
Выход штоков не должен. превышать 25 мм в передних и 30 мм —
в задних тормозных цилиндрах ЗИУ-5.
Глава XX
МЕХАНИЗМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ КУЗОВА
В число механизмов обслуживания кузова входят: пневматические и
электро-пневматические приводные механизмы открывания и закрывания
дверей; пневматические и распределительные краны и электрические пере-
ключатели управления дверями и выключения дверей; пневматические и
электрические приводы стеклоочистителей; пусковые вентили и выключа-
тели стеклоочистителей.
§ 78.	Пневматические приводные механизмы открывания
и закрывания дверей
Пневматические приводные механизмы открывания и закрывания две-
рей применяются в троллейбусах МТБ-82.
Схема действия и конструкция механизмов показаны на рис. 115 и 116.
На оси 1 (см. рис. 115) левой створки двери установлен рычаг 12, шар-
нирно соединенный со штоком 11. Шток соединен с поршнем 9, расположен-
ным в цилиндре 3. При перемещении .поршня вместе с ним перемещается
и шток, вызывая поворот рычага 12 и связанной с ним оси 1.
Рис. 115. Принципиальная схема действия механизма открывания
и закрывания дверей троллейбусов МТБ-82
Второй конец рычага 12 соединен с тягой 10, которая передает движе-
ние на правую створку двери, установленную на оси 5. Поворот створки
осуществляется при помощи.рычагов 4, 6 и 7.
На троллейбусах МТБ-82 каждая дверная створка состоит из двух
шарнирно соединенных половинок.
Кинематика дверного механизма, как видно из рис. 115, обеспечивает
одновременное закрывание обеих створок дверей при крайнем правом по-'
ложении поршня 9 в цилиндре 3 и одновременное открывание их при край-
нем левом положении поршня.
Сжатый воздух подводится к цилиндру 3 с обеих сторон. Справой сто-
роны воздух подается по трубопроводу 8 при помощи крана управления,
дверями. Выпуск сжатого воздуха из правой части цилиндра также произ-
водится этим краном, который соединяет трубопровод 8 с атмосферой.
В левую сторону цилиндра воздух постоянно подводится по трубопро-
воду 2 из резервуаров, и поэтому с левой стороны поршень 9 все время
(пока в системе есть сжатый воздух) испытывает определенное давление,
При выпуске воздуха из правой части цилиндра поршень 9 под дейст-
вием сжатого воздуха, находящегося в левой части, перемещается в край-
нее правое положение и закрывает обе створки дверей. При подаче воздуха
в правую часть цилиндра поршень перемещается в крайнее левое положение,
так как площадь, на которую давит воздух, справа значительно больше,
чем слева, из-за относительно большого диаметра штока 11.
224
Таким образом, открывание и
закрывание дверей определяется
впуском или подачей воздуха в
правую часть цилиндра при помо-
щи крана управления дверями. Как
указывалось выше, этот кран имеет
несколько позиций, зависящих от по-
ложения его рукоятки.
Конструктивная схема действия
приводного механизма открывания и
закрывания дверей троллейбуса
МТБ-82 дана на рис. 116.
Корпус механизма состоит из
цилиндра 1 ступенчатой формы и
крышки 7, навернутой на резьбе. В
правой части цилиндра, имеющей
больший диаметр, находится рабо-
чий поршень 2, а в левой, имеющей
меньший диаметр (дополнительный,
или вспомогательный), — поршень
21. Часть цилиндра с меньшим диа-
метром с левого конца открыта.
Рабочий поршень составляют:
правая часть стакана 4, фланец 6,
ввернутый в стакан на резьбе, ко-
жаная или резиновая манжета 5,
зажатая между фланцем и стаканом,
и сальник 8, вставленный в стакан.
Манжета и сальник разобщают пра-
вую и левую части цилиндра боль-
шего размера.
Для присоединения тяги 25, а
также установки дополнительного
поршня 21 в отверстие левой части
стакана 4 вставлен ступенчатый па-
лец 22, с обеих сторон затянутый
гайками 19 и 23. При помощи тяги 25
приводятся в действие рычаги 26
дверного механизма.
Дополнительный поршень 21
снабжен сальником 20. Между порш-
нем и торцовой частью стакана 4 за-
жата кожаная или резиновая ман-
жета 28. Тяга 25 соединена со сту-
пенчатым пальцем 22 при помощи
вилки 24 и пальца 21.
. В отверстии фланца 6 и внут-
ренней части стакана 4 расположен
дополнительный цилиндр 17, посто-
янно отжимаемый пружиной 18 к
крышке 7. Цилиндр 17 может сво-
бодно перемещаться в отверстии
фланца и внутри стакана. Правый
конец цилиндра снабжен внутренней
резьбой, в которую ввернута пробка
14 пустотелого сечения. Пробка 14
своим бортиком зажимает кожаное
кольцо 9, опирающееся на шайбу 8.
23 22 23 20	>9 16 П 16	15 /4 /3
Рис. 1W. Схема приводного механизма открывания и закрывания дверей троллейбуса МТБ-82
8 И. С. Ефремов
225
Кожаное кольцо пружиной 18 прижимается к выступу крышки 7.
Внутри дополнительного цилиндра 17 находится шарик 15, который
может перекрывать раззенкованное отверстие левого конца пробки 14.
Перемещение этого шарика влево ограничено штифтом 16.
Отверстие 29 служит для подачи воздуха в левую часть цилиндра из
резервуаров, а отверстие 11 сообщает правую часть цилиндра с краном
управления дверями посредством головки 12. Левая часть большего ци-
линдра все время находится под давлением сжатого воздуха.
Для закрывания двери воздух из правой части цилиндра выпускают в
атмосферу соответствующим поворотом рукоятки крана управления. При
выпуске воздуха давление его падает сначала в трубопроводе, расположен-
ном в непосредственной близости к крану управления дверями, а затем
постепенно также в правой части цилиндра. Благодаря этому предотвраща-
ется резкое перемещение поршне вправо, т.е.
достигается смягчение толчков при закрыва-
нии двери.
Как только начинает уменьшаться дав-
ление в правой части большего цилиндра и,
следовательно, закрываться дверь, воздух,
находящийся внутри стакана 4 под рабочим
давлением, выходит через имеющиеся зазоры
под шариком 15 и через отверстие 13 поступа-
ет сначала в полость цилиндра, а затем в ат-
мосферу. Просачивание сжатого воздуха в
отверстие между шариком и раззенкованной
поверхностью пробки происходит вследствие
того, что торцовая поверхность пробки после
раззенковки не обрабатывается. Если бы эта
Рис. 117. Принципиальная
схема действия регулиро-
вочной головки приводного
механизма троллейбуса
МТБ-82
поверхность полировалась, то механизм не
работал бы, так как шарик не выпускал бы
воздух.
Для открывания двери в правую часть .
цилиндра подают воздух, поворачивая в оп-
ределенном направлении рукоятку крана уп-
равления.
Во время прохождения от крана управления по трубопроводу сжатый
воздух развивает значительную скорость. Если бы воздух сразу попадал в
рабочую полость цилиндра, то при достижении им поверхности поршня
происходил бы значительный толчок во время открывания двери, что могло
бы причинить ушибы пассажирам и вызвать преждевременное расшатыва-
ние и разрушение дверного механизма.
Конструкция механизма позволяет в значительной степени смягчить
эти толчки, так как Сжатый воздух, поступающий в отверстие 11, встреча*
ет на своем пути препятствие в виде кожаного кольца 9 и проникает в рабо*
чую полость цилиндра обходными путями. Во-первых, воздух начинает
давить на кольцо 9 и, преодолевая усилие пружины 18, лишь постепенно
просачивается в рабочую полость цилиндра. Во-вторых, некоторая часть
воздуха устремляется - в рабочую полость цилиндра через отверстие 10.
Так как это отверстие имеет малый диаметр, то через него проникает не-
болыпое-количество воздуха. В-третьих, часть воздуха, отжимая шарик 15,
проникает через отверстие в пробке 14 во внутреннее отверстие дополни-
тельного цилиндра 17 И полость стакана 4. Шарик 15 перекрывает отверстие
в пробке и прекращает дальнейшее поступление сжатого воздуха только
тогда, когда давление в полости стакана уравновешивается и становится
выше подводимого. В этом случае воздух работы не. производит, так как
давление на все стенки внутренней полости стакана оказывается одинако-
вым. Внутренняя полость стакана 4 в момент открывания двери как бы
выполняет функции резервуара для излишка сжатого воздуха. Таким
2$>6,
образом сдерживается ударное действие воздуха на поршень и достигается
плавное открывание двери.
Скорость открывания и закрывания двери регулируется головкой 12,
ввернутой в крышку 7. Схема устройства этой головки приведена на
рис. 117.
К регулировочной головке воздух подводится по трубопроводу Г.
Дальнейшее продвижение воздуха к цилиндру возможно только по каналу
 7 через обратный клапан 6 и отверстие 5. В обратном направлении, т. е'
из цилиндра к крану управления дверями, воздух проходит по каналу 4
через обратный клапан 3. Обратные клапаны 3 и 6 представляют собой
шарики, прижимаемые к гнездам давлением'воздуха. Они пропускают
воздух только в одном направлении, указанном на схеме стрелками. Ско-
рости открывания и закрывания дверей регулируются независимо друг
от друга. В каждом из двух каналов головки имеется регулировочный
болт 2, при помощи которого изменяется сечение того или иного канала,
регулируется скорость прохождения воздуха в нем и, следовательно, уско-
ряется или. замедляется открывание или закрывание двери.
§ 79. Пневматические распределительные краны управления
дверями и выключения дверей
Распределительный кран управления дверями подает сжатый воздух
в цилиндры механизмов открывания и закрывания дверей и . выпускает
его из них. Конструкция крана, применяемого на всех отечественных трол-
лейбусах, кроме ЗИУ-5, пред-
ставлена на рис. 118.
Кран состоит из литого
корпуса 10, нижней 3 и вер-
хней 1 крышек. Корпус кра-
на с нижней стороны .имеет
притертую . поверхность 4 с
тремя дуговыми канавками,
соединенными с каналами
подведенных трубопроводов.
Между корпусом крана
и крышкой размещен рас-
пределительный диск 7, при-
легающий своей поверхно-
; стью к корпусу. На поверх-
ности распределительного
диска имеются две дуговые
Рис. 118. Распределительный кран управления
дверями троллейбусов типа МТБ-82..
канавки, совпадающие при повороте диска с канавками корпуса. Длина
каждой канавки распределительного диска составляет примерно ..четвер-
тую часть окружности.
Распределительный диск прижимается к корпусу пружинящей плас-
тинкой 6 и давлением воздуха, поступающего в полость нижней крышки
крана через канавку 8 на нижней поверхности корпуса. При помощи паль-
ца 9, головка 5 которого помещена в квадратном углублении диска, по-
следний можно поворачивать, воздействуя на рукоятку 12 крана.
Рукоятка крана имеет пять фиксируемых положений (рис. 119). Для
фиксации положений рукоятки служит шайба 11 (см. рис. 118), насажен-
ная на палец под верхней крышкой крана. Фиксирующая шайба имеет
заплечики для ограничения крайних положений рукоятки и шарик 2 с
пружиной для фиксации промежуточных положений.
Рукоятка крана может быть установлена в любое положение, показан-»
ное на рис. 119. Ее переводят либо последовательно из одного положения «
в другое, либо непосредственно из среднего положения в крайнее.
Прохождение воздуха в каналах распределительного диска и корпуса
крана зависит от положения рукоятки.	'
22?
8*
Четыре отверстия (/, 2, 3 и 4) в корпусе крана соединены с определен-
ными трубопроводами и расположены на таком же расстоянии от оси крана,
как канавки на корпусе в распределительном диске. Трубопроводы при-
соединены к крану управления дверями следующим образом: отверстие 1
соединено с трубопроводом, подающим воздух к крану от резервуара;
отверстие 2 — с трубопроводом, ведущим к механизму задней двери; от-
верстие 3 — с трубопроводом, ведущим к крану выключения дверей;
отверстие 4— с трубопроводом, ведущим к механизму передней двери.
Л И?)
Рис. 119. Схема распределения воздуха в пневматическом кране управ-
ления дверями троллейбусов МТБ-82:
а — обе двери открыты: б — открыта задняя дверь: в — обе двери закрыты: г — откры-
та передняя дверь
Рис.. 120. Схема распределения
воздуха в пневматическом кране
выключения дверей (кране кон-
дуктора):
I — центральное положение;
И — двери открыты
В положении I рукоятки (рис. 119, в) канавки корпуса крана и распреде-
лительного диска расположены так, что воздух, подведенный к отверстию /,
выхода не имеет. В то же время все три трубопровода (2, 3 и 4) соединены
между собой второй канавкой диска и, следовательно, оба трубопровода
(2 и 4), идущие к механизмам дверей, через трубопровод 3 и кран выключе-
ния дверей связаны с атмосферой. В этом положении передняя и задняя
двери закрыты.
В положении 1Г рукоятки (рис. 119, а) расположение канавок кор-
пуса и распределительного диска крана обеспечивает поступление сжатого
воздуха в отверстие 4 и, следовательно, в
цилиндр механизма передней двери. Тру-
бопровод механизма задней двери соединен
с атмосферой. В этом положении откры-
та передняя дверь и закрыта зад-
няя.
При положении II" рукоятки (рис.
119, б) канавки расположены так, что
воздух из резервуаров поступает через от-
верстия 1 и 2 и соответствующие трубопро-
воды в цилиндр механизма задней двери.
Трубопровод механизма передней двери
через отверстия 4 и 3 и кран выключения
дверей соединен с атмосферой. В этом
положении открыта задняя и закрыта пе-
редняя двери.
В крайнем левом и крайнем правом по-
ложениях рукоятка крана (положения III'
и III") канавки расположены так, что
сжатый воздух, подведенный к отверстию
/, проходит через отверстия 2 и 4 (рис.
119, а) и по соответствующим трубопро-
водам поступает одновременно к меха-
низмам задней и передней дверей. Отвер-
228
стие 3 в данном случае изолировано. Следовательно, при положениях ру-
коятки крана ПГ и III" открыты обе двери.
Кран выключения дверей (кран кондуктора) служит для открывания
дверей в экстренных случаях. Как правило, он приводится в действие кон-
дуктором. Устройство и принцип действия крана выключения (рис. 120)
аналогичны крану управления, но он значительно проще, так как имеет
только два положения.
Отверстие 1 крана выключения (см. рис. 120) соединено с атмосферой,
отверстие 2 — с воздушными резервуарами и отверстие 3— с трубопрово-
дом, ведущим к крану управления дверями. Трубопровод, подведенный
к отверстию 3, в кране управления соединен с отверстием, через ко-
торое воздух выходит в атмосферу.
Когда рукоятка крана кондуктора занимает положение I, канавки
корпуса и распределительного диска крана управления дверями располо-
жены так, что воздух, поступающий из крана управления, проходит через
отверстие 3 и далее через отверстие 1 в атмосферу. Следовательно, положе-
ние Г крана выключения дверей является нейтральным, обеспечивающим
лишь выход воздуха из крана управления в атмосферу.
В положении II рукоятки крана кондуктора канавки расположены
так, что воздух, подведенный из резервуаров к отверстию 2, поступает
в отверстие 3 и далее через соответствующий трубопровод подходит к крану
управления дверями, а следовательно, и в цилиндры дверных механизмов,
При этом правые полости цилиндров наполняются воздухом и двери откры-
ваются.
§ 80. Пневматический и электрический приводы стеклоочистителей
Для приведения в действие щеток, очищающих лобовые стекла ка-
бины водителя от снега, дождевых капель и грязи, на троллейбусах приме-
няются как пневматические, так и электрические приводы стеклоочисти-
телей.
На рис. 121 приведена конструктивная схема пневматического при-
вода стеклоочистителя, применяемого на троллейбусах МТБ-82. Приводной
Рис. 121. Схема пневматического приводного механизма стеклоочи-
стителя троллейбусов МТБ-82
цилиндр 1 пневматического стеклоочистителя закрыт с одной стороны
головкой 31, а с другой — крышкой 12. Внутри цилиндра находятся два
поршня 3, выполненные как одно целое со штоком 9 и имеющие кожаные
манжеты 4 и 10.
229
На верхней части штока поршня расположена зубчатая рейка 8, на-
ходящаяся в зацеплении с зубчатым сектором 7, который жестко соединен
с осью б, размещенной в стенках цилиндра.	*
Возвратно-поступательное движение поршней внутри цилиндра вы- :
зывает соответствующие повороты зубчатого сектора 7 и, следовательно, 
оси 6. Оба конца оси 6 выведены из цилиндра наружу, а один из этих кон- <
цов соединен с рычагом 19, который при помощи рычагов 13,14, 18 и 20 при- ;
водит в колебательное движение щетки 15 и 16, очищающие стекла лобового
окна троллейбуса.		'
Для осуществления возвратно-поступательного движения поршней слу-
жит головка 31, которая подает воздух в полость цилиндра и выпускает
его оттуда. Воздух поступает в головку через пусковой вентиль и канал 28,
по которому проходит в двусторонний клапан 25, регулирующий подачу
воздуха в левую или в правую часть цилиндра.
Если впускной клапан 25 занимает левое положение, то воздух, иду-
щий по каналу 28, проходит правой стороной клапана и через отверстие 24
в ниппеле 23 устремляется в левую полость 22 цилиндра, вызывая движение
поршня вправо.
Если* же клапан 25 занимает правое положение, то он перекрывает
отверстие 24, и воздух, поступающий по каналу 28< проходит левой сто-
роной клапана и через каналы 27 и 26 устремляется в правую полость 11
цилиндра, вызывая движение поршня влево.
Однбвременно с клапаном 25 работает двусторонний клапан 34, вы-
пускающий воздух из полости цилиндра стеклоочистителя.
Если впускной клапан 34 занимает вместе с клапаном 25 левое поло-
жение, то закрывается выход воздуха из левой полости 22 цилиндра и от-
крывается выход в атмосферу из правой полости 11. Воздух из правой по-
лости проходит по каналам 26, 27 и 29 в полость 30 и далее через левую ,
часть двустороннего клапана 34, отверстие в ниппеле 32 и отверстие ДО
выходит в атмосферу. В то же время левая полость 22 наполняется возду-
хом из системы через клапан 25, находящийся также в левом положении.
Поршень 3 в этом случае, как указывалось выше, перемещается вправо.
При перемещении клапана 34 вместе с клапаном 25 в правое положе-
ние полость И цилиндра разъединяется с атмосферой, а левая полость 22
соединяется с ней. Воздух из левой полости через правую часть клапана 34
выходит в атмосферу, а правая полость наполняется воздухом из системы
через канал 28 и левую часть клапана 25. В этом случае поршень 3 переме-
щается в обратную сторону, т. е. влево.
Сдвоенный поршень 3 посредством тяги 21 и перемычки 2 управляет
движением клапанов 25 и 34. Перемычка обеспечивает одновременное
перемещение впускного и выпускного- клапанов. Если воздух попадает
в левую полость цилиндра, поршень 3 движется вправо до тех пор, пока
ниппель 5 не упрется в загнутый конец тяги 21. При помощи ниппеля пор-
шень тянет за собой тягу и перемещает клапаны 25 и 34 вправо. Как только
клапаны переместятся в правое положение, из левой полости цилиндра
воздух начинает выходить в атмосферу, а правая полость наполняется
воздухом из системы, вызывая перемещение поршня влево. Это перемеще-
ние прекращается после того, как днище 17 штока, достигнув конца тяги 21,
переместит клапаны 25 и 34 влево и т. д.
Таким образом, при одновременной работе впускного и выпускного
клапанов достигаются возвратно-поступательное движение поршня и, сле-
довательно, нормальная работа стеклоочистителя. Конструктивное выпол-
нение перекидного механизма клапанов несколько сложнее рассмотренной
схемы.
Трубопровод пневматического стеклоочистителя обычно: присоединя-
ется к общей сети пневматической системы, имеющей нормальное давле-
ние 0,55—0,65 Мн!м2 (5,5—6,5 кГ/см2), но для приведения в действие 
пневматического стеклоочистителя необходимое избыточное давление зн-а*
230
Рис. 122. Схема
пускового вентиля
пневматического
привода стекло-
очистителя, при-
меняемого на
троллейбусах
МТБ-82
. чительно меньше. Понижение давления воздуха осуществляется пусковым
вентилем, установленным между системой нормального давления и пневма-
тическим приводом стеклоочистителя.
. Использование для привода стеклоочистителя сжатого воздуха давле-
нием 0,55—0,65 Мн/м2 (5,5—6,5 кПсм2) не допускается, так как в этом
!' случае привод стал бы работать слишком быстро, что привело бы к разру-
шению передачи механизма или его отдельных деталей.
Вентиль стеклоочистителя уменьшает давление
/ сжатого воздуха до нужной величины и подает его
: в механизм стеклоочистителя. Конструктивная схема
пускового вентиля показана на рис. 122. Он состоит из
корпуса 5, регулирующей гайки 1, клапана 7, упор-
f. ной и направляющей шайбы 2, кожаной «манжеты 9,
’ пружины 10 и штифта 4.
£ Сжатый воздух . из системы поступает через ниж-
* нее отверстие 6 корпуса. При открытом клапане воз-
дух проходит в полость 8 и затем через отверстие 3
j направляется к механизму стеклоочистителя. Кожаная
t манжета 9 свободно перемещается в корпусе вентиля и
к предотвращает просачивание воздуха в атмосферу через
гайку 1.
Клапан 7 открывается при помощи пружины 10,
? упирающейся в шайбу 2 и, следовательно, в шток кла-
* пана. Нажатие пружины регулируется гайкой 7, сое-
диненной с корпусом вентиля посредством резьбы.
Для открывания клапана 7 регулирующую гайку
ввинчивают р.тело корпуса. Гайка сжимает пружину,
 и как только усилие ее превысит давление воздуха, подведенного к отвер-
; стию 6, клапан открывается, пропуская воздух в полость 8.
При вращении регулирующей гайки 1 в обратную сторону нажатие
пружины уменьшается и клапан закрывается. Величиной сжатия пружи-
’ ны 10 регулируется давление воздуха, подводимого к приводу стеклоочис-
тителя.	'
За последнее время в троллейбусах получили широкое применение
I. электрические приводы стеклоочистителей, обладающие существенными
< преимуществами по сравнению с пневматическими (простота конструкции,
• высокая надежность и большой срок службы, отсутствие'потребности в
, сжатом воздухе и др.).
На рис. 123 приведена электрическая схема привода стеклоочистителя
: типа СЛ18А, применяемого на троллейбусах ЗИУ-5.
2,	Рис. 123. Электрическая схема привода стеклоочистителя типа
СЛ18А, применяемого на троллейбусах ЗИУ-5
L В рассматриваемом типе стеклоочистителя щетки приводятся в дейст-
р вие электродвигателем постоянного тока параллельного возбуждения, по-
лучающего питание от аккумуляторных батарей напряжением 12 в. Потреб-
231
Рис. 124. Схема механизма передачи мо-
мента от электродвигателя к червячно-
му редуктору стеклоочистителя типа
СЛ18А
ляемый ток составляет 1,8 а. Пусковой аппарат представляет собой комби*
нированное устройство из двух выключателей А и В, имеющих одну
пусковую рукоятку.
Для получения большей скорости перемещения щеток стеклоочисти-
теля, соответствующей 45 двойным ходам в минуту, замыкается выключа-
тель Л, а выключатель В остается в разомкнутом состоянии. В этом случае
ток параллельной цепи проходит через дополнительное сопротивление 5,
благодаря чему обеспечивается
минимальное поле возбуждения и,
следовательно, наибольшая ско-
рость вращения якоря 2.
Для получения малой скоро-
сти перемещения щеток, соответ-
ствующей 27 двойным ходам в ми-
нуту, необходимо замкнуть оба
выключателя — А и В — при этом
увеличится ток в обмотке 1 парал-
лельного возбуждения и, следова-
тельно, уменьшится скорость вра-
щения якоря электродвигателя.
Положение стоп достигается при
размыкании выключателя А и за-
мыкании В. При таком соедине-
нии в обмотках электродвигателя
ток может проходить только через
контакты 4. Замыкание и размы-
кание контактов 4 один раз за
один оборот осуществляется повод-
ком стеклоочистителя. Размыка-
ние контактов с остановкой стеклоочистителя происходит в момент расхож-
дения щеток, когда они находятся вне поля зрения водителей и пасса-
жиров.
Конструктивная схема механизма передачи и редуктора, осуществляю-
щего увеличение момента, развиваемого электродвигателем, и уменьшение
скорости его вращения, показаны на рис. 124. Здесь вал якоря электродви-
гателя 1 с помощью короткого карданного вала 2 соединен с червяком 3
редуктора. Далее ось 4 червячного колеса 5 редуктора сообщает вращающий
момент механизму передачи стеклоочистителя.
Раздел пятый
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Глава XXI
ПУСК И РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ
Управление тяговыми электродвигателями состоит из следующих
операций:
1)	пуск в ход;
2)	регулирование скорости движения;
3)	электрическое торможение;
4)	реверсирование.
Для осуществления этих операций служат аппараты, связанные с дви-
гателями и между собой цепями, по которым проходит силовой ток.
При наличии нескольких электродвигателей обычно предусматривает-
ся возможность управления в случае аварии одного из них (так называе-
мый аварийный режим).
Пуск в ход и регулирование скорости являются процессами, связанны-
ми друг с другом, поскольку часто ступени ослабления поля (регулирова-
ния скорости) используются при реостатном пуске.
Пуск в ход может осуществляться при помощи реостатов и без них.
На электрическом подвижном составе городского транспорта,^как правило,
применяются системы управления с реостатным пуском. Системы безрео-
статного пуска требуют применения добавочных регулирующих машин
сравнительно большого веса и габаритов, включаемых в силовую цепь,
и поэтому не получили распространения.
Повсеместно принятая система реостатного пуска, как правило, до-
полняется в области повышенных скоростей одной или несколькими ступе-
нями ослабления поля. В электродвигателях, допускающих широкий
диапазон регулирования поля возбуждения, в том чиЬле и в электродвигате-
лях смешанного возбуждения, процесс ослабления поля следует рассмат-
ривать как вторую стадию пускового процесса, осуществляющую функции
регулирования скорости движения.
При наличии двух или больше электродвигателей в процессе пуска
может осуществляться изменение их соединения путем перехода с после-
довательного на параллельный режим работы.
Следовательно, в процессе управления тяговыми электродвигателями
в схемах их соединения.могут быть реостатные ступени и ступени, на ко-
торых не включены пусковые реостаты, называемые экономическими.
К экономическим ступеням относятся ступени ослабления поля, а также
безреостатные ступени при различных группировках электродвигателей;
эти ступени и служат для регулирования скорости.
233
§ 81. Реостатный пуск и расчет ступеней пусковых
сопротивлений
Общие сведения. Реостатный пуск может быть ступенчатым и бессту-
пенчатым. Ступенчатые системы пуска в свою очередь подразделяются на
мало- и много- (или тонко-) ступенчатые. Наибольшее распространение'
получил ступенчатый пуск; он широко применяется на современных трол-
лейбусах.
' Много- и бесступенчатые системы пуска, применение которых связано
главным образом со стремлением достигнуть плавных и высоких уско-
рений, не получили на троллейбусах значительного распространения
ввиду большого усложнения электрооборудования, с которым связано
их осуществление..
По способу управления пусковым процессом следует различать неав-
томатический, полуавтоматический и автоматический пуск. На современ-
ных троллейбусах применяются преимущественно полуавтоматический и
автоматический пуски, осуществляемые под контролем реле тока, называе-
мого обычно реле ускорения, или под контролем определенного времени
переключения ступеней — хронометрический пуск. Обычно оба вида
пуска используются в одном пусковом процессе. Автоматический пуск
значительно облегчает управление троллейбусом, позволяет реализовать
более высокое ускорение и устраняет случайные перегрузки, связанные
с ’неправильными операциями управления^ повышая тем самым эксплуата-
ционную надежность. Автоматический пуск применяется при двигателяхжак
последовательного, так и смешанного возбуждения.
Расчет реостатного пуска сводится к выбору числа реостатных ступе-
ней и построению пусковой диаграммы.
Выбор числа реостатных ступеней в значительной мере определяется
принятым ускорением. Чем больше ускорение, тем больше должно быть
число пусковых ступеней.
Ступенчатый пуск характеризуется определенной степенью неравно-
мерности, т. е. колебаниями пускового тока, а следовательно, и силы тяги
между минимальными и максимальным значениями. Неравномерность пус-
кового режима оценивается коэффициентом неравномерности:
по току
(309)
где	Р
j    ^максЧ~^мин	.о,л.
7ср— ------------- ,	(ЗЮ)
и по силе тяги
р	___р
Ь __ п. макс п. мин	/оп\
Ли -------пр------------ (oil)
2/п.ср
где
р	। р
Рп. макс ~ п. мнн	/Qi п\
п. ср--:------§-----------
При расчете реостатных ступеней можно рекомендовать следующие
значения коэффициента неравномерности по току:
при ускорениях порядка 0,6—0,8 м/сек2 ka — '154-20%;
при ускорениях порядка 1,0—1,2 м/сек2 = 104-12%;
при ускорениях порядка 1,3—1,5 м/сек2 — 84-10%.
Выбирая число ступеней, следует учитывать, что всякое их увеличе-
ние повышает число силовых контакторов и усложняет силовую схему.
Для построения пусковой диаграммы, кроме коэффициента неравно-
234
мерности, необходимо знать также среднее пусковое ускорение на площадке,
которое приближенно может быть принято равным
где Ря. ср — среднее значение силы тяги на ободе колес;
М — масса троллейбуса;
— сопротивление движению;
(1 -F Т) — коэффициент инерции вращающихся частей троллейбуса.
На основании равенства (313), зная ап, можно определить значение
Рп.ср и, пользуясь характеристикой тягового электродвигателя Р = /(/),
найти /ср. Если известны kn и /ср, то на основании равенств (309) и (310)
определяются /мин и /макс. Полученное /макс не должно превышать значения
максимального тока, допустимого по условиям коммутации тяговых элект-
родвигателей, а соответствующая ему сила тяги Рп.макс не должна превос-
ходить предельное значение, допустимое по условиям сцепления.
Второе ограничение имеет практическое значение только для подвиж-
ного состава электрического рельсового транспорта. В троллейбусах,
характеризующихся весьма высоким коэффициентом сцепления, следует
считаться главным образом с первым ограничением.
На основании полученных значений /мин и /макс может быть построена
пусковая диаграмма в области установившегося ускорения.
Рассмотрим способ построения пусковой диаграммы для двух харак-
терных случаев: с одним и двумя электродвигателями.
Пусковая диаграмма для одного электродвигателя. Для одного элект-
родвигателя, включенного через сопротивление под напряжение сети:
(7с = сФо + /(^Ч-/-),	(314)
откуда
R =	—г,	(315)
где Uc напряжение сети;
сФу — э.. д. с. электродвигателя; . ;
г — сопротивление обмоток электродвигателя, включенных последо-
вательно в силовую цепь (обмоток якоря и последовательного
возбуждения главных и добавочных полюсов);
R —= сопротивление пускового реостата, включенное в цепь электро-
двигателя;
v—скорость движения троллейбуса;
с —постоянная величина, зависящая от параметров электродвигате-
ля, передаточного числа редуктора и диаметра ведущих: колес;
Ф — магнитный поток возбуждения.
В момент пуска при скорости v = 0 и максимальном значении пуско-
вого сопротивления Л i будем иметь:
1/с = /(₽1 + г).	(316)
Для скорости о, выхода на естественную'(автоматическую) харак-
теристику при о = о, и R = 0 получим:
С/с = сФо, + /г.	-	-	(317)
Совместное решений (316) и (317) дает
сФ = /^-.	(318)
Оа
• Строго говоря, значение Рл.ср не вполне соответствует среднему пусковому ус-
корению [15Г.	'
> '	235
Подставляя значения U,. и сФ из (316) и (318) в (314), получим
или, после упрощений
/(/?1 + г) = /^-п + /(Я + т),
‘•’а
(319)
Уравнение (319) показывает, что зависимость R ~ ?(и) при постоянном
пусковом токе I является прямолинейной. Разным величинам пускового
тока будут соответствовать различные прямые R = /(и) с отличающимися
значениями 7? lt определяемыми согласно равенству (316) и соответствующи-
ми величинами оа, определяемыми по естественной характеристике двига-
теля для данного тока /.
На рис. 125 изображены наклонные прямые v = f(R), построенные
для различных постоянных значений пускового тока. Очевидно, что эти
Рис. 125. Зависимости v = /(/?) для
пускового режима
прямые отвечают условиям бессту-
пенчатого пуска. При ступенчатом
пуске, который характеризуется
колебаниями тока при переходе с
одной ступени на другую в преде-
лах выбранных значений от /мин до
/макс, прямые v=f(R) использу-
ются в качестве вспомогательных.
На рис. 126 показано пост-
роение ступенчатой пусковой ди-
аграммы.
В рассматриваемом случае зна-
чениям тока соответствуют две на-
клонные v = /(/?) : 1—2 для тока
/мин и 3—4 для тока /макс.
Максимальные и минимальные значения пускового тока на рис. 126
(справа) изображены прямыми вертикальными линиями Г—2' и 3’’—4'.
Рис. 126. Построение ступенчатой диаграммы реостат-
ного пуска при одной группировке электродвигателей
Построение ломаной линии внутри прямых 1—2 и 3—4, позволяющее
определить величину ступеней пускового сопротивления, производится
в следующем порядке. В процессе пуска величина пускового сопротивле-
ния, соответствующая отрезку 0—3 при значении тока /макс, должна быть
наибольшей (т. е. равной 7?i). По мере разгона троллейбуса в соответствии
236
с кривой 3'—5' будет увеличиваться э. д. с. Двигателя и уменьшаться пус-
ковой ток. При достижении тока /мин (в точке 5) пусковое сопротивление
должно быть уменьшено на величину, соответствующую отрезку прямой
5—6; это дает вторую ступень сопротивления. Уменьшение значения R
вызывает изменение тока до /макс • В процессе дальнейшего разгона троллей-
буса в соответствии с кривой 6'—Т снова произойдут увеличение э. д. с.
двигателя и уменьшение пускового тока до /мин (в точке 7). Этому значению
скорости будет соответствовать отрезок 7—5, который и определит величину
очередной ступени сопротивления, подлежащей отключению, и т. д. В ре-
зультате выключения последней ступени сопротивления 13—14 тяговый
электродвигатель начнет работать по естественной характеристике в точ-
ке 14'.
При первом построении диаграммы (см. рис. 126) выключение послед-
ней ступени пускового сопротивления может не совпасть со скоростью
выхода на естественную характеристику, соответствующую /макс • Для
получения наивыгрднейшего режима пуска при полном использований
пределов тока от /мин до /ыакс диаграмму пуска обычно перестраивают так,
чтобы последняя ступень сопротивления выключалась в точке 4. При этом
скорость иа начала работы электродвигателя по автоматической характерис-
тике будет равна оа', т. е. соответствовать наивыгоднейшему режиму пуска
при полном использовании пределов колебаний пускового тока. Дости-
гается это путем некоторого изменения пределов /мин и /макс.
Пусковая диаграмма для двух и большего количества электродвигате^
лей. При наличии двух электродвигателей (рис. 127), включенных последо-
вательно через сопротивление под напряжение контактной сети, уравне-
ние (314) примет такой вид:
t/c = 2сФи + I (R' + 2г),
где R' — сопротивление пускового реостата, включенного в цепь по-
следовательно соединенных электродвигателей;
Следовательно
/ ис X
'	I.------ сФр I
К' =	---2г = 2 г-----------г).	(320)
При параллельном соединении электродвигателей
С/с == сфУ _ / (2/Г + г),
где R" — полное сопротивление пускового реостата, включенное в цепь
двух параллельно соединенных электродвигателей.
Следовательно
, К" = Uc-^v	.	(321)
Сравнение равенств (320) и (321) показывает,- что при и = 0 значение
R при параллельном соединении почти в два раза меньше, чем при последо-
вательном. Так как переход на параллельное соединение осуществляется
примерно при половине скорости выхода на естественную характеристику,
то в момент перехода сФо U.. /2, и, если пренебречь относительно не-
большим влиянием г, в соответствии с равенством (321) получим
т. е. в четыре раза меньшее значение, чем при трогании на последовательном
соединении.
Для построения пусковой диаграммы должны быть проведены прямые
v = при значениях /М11н и /макс отдельно для последовательного и па-
раллельного соединений, как это показано на рис. 127. Построение ступе-
237
нёй диаграммы ведется таким же образом, как и для одного электродвига-
теля, причем диаграмма параллельного соединения начинается от точки
М, находящейся на линии /макс, при скорости, соответствующей точке 2 и'
току /мнн по естественной характеристике последовательного соединения.
' •	,	Расчет сопротивлений при не-
скольких группировках электро-
двигателей может производиться
так же, как при одном двигателе.
При этом условно принимается,
что каждый электродвигатель при
разных группировках связан со
своим отдельным сопротивлением.
Как показывают равенства (320) и
(321), выражения в квадратных
скобках имеют одинаковый вид,
если вместо напряжения сети под-
ставить напряжение на электро-
двигателе. При тацой подстановке
для любой группировки величина
сопротивления, приходящаяся на
рис. 127. Построение ступенчатой диаг-
раммы реостатного пуска при двух груп-
пировках электродвигателей
один электродвигатель,
— —сФи
Л,=	--------_rt	(322)
а полное сопротивление для всей группировки электродвигателей
Я = —	(323)
р
где tn — число последовательно соединенных электродвигателей;
р — число параллельных цепей электродвигателей.
При построении лучей v = f(R) по равенству (322) начальные значения
пусковых сопротивлений R. при v = 0:
R'= -%------	(324)
р	•'макс
И
₽o=-^—•	(325)
' мин
Для последовательного соединения -двух электродвигателей т = 2 и
р — 1. При этой схеме соединения получим уравнение (320).
При Параллельном соединении двух электродвигателей р = 2 и tn — 1.
В этом случае получается равенство (321).
Для последовательно-параллельного переключения четырех электродви-
гателей, при т =2, и р = 2, величина общего сопротивления группировки
равна сопротивлению, приходящемуся на один электродвигатель R =
в равенстве (323).
При построении пусковой диаграммы отрезки v — f(I), заключенные
между /мин и /макс» можно приближенно принимать прямыми.
Для построения всей скоростной характеристики данной ступени
сопротивления (при R — const) при одном и том же токе и, следовательно,
магнитном, потоке можно воспользоваться отношением э. д. с. с введенным
сопротивлением и без него:
Uc 
c<s>vR «Я _	+
сФуа	” t/д — /Г ’
.238
откуда
/,Л> : г!
=	(326)
где va — скорость при токе I по естественной характеристике для напряже-
ния на зажимах V£.
Некоторые особенности расчета начальной части пусковой диаграммы.
Определение количества и расчет ступеней пусковых сопротивлений произ-
водятся таким образом, чтобы начальное ускорение было незначительным,
с последующим нарастанием до некоторого установившегося значения по-
рядка 1,4—1,8 м/сек2. Ограничение начального ускорения необходимо по
соображениям плавности трогания с места и уменьшения электродинами-
ческих воздействий на тяговую передачу.
Как указывалось выше, при автоматическом управлении в начальной
стадии пускового процесса до достижения установившегося пускового ре-
жима (при постоянном ускорении) используется обычно так называемый
хронометрический пуск,. Область хронометрического пуска, применяемого
в сочетании со ступенчатым, определяется разностью между установившим-
ся и начальным ускорением, допустимым с точки зрения ощущения пасса-
жирами первоначального толчка. Величина начального ускорения прини-
мается обьРгно в пределах-0,3—0,4 м/сек2. Зная ускорение, можно опреде-
лить соответствующую ему силу тяпгР^й, следовательно, ток в начальный
момент при скорости v = 0. Тем самым определяется сопротивление пер-
вой ступени.
Распределение остальных ступеней, переключаемых в процессе на-
растания ускорения, производится таким образом, чтобы по возможности
колебания токов и силь/тяги не выходили за пределы колебаний, принятых
для области пускового процесса с установившимся ускорением.
Переключение первых ступеней производится хронометрически в за-
висимости от времени, требующегося для поворота группового вала реостат-
ного контроллера при групповой системе управления или для включения
индивидуальных контакторов при индивидуальной системе управления*.
Время нарастания ускорения следует выбирать таким, чтобы скорость
его изменения не превышала 2 м/сек2. Следовательно, если разность уста-
новившегося и начального ускорения составляет ау—ан, то время дости-
жения установившегося ускорения должно быть не менее £д^ —	---—
(Д/—время выдержки на каждой ступени). Это время, т. е. ГД/, распре-
деляется равномерно между ступенями начальной стадии пускового про-
цесса.
Диаграмма начальной (хронометрической) стадии пускового процес-
са может быть построена, если определить приращение скорости на каж-
дой ступени. После определения времени выдержки на каждой ступени
Д/приращение скорости может быть рассчитано по известному уравнению
движения:
а	;
откуда	..
До = д/	.	(327)
ЛЦ1+7)	/
* Время вращения группового вала может быть увеличено путем воздействия на
скорость перемещения привода, а время переключения индивидуальных контакторов—
при помощи магнитного демпфирования.
239
Значение силы тяги Рк может быть определено для каждого интервала
До на основании средних значений токов каждой ступени (рис. 128). Оче-
видно, что интервалы До будут увеличиваться по мере роста ускорения
ввиду увеличения силы тяги Рк (Рв — начальное значение силы тяги, соот-
ветствующее току /н). Хронометрический пуск может не ограничиваться
у начальной стадией пускового процесса и распространяться на весь пуско-
! вой режим или на большую его часть.
Рис. 128. Пусковая диаграмма
с учетом нарастания тока и
силы тяги на первых ступенях
Свойства хронометрического пуска
наиболее просто проанализировать, если
принять систему управления с большим
числом равных ступеней. Такие системы
управления получили некоторое распрост-
ранение на отдельных видах подвижного
состава городского транспорта. ,
При равных ’ секциях выключаемых
сопротивлений и равных интервалах вре-
мени их переключения можно допустить,
что
dR ~ i
-----= const,
дг
или, при очень большом числе бесконеч-
но малых ступеней,
Полагая
получим
— = const = ft.
dt
dp  dR	dv	dv
dt	dv	dt	dt
dv	a
— = — = c.
dR	b
(328)
Но значение ~ = tg«, где a — угол наклона прямого луча, характе-
ризующего зависимость и = /(/?) при постоянном значении пускового то-
ка, соответствующем указанному лучу (см. рис. 125).
Согласно равенствам (318) и (319):
=	=	(329)
du Оа
При постоянном значении пускового тока /п и, следовательно,
магнитного потока сФ,
dR ,
— = const.
dv
Имея в виду равенство (328), получим — const. Следовательно,
хронометрический пуск так же, как и автоматический пуск, может обеспе-
чить постоянное установившееся ускорение под контролем реле ускорения.
_	dR
При данном значении — величина полного ускорения практически мало
dt
зависит от веса троллейбуса и величины уклона. Действительно, при дан-
ном полном сопротивлении R время выведения сопротивления при — const
dt
Ъуцет всегда одинаковым.	-
Полное ускорение равно ~~, где иа — скорость выхода на характе-
ристику. Следовательно, при постоянном значении Е/ полное ускорение
240
пропорционально va. Скорости иа по естественной характеристике двигателя
несколько понижаются по мере роста пусковых токов, в результате чего пол-
ное ускорение несколько уменьшается.
Свойство хронометрического пуска поддерживать примерно постоян-
ное полное ускорение позволяет уменьшить влияние нагрузки на скорость
сообщения подвижного состава. Но, с другой стороны, при этом возникает
опасность значительных перегрузок тягового электродвигателя при боль-
ших нагрузках и при пусках на больших подъемах.
Действительно, величина силы тяги
Р„ = О„[9>8/ + шо+103(1+т)-|-] «,	(330)
или в практической системе
Рп = р + си0 + 102(1 + т) .
где Gn—полный вес троллейбуса, т;
i — величина подъема, °/00;
' ’Е'о — удельное сопротивление движению н/т (кГ/т)\
(1+ у) — коэффициент инерции вращающихся частей;
~ — ускорение, м/сек2.
При расчете реостатного пуска троллейбуса, при отсутствии других,
более точных данных, значения ш0 и (1+у) ориентировочно принимают
соответственно 120 н/т (12 кГ/tri) и 1,14-1,12.
По заданному значению Ду.ср, т. е. ускорению, получающемуся при сред-
нем пусковом токе, находят среднюю силу тяги
Рп. ср = [Ю3 (1 + Т)Яу. ср 4“	~ ’	(231)
Z
или в практической системе
Рп. ср = [102 (1 + f) Ду. ср + ау0] ,
где z — число тяговых двигателей в поезде.
По Рп.ср и характеристике силы тяги определяют /П. СР (см. рис.128).
Далее могут быть вычислены значения
Лдакс = ^п. ср (1+£н) и /мин==/„.Ср(1-и		(332)
Естественно, /макс не должен превышать значения максимального тока,
допустимого по условиям коммутации, а соответствующая ему сила тяги —
предельного значения, допустимого по условиям сцепления.
Если вычисленное значение /Макс больше ограничивающего, следует
или снизить ^г.ср> или уменьшить коэффициент неравномерности по току kH.
При = const и данном уклоне i сила тяги Рп пропорциональна
dt
Р
весу троллейбуса (?п, т. е. — = const.
Следовательно, при возрастании веса Gn увеличиваются сила тяги и
ток электродвигателя.
Аналогичное явление происходит при увеличении уклона I, на котором
происходит пуск троллейбуса.
ч Подвижный состав городского электрического транспорта работает в
условиях резко изменяющегося сопротивления движению и нагрузки и в
ряде случаев — в условиях тяжелого профиля пути, что вызывает большие
колебания величины силы тяги и, следовательно, установившегося тока.
Вследствие этого хронометрический пуск, если он применяется на город-
ском электрическом транспорте, должен сочетаться с какими-либо элемента-
ми ограничения пускового тока (см. рис. 172).
241
Схемы сопротивлений. На основании полученных из пусковой диа-
граммы величин сопротивлений отдельных ступеней составляется схема
соединений пускового реостата, которая должна отвечать следующим основ-
ным требованиям: *
1)	по возможности обеспечивать расчетные значенйя выбранных сту-
пеней;
2)	иметь минимальное количество переключающих контакторов;
3)	создавать, по возмож-
ности, равномерную нагруз-
|-|ку на отдельные секции со-
противления для уменьшения
£ их общего объема;
.. - 4) обеспечивать переклю-
Рис. 129. Схема сопротивления для одной группи- чения контакторов без разры-
ровки двигателей с пятью реостатными ступенями ва тока.
Построение схем сопро-
тивлений различается в зави-
симости от числа группировок электродвигателей и числа ступеней реоста-
та. Длр одной группировки двигателей сопротивления могут быть включены
в одну группу при относительно малом числе ступеней.
На рис. 129 показана элементарная схема последовательно включен-
ных секций сопротивлений для одной группировки двигателей, а в табл. 7
приведен порядок замыкания контакторов.
Таблица 7
Порядок замыкания контакторов
Позиции	Контакторы				Включение секций
	1	2	3	4	
1								“+б+»+г
2	X	—	—	——	б 4- в 4- г
3	—	X	—•	—	в 4- г
4	—	—	X	—	г
5	—	—	—	X	—
Примечание. Крестиком отмечается замыкание контактора.
Схема (см. рис. 129) имеет два недостатка: большое число .контакто-
ров 1, 2, 5,..4,--равное-числу-яереклкнаемых_сту_пеней, й"неполную.нагрузку
секцией, поскольку, например, секция ............
"а участвует только .. в б — в */2 и
Рис. 130. Схема сопротивления для од-
ной группировки электродвигателей с
шестью реостатными ступенями
в —в 3/4 части пускового процесса.
В схеме, показанной на рис.
130, частично устраняются указан-
ные недостатки. Благодаря образо-
ванию последней ступени сопротив-
ления с помощью параллельных це-
пей получаются пять пусковых пози-
ций при трех реостатных секциях. Все
секции используются в процессе пу-
ска не менее чем на двух позициях. Порядок замыкания контакторов
рассматриваемой схемы дан в табл. 8.
На^рис. 131 приведена схема с четырьмя реостатными секциями, при
которой шесть пусковых позиций получаются с помощью четырех контак-
торов. Здесь каждая секция используется не менее чем на трех ступенях.
Порядок замыкания контакторов для схемы, изображенной на рис. 131,
показан в табл. 9.
242
Таблица 8
Порядок замыкания контакторов
Позиция	Контакторы				Включение секций
	1	2	3	4	
1	X			'				a -f-б 4- в
2	X	X	—	—	б 4;«
3	—	X	X	—	в
4	—	—	X	X	(“+«) II 4
5	—	X	X	X	а II в
6	X	X	X	X	—
	Т аблица 9
Порядок замыкания контакторов	
Позиция	‘Контакторы				Включение секций
	1	2	3	4	
1									о 4- б 4~ в 4“ ®
2	X	__	—	—	б 4- в 4- г
3	X	X	—	—	е 4- а
4	—	X	X	—	г
5	—	—	X	X	“II (б + «) II г
6	——	X	X	X	а || в II г
7	X	X	X	X	—
На рис. 132 показана так называемая верньерная схема, при которой
сопротивление разбивается на две группы: одна группа с регулируемым и
другая с нерегулируемым сопротивлением. В начале пуска обе группы со-
Рис. 131. Схема сопротивления для одной груп-
пировки электродвигателей с шестью реостатны-
ми ступенями
Рис. 132. Верньерная схема сопротивления
единяются последовательно, а затем параллельно. Порядок замыкания кон-
такторов в приведенной верньерной схеме дан в табл. 10.
Главным преимуществом этой схемы является относительно небольшое
число контакторов
п~2к — 3,
где к. — число контакторов,
п — число ступеней.
243
пользованы для соединения сопротивлений цепи параллельной обмотки
возбуждения.	'
Пример 1. Выбрать схему пусковых реостатов и построить пусковые характери-
стики для троллейбуса ЗИУ-5 с тяговым двигателем ДК-207А.
Вес троллейбуса при нормальной нагрузке <?п = 16,5 т, вес тары (?т = 9,8 т,
удельное сопротивление движению за период пуска щ0 = 12 кГ/т, коэффициент инер-
ции вращающихся масс при нормальной нагрузке 1+7=1,12, среднее установившееся
ускорение ау ср = 1,5'л</сек2, feH = 0,l, гдв = 0,153 ол, z=l.
По формуле (331) определяем;
рп. ср = (Ю2-1,12- 1,5+ 12) 1,65 = 3050 кГ.
По характеристике Р (/) при полном поле /п ср = 335а; по формуле' (332)
/мин = 335(1 —0,1)« 300а, /макс = 335 (1 +0,1) = 369 а.
Далее по формуле (315) для v = 0 определяем значения сопротивлений:
ЯП1 —0,!53 = 1,682 ом, =	0,153 = 1,357 ом.
Далее строится предварительная пусковая диаграмма, как изложено выше. На
рис. 133, б она показана штриховой линией. Для определения сопротивления первой
позиции примем начальное ускорение ан = 0,35 м!сек?;
Ga	16,5
1 + 7-^ = 1 +0.12 -9^-= 1,22; Рт = (1,02 -4,22.0,35+ 12)9,8 = 540 кГ.
По характеристике Р (/^ при частично ослабленном поле
,	550
Л =120 а и	=—I2Q- — 0,153 = 4,427 ом.
Затем для первой стадии пуска выбираем еще три ступени так, чтобы при о = 0
были одинаковые толчки тока А/ = 55 а < (/макс — /мин) = 69 а. При этом Р2 =
= 2,997 ом; /?3 = 2,237 ом, /?4 = 1,777 ом. Из графического расчета получились .сле-
дующие предварительные величины сопротивлений: Р'5 — 1,4 ом; 7?g = l, 1 ом; /?? =
= 0,84 ом; А*8 =0,64 ом; /?9 = 0,46ол<;	—0,32 ом; = 0,185 ом; /?|2 =
= 0,08 ом. Здесь индекс указывает номер позиции, а штрих—предварительное зна-
чение сопротивления.	1
Схема пусковых сопротивлений выбрана верньерной и приведена на рис. 133, а.
Порядок замыкания контакторов показан в табл. 11.
Подбор секций сопротивлений удобно начать с позиции 6, для которой выбираем
.сопротивление /?в = « + «:= 1,1 ом. На позиции 7 параллельно сопротивлению Pt
включается сопротивление 2^’==а + ^ + б+г + ^:
^R, + R, = °-84 “•
244
Рис. 133. Пример построения пусковых характеристик для верньерной схемы
Порядок замыкания контакторов
Таблица 11
245
Откуда
= 3,56 ом.
. Кг-я; 1.1-0,84
При этом сопротивление позиции 1 R, = R, + R, = 3,56 + 1,1 = 4,66 ом вме-
сто 4,427 ом по предварительному расчету, а при о = 0 ток /, = 114 а вместо 120 а
(он несколько меньше найденного, что допустимо). Поэтому выбираем R, = 0,84 ом
я А*, — 4,66 ом. На позиции 8 параллельно R, включается у R, = у R^ _ а:
R.R's _ 1,1-0,64
-------г- — , ,	/	= 1.53 ом.	
R« — Rs 1.1-0,64
При этом сопротивление позиции 2 R% = 2 R, + R, = 1,53 + 1,1 = 2,63 ом вме-
сто 2,997 ом, а ток при р = 0
,	550 

/а— 2,634-0,153; "7j98a
4..... *
вместо 120-]-55= 175 а. Этот результат неудовлетворительный, так как будет боль-'
шой толчок тока при переходе с позиции 1 на позицию 2: Д/ = 198 — 114 = 84 а вместо
69 а, принятых при пуске. Примем /2 = Л + 69 = 183 а, тогда Я» = 550/183 —
-0,153=2,847 ом и £Я8 = Я2 —Я8 = 1,747 ом,
2	1,1-1,747
*в- Яв + 2^« “	2,847	= 0,647 ом..
Это допустимо, так как толчок тока при переходе с позиции 7 на позицию 8 будет мень-
ше заданного. Сопротивление секции а ==2 Я? — 2 Я8 == 3,56—1,747 = 1,813 ом.'
На диаграмме строну характеристику позиции 8 при выбранном Я8 =0,674 ом и
позиции 9 так, чтобы толчок тока при переходе с позиции 8 на позицию 9 не превос-
ходил /макс. Находим, что при этом Яв = 0,5 ом и
2	= i1'!1 ’o’V = °-912
•xg^~J\8	1,1—и,0
^8 = 2.012 а ПРН
550
/з = 2,012 + 0,153 =264 °-
, Толчок тока при переходе с позиции 2 на позицию 3 Д/ = 254 — 183 = 71 а, что
близко к принятому значению (Д/ = 69 а). Сопротивление секции б — V Я8— V Я6 =
= 1,747 — 0,912 = 0,835 ом.
Аналогично строим характеристику позиций 10, а затем так, чтобы не превосхо-
дить /„экс и Яю —0.35 ом: находим
„„ R,R„ 1.1-0.35
Л10- 1,1—0,35 -°-517о-“.
Я4 = ₽в + 2	~ 1,1 4-0,517 = 1,617 ом и при V = 0 /4 = 306 а. Толчок тока при
переходе с позиции 3-й на 4 получается равным Д/ = 306 — 254 = 52 а. Сопротив-
ление секции в = 2	— 2 ^1° = 0,912 — 0,517 = 0,395 од; 7?п = 0,22 ом, 2	=
= 0,275 ом; Я8 = Яв + 2	= 1.1 + 0.275 = 1,375 ом и при о = 0 7б = 364 а, Д/ =
= 364 — 306 = 58 а. Сопротивление секции г = 2 Rio — 2	=	— 0,275 =
= 0,242 ом, а секции 6 = 2 Я’ — (а + б 4-е + а) = 3,56 — (1,813 4- 0,835 + 0,395 +
+ 0,242) = 0,27 ом.
Выбираем сопротивление для позиции 12 так, чтобы превышение /макс было не-
сколько больше при переходе с позиции 11 на позицию 12. Принимаем R18 = 0,1 од:
дж	ЭЯ18 0,27 • 0,1	• _
— а_ж- отк№ ж- а —- о,27 — о,1 -°'169м-
Сопротивление секции е = /?в —лс = 1,1 — 0,159 = 0,941 ом.
Для выбранных сопротивлений на рис. 133, б сплошными линиями построены
пусковые характеристики.
Сопоставление выбранных и определенных по предварительной пусковой диаграм-
ме сопротивлений приведено в табл. 12. Оно показывает, что в процессе подбора и
246	.	•
Таблица 12
Сопоставление выбранных и предварительных сопротивлений
Позиции	1	2	3	4	5	б	7	8	9	10	и	12	13
Сопротивления предваритель- ные , ом . . Сопротивления выбранные,  ом .....	4,427	2,997	2,237	1,777	1,4	1,1	0,84	0?64	0,46	0,32	0,185	0,08	0
	4,66	2,847	2,012	1,617	1,375	1,1	0,84	0,674	0,5	0,35	0,22	0,10	0
согласования большинство сопротивлений изменяется. При подборе сопротивлений па-
раллельно с расчетом приходится строить пусковые характеристики. Иногда значитель-
ному изменению подвергается первоначальный вариант схемы сопротивлений. В при-
мере 1 в основу положен рис. 132 с добавлением контактора 7. Иногда добавляется
несколько контакторов.
Тепловой расчет сопротивлений. Для выбора элементов сопротивлений,
тепловой проверки и определения их физического объема выполняется теп-
ловой расчет.	t
В основу теплового расчета принимается уравнение нагревания одно-
родного тела:
O =	Т‘	(333)
Здесь 0 — величина перегрева тела по истечении времени
0О — величина начального перегрева тела;
В — количество тепла, подводимое к телу в единицу времени, em
(В = /ВД;
А — коэффициент теплоотдачи тела в вт на 1° перегрева;
Те — постоянная времени, Те = где С — полная теплоемкость
тела, определяемая удельной теплоемкостью и весом элемента
сопротивления1. •
При длительном режиме (t — со) согласно (333) установившаяся тем-
пература
В	^о^эл .
0У= — =	(334)
где — длительный ток при перегреве;
R,„ — сопротивление элемента.
Если принять допустимую температуру перегрева равной 0иак> то
длительный ток элемента
С другой стороны, если известен длительный ток элемента, то
коэффициент теплоотдачи
л=4^-.
-	°макс
После подстановки значений Ви Л из (334) и (335) в уравнение (333)
оно примет следующий вид:
247
На современных троллейбусах в качестве пусковых реостатов приме- I
няются преимущественно фехралевые сопротивления. Они обладают отно- J
сительно высокой теплоотдачей и малым температурным коэффициентом. '!
Это обстоятельство имеет важное значение для городского электрического j
транспорта, так как вследствие малой длины перегонов, и, следовательно, ;
частых пусков реостаты значительное время находятся под нагрузкой. Но- J
минальное значение @макс для фехралевых .элементов сопротивлений при- J
нимается равным 350° С. Это значение меньше физически допускаемой тем-	]
пературы перегрева с учетом возможной неравномерности нагрева при	а
расположении элементов в ящике. Режим нагрузки пускотормозных сопро-
тивлений характеризуется повторно-кратковременными циклами, в которых j
пусковые режимы чередуются с режимами реостатного торможения. Сред- j
ний эффективный ток элемента	3
‘ М-У —Цб^-Г	(337)	?
Здесь 1а и /т— средние значения трка секции на данной ступени пуска и г
торможения, полученные по пусковой и тормозной диаг-
раммам, a;	J
t — время разгона и торможения на данной ступени при
среднем наполнении троллейбуса, сек;	’
п — число пусков и электрических торможений в час, которое
получается как частное от деления скорости сообщения на
среднюю длину перегона.
Порядок определения эффективного тока /Эф для каждой секции соп-
ротивления можно пояснить на основании рассмотрения элементарной схе-
мы, приведенной на рис. 130.
Для йллюстрации расчета пускового режима может служить табл. 13.
Т а б л иц а 13
Нагрузки секций пусковых сопротивлений
	Контакторы				Секция а			Секция б			Секция в		
Ступени	1	2	3	4	I	7*		I	7‘	7*Д/	I	л	7Ш
1	X	-	-		lai	/2 ‘al	№	'Isi	12 ‘б1		1л	к	
2	X	X	-	-	-	-	-		/2 ‘62	^62	I въ	Пг	
3	-	X	X	—	-			—		—		12 ‘вЪ	
4		-	X	X	/ at	/2 *а4	№	^4	/2 164			/2 1в4	
5	-	X	X	X	1аЬ	/2 уа5		-	-	-		12 ‘ в5	
6	X	X	X	X									
Е/аД/							2			S />Д*			S /62дг
Значение интервалов времени по ступеням
Д< =	Д/2 =	Д<3 =	Д/5 = ^.
а	а	а	а	а
Реостатное торможение на троллейбусах, как будет показано ниже,
обычно используется как одноступенчатое. При этом весь диапазон скорое-
>г48
ти реостатного торможения разбивается на отдельные интервалы; в преде-
лах каждого интервала определяется среднее значение тормозной силы и,
следовательно, замедление Ь. При данном замедлении определяются интер-
валы времени М == kv/b. Затем составляется таблица, аналогичная
табл. 13, для пускового режима с тем ртличием, что обычно на троллейбу-
Рис. 134. Диаграмма нагрузки ма-
неврового режима
сах в процессе торможения величина тормозного сопротивления остается
неизменной. Для определения полного количества выделенного тепла в
каждой секции должны быть просуммированы значения I/2/ для пуско-
вого И тормозного режимов, и по (337)
определен средний эффективный ток /9ф.
Полученные значения среднего эф-
фективного тока для отдельных' секций
сравниваются с допустимыми (по завод-
ским данным) значениями длительных
токов элементов, причем выбор элемен-
тов производится при соблюдении усло-
вия /Эф</оо. В случае, если сопротивле-
ние секции меньше сопротивления эле-
мента, допускается параллельное вклю- '
чение элементов; при этом следует иметь в виду, что по каждой ветви про-
текает часть расчетного тока. В некоторых случаях оказывается целесо-
образным использовать элемент с промежуточным выводом. При сравне-
нии различных комбинаций соединения элементов между собой следует
отдавать предпочтение такой комбинации, которая дает наименьший сум-
марный вес. '
После расчета и выбора элементов пускотормозных сопротивлений по-
следние должны проверяться на соответствие режиму маневрового передви-
жения в депо, а также дополнительных пусков при значительных заторах
движения у перекрестков. Маневровое движение обычно производится на
первой реостатной ступени при скорости 1,5—1,7 м/сек (5—6 км/ч) и харак-
теризуется повторно-кратковременным циклом, график которого показан на
рис. 134. Средний эффективный ток маневрового режима за время всего
маневрового цикла /м составит:

(338)
где Z, — средний эффективный ток каждого включения;
ti — время каждого включения тока;
— время полного цикла включения и выключения тока.
Для определения перегрева в результате действия маневрового режима
можно воспользоваться уравнением (336), полагая в нем: t = I,,, I = и
0О — температуру перегрева, полученную в результате нормального режи-
ма движения. При маневровом режиме обычно допускается перегрев до
450° С. При больших температурах перегрева должен быть выбран эле-
мент, рассчитанный на больший длительный ток.
Бремя маневрового режима можно принимать tu = 5 мин. Маневровый
ток обычно принимается равным 0,6 где /,„ — ток при установившем-
ся движении на площадке на первой реостатной ступени, определяемый для
силы тяги Рк.ует = при весе троллейбуса <?„ без нагрузки.
При двигателях смешанного возбуждения, помимо Теплового расчета
пусковых сопротивлений, должен быть также выполнен тепловой расчет
сопротивлений цепи обмотки параллельного возбуждения. Принципы этого
расчета такие же, как и для пусковых сопротивлений. Однако следует иметь
в виду, что каждой ступени в этом случае соответствует свое постоянное
значение тока параллельной обмотки и, следовательно, тока, нагревающего
сопротивления. Время задержки на ступени можно определить по средним
значениям силы тяги, которое будет уменьшаться по мере ослабления поля.
24»Л *
§ 82. Изменение группировки электродвигателей

5в< g(i' '
Рис. 135. Схема перехода коротким замыканием
и шунтированием тяговых электродвигателей
При установке на троллейбусах двух электродвигателей можно либо
сохранить постоянную их группировку (обычно параллельную), либо про-
изводить переключение с последовательного на параллельное соединение,
как это, например, выполняется на сочлененных троллейбусах типа ТС-1
и ТС-2, а также на троллейбусах, рассчитанных на напряжение сети 1200 в.
Переключение с последо-
вательного на параллельное
соединение, может осущест-
вляться способом короткого
замыкания, шунтирования
или по способу моста.
На рис. 135 показана
схема, позволяющая осущест-
вить переход способом корот-
кого замыкания и шунтиро-
вания. В этой схеме сопро-
тивление условно разделено на две группыи Т?2> каждая из которых в
действительности может подразделяться на отдельные секции.
При переходе коротким замыканием порядок замы-
кания контакторов приведен в табл. 14.
Таблица 14
Порядок замыкания контакторов
Позиции
Последовательное соединение (безре-
. остатная ступень).............
П1..............................
П2..........'................ .
ПЗ..............................
П4..............................
Параллельное соединение (первая ре-
остатная ступень) ........
Вначале на первой переходной позиции П1 выключаются контакторы
1 и 3, в результате чего вводится в цепь группа сопротивления 2?2 и подго-
тавливается к последующему введению сопротивление
На второй переходной позиции П2 включается контактор G, в резуль-
тате чего замыкается накоротко электродвигатель 2. На третьем переход-
ном положении ПЗ выключается контактором S закороченный перед этим
электродвигатель 2.
На четвертом переходном положении П4 замыкается контактор Р, ко-
торый присоединяет электродвигатель 2 ко второй ветви сопротивлений Ri.
На первой позиции параллельного соединения включается уравнитель-
ный контактор 4, в результате чего образуются две параллельные ветви об-
щего сопротивления Ri и R2 и две параллельные группы электродвигателей.
При переходе коротким замыканием на время закорачивания цепи электро-
двигателя 2 и последующего его. отключения сила тяги, развиваемая этим
электродвигателем, падает практически до нуля. Следовательно, общая
сила тяги уменьшается в два раза.
В. процессе короткого замыкания электродвигателя 2 вследствие задер-
живающего действия вихревых токов в нем при уменьшении тока до нуля
еще сохраняется э.д. с., под влиянием которой в замкнутом генераторном
контуре образуется в течение некоторого времени ток генераторного направ-
ления, действующий до размагничивания электродвигателя.
250
Указанные недостатки не препятствуют довольно широкому распро-
странению перехода коротким замыканием на подвижном составе электри-
ческого рельсового транспорта при относительно небольших ускорениях.
Этот способ применяется только для перегруппировки двигателей по-
следовательного возбуждения.
Для иллюстрации перехода способом шунтирова-
ния может быть использована та же схема, но при ином, порядке замыка-
ния контакторов, как это показано в табл. 15.
Т а б лица 15
Порядок замыкания контакторов
На первом переходном положении П1 выключается контактор /, и
включается контактор Р, в результате чего электродвигатель / шунтирует-
ся сопротивлением Р j.
' На втором переходном положении П2 выключается контактор 3, в
результате чего в цепь шунтируемого электродвигателя вводится сопротив-
ление #2.
Рис. 136. Схема перехода мостом (а) и упрощенная
схема мостового включения (б)
На третьем переходном положении ПЗ выключается контактор S,
отключающий шунтированный электродвигатель 1.
На четвертом переходном положении П4 включается контактор G, при-
соединяющий электродвигатель 1.
При этом способе перехода получается несколько меньшая потеря си-
,лы тяги, чем при переходе коротким замыканием.
На современных троллейбусах с автоматическим’управлением и исполь-
зованием двух группировок электродвигателей применяется переход
способом моста, который может осуществляться теоретически без
потери силы тяги.
На рис. 136,а изображена принципиальная схема перехода мостом
для двух двигателей. В этой схеме при последовательном соединении и
251
введенных-сопротивлениях замкнуты контакторы 1 и 3, а после вывода всех
сопротивлений замыкается контактор 4 и выключается контактор 3; при
этом концы сопротивлений R остаются невключенными. На переходном по-
ложении замыкаются контакторы 2 и 5\ при этом образуется схема моста,
представленная в упрощенном виде на рис. 136,6. В этом случае через урав-
нительное соединение моста протекает разность токов двигателей и сопро-
тивлений: Эта разность будет равна нулю при /д = 17с/2/?.При этом разрыв
мостового соединения контактором 4 производится без заметного толчка тока
и силы тяги. При повторных пусках с относительно малыми токами указанное
выше равенство в процессе перехода может нарушиться.
-^-Параллельное
Рис. 137. Схема перехода мостом при Рис. 138. Схема перехода мостом при
прямом вращении реостатного контрол- прямом и обратном вращении реостат-
лера	ного контроллера
— Последовательное
- Параллельное
L .1.1 Л.
Г т Г... Г
-Последовательное
— Параллельное
Метод перехода мостом дает лучшие результаты по сравнению с двумя
предыдущими. Он получил широкое распространение на подвижном соста-
ве при автоматическом управлении и относительно высоких ускорениях.
Схема перехода мостом осуществляется обычно при групповой системе
управления в двух основных модификациях: при вращении вала группового
контроллера в одном направлении на обеих группировках двигателей и пр'и
вращении его в противоположных направлениях при последовательном и
параллельном соединениях.
На рис. 137 и.138* приведены соответствующие схемы, а в табл. 16 и
17 — порядок замыкания контакторов, соответствующий этим схемам.
* На рис. 137 и 138 не показаны линейные контакторы {ЛК). В действительности
такие контакторы всегда ставятся.
252
Таблица 17
дельном соединениях происходит в одинаковом порядке. При последова-
тельном соединении контакторы замыкаются попеременно в каждой парал-
лельной цепи, а при параллельном соединении — одновременно в обеих
параллельных цепях; выключаемые вместе секции сопротивлений выбирают-
ся одинаковыми по величине.
Расчет сопротивлений для схемы, приведенной на рис. 137, следует
начинать с параллельного соединения. Полученные при этом секции сопро-
тивлений дают двойное число ступеней на последовательном соединении,
что заведомо обеспечивает колебания токов в допустимых пределах.
В схеме, показанной на рис. 138, число ступеней на параллельном и
последовательном соединениях одинаково; порядок замыкания контакторов
на параллельном соединении является зеркальным отражением порядка
замыкания на последовательном, в результате чего одинаковое число сту-
пеней можно получить при меньшем числе позиций реостатного контроллера.
Главный недостаток этой схемы заключается в том, что контакторы пе-
рехода не могут располагаться на групповом контроллере, а должны быть
выполнены индивидуальными или в виде отдельного переключающего аппа-
рата. Другим недостатком рассматриваемой схемы является обратный по-
рядок чередования выключения секций сопротивлений, при котором на
последовательном соединении величины выключаемых секций возрастают
по мере роста скорости. Несмотря на эти недостатки, схема получила извест-
ное распространение и, в частности, применяется на отечественных сочле-
ненных троллейбусах типа ТС-1, ТС-2 и троллейбусах на напряжение
1200/600 в.
§ 83. Регулирование скорости движения путем ослабления
поля тяговых двигателей
Как указывалось выше, в процессе пуска троллейбуса используются
•ступени регулирования возбуждения как в цачале ,(в первой стадии пуска),
так и во второй стадий пуска. Скорость троллейбуса при второй стадии пус-
ка, а также при движении по естественной характеристике
сФ
253
Повышение скорости на второй стадии пуска, т. е. экономическое ре-
гулирование скорости, достигается ослаблением магнитного потока (поля)
электродвигателя. Оно может быть получено одним из следующих спосо-
бов: а) отключением части витков обмотки возбуждения; б) последователь-
но-параллельным пересоединением катушек возбуждения главных полюсов;
в) параллельным присоединением к катушкам возбуждения шунтирующих
сопротивлений; г) регулированием величины тока в обмотке параллельного
возбуждения (в электродвигателях смешанного возбуждения); д) методом
противовозбуждения, т. е. уменьшения основного потока встречным током
дополнительной обмотки.
Рис. 140. Схема ослаб-
ления поля шунтирова-
нием
Рис. 139. Схема ослаб-
ления поля способом
отключения части вит-
ков:
а —прв полном поле; б — при
ослабленном Поле
Применение того или иного метода ослабления поля зависит от типа
электродвигателя и условий движения. В случае применения электродви-
гателей последовательного возбуждения используются главным образом
следующие два способа ослабления поля: отключение части витков катушек
главных полюсов (рис. 139) шунтирование (рис. 140). Поскольку велщ
чина поля определяется величиной намагничивающей силы электродвигате-
ля, степень ослабления поля можно оценить коэффициентом
где ЛТС'о.п — н. с. возбуждения при ослабленном поле;
А^„—н. с. возбуждения при полном поле.
Значение а условно называют коэффициентом регулирования поля
Этот коэффициент меньше единицы; обычно его выражают в процентах. Оче-
видно, что отношение н. с. равно отношению магнитных потоков на прямо-
линейной части характеристики намагничивания; в насыщенной части кри-
вой намагничивания при одном и том же изменении н. с. магнитный поток
изменяется в меньшей степени. В этом случае
ф	4П7
*0. п__о. п
--> ---------= а.
Ф	AW
п. п	лип. п	,
При первом способе ток остается неизменным, а ослабление поля
достигается отключением части витков; тогда .
а =	= ZB =	'	(339)
ЛГ„. „ /ш » .	.
• Точнее — это коэффициент регулирования намагничивающей силы.
254
т.-е. коэффициент регулирования поля равен отношению части витков га,,
остающихся при ослабленном поле, к полному числу витков w обмотки воз-
буждения (w =
При втором способе остается неизменным число витков, а ослабление
поля достигается изменением тока возбуждения, поэтому
а = Л117°-.п =	h., '	(340)
AWn.n- I.w I,
где /„— ток в обмотке возбуждения двигателя при шунтировании ее;
I, — ток в якоре двигателя.
Величину коэффициента регулирования поля можно также определить
по соотношению сопротивлений обмотки возбуждения гв и цепи шунта гш
на основании того, что при шунтировании падения напряжения от общего
тока якорной цепи /„ и от тока возбуждения /, должны быть равны.
В этом случае
ш
откуда
или « = -р- .
/Я	г в+	гш
(341)
Как показывает уравнение (341), величина ослабления поля может ре-
гулироваться изменением гш.
На рис. 140 показана одна ступень ослабления поля, но при помощи
дополнительных контакторов может быть выведено несколько секций со-
противлений и получены добавочные ступени ослабления поля. В этом со-
стоит основное преимущество второго способа ослабления поля перед пер-
вым, при котором затруднительно получить несколько ступеней.
При ослаблении поля электродвигателей последовательного возбужде-
ния следует иметь в виду возможность значительного ухудшения режима их
работы при переходных процессах. Поэтому необходимо принимать меры
предупреждения от тяжелых последствий, возникающих при неустановив-
шихся режимах.
При первом.способе ослабления поля для«этой цели нужно разрывать
цепь отключаемых витков, как это показано на рис. 139. В ином случае,
при неустановигшихся режимах главного тока, в короткозамкнутых вит-
ках будет индуктироваться э. д. с., как во вторичной обмотке трансформа-
тора. Появление вторичного короткозамкнутого контура могло бы привести
к более глубоким ослаблениям поля, чем это предусмотрено расчетом, и к
.значительному ухудшению коммутации двигателей.
При втором способе ослабления поля необходимо последовательно с
шунтирующим омическим сопротивлением включать индуктивный шунт
(ИШ — рис. 140), так как в процессе переходного режима кажущееся со-
противление цепи обмоток возбуждения резко возрастает (в связи с появ-
лением э. д. с. самоиндукции). Омическое сопротивление шунта остается
таким же, как и при установившемся режиме и при отсутствии индуктивнос-
ти в шунтирующей цепи. Это обстоятельство может привести к глубокому
ослаблению поля в переходном режиме с вытекающими отсюда последствия-
ми в отнсшении ухудшения коммутации тяговых двигателей. Введение индук-
 тивнсго шунта повьшает постоянную времени (L/r) шунтирующего конту-
•p-а и тем<самым устраняет указанную опасность.
Построение характеристик ослабления поля. Характеристикаослаблен-
ного поля может быть получена на основе характеристики полного поля с
помощью следующего приближенного построения.
Для полного Послабленного полей при схеме с одним электродвигателем
, и одинаковой скоростью движения получим:
Uc — сФо. п^—(^я г)о, п ~ ^Фп, п (^яИп'п*
255
При одинаковой скорости, пренебрегая величинами (/„ г)0 „ й
(/яг)п,„, получим:
сФо, п — сФп. п
и, следовательно,
ЛЙ70. „ а АЦ7„.
Для схемы с отключением части витков	1п. „в, откуда
Аналогичное соотношение между токами характеристик ослабленного
и полного полей при одинаковых значениях скорости получается и при вто-
ром способе ослабления поля.
Указанное простое соотношение позволяет построить характеристику
ослабленного поля по точкам путем деления токов по характеристике пол-
ного поля на значение
_1___КМ
. « KL
(рис. 141).
Рис. 141. Диаграмма построения Рис. 142. Диаграмма к расчету сту-
характеристик ослабленного поля пеней ослабления поля электродвига-
телей .параллельного возбуждения
По скоростным характеристикам электродвигателя при ослабленном
поле (рис. 141) можно получить характеристики силы тяги Рк — f(I), имея
в виду, что при одинаковых значениях тока Рк.о.п^о.п ~ Лс.п.п^п.п-
Более точное построение характеристик ослабленного поля может
быть выполнено по нагрузочным характеристикам электродвигателя с уче-
том реакции якоря и падения напряжения в обмотках. Для этого при данном
токе /я и коэффициенте а определяют A Fo п, соответствующие значения
Ir' <	Е = Ус-(/.г)0.„,
_____
° “ (£/»> ‘
На отечественных троллейбусах наиболее широкое распространение
получили электродвигатели смешанного возбуждения, у которых ослабле-
ние поля осуществляется более простым способом — путем регулирования
тока в цепи обмотки параллельного возбуждения. При этом не вызывает
256
затруднений получение нескольких ступеней ослабления поля, а переклю-
чение ступеней ослабления поля можно также рассматривать как вторую
стадию пускового процесса.
Выбор числа ступеней регулирования поля при электродвигателях
смешанного возбуждения определяется, как и при реостатном пуске, до-
пустимыми колебаниями тока и силы тяги при переходе со ступени на сту-
пень. При этом следует иметь в виду, что принятые для реостатного пуска
пределы колебания тока от /мин до/максмогут быть значительно увеличены
на ступенях ослабления поля, как это показано на рис. 142. Это возможно
вследствие того, что нарастание тока в электродвигателе при изменении
параллельного возбуждения происходит значительно медленнее, чем при
переключении реостатной ступени, за счет большой индуктивности цепи
параллельной обмотки и действия взаимной индукции между параллельной
и последовательной обмотками возбуждения. Время нарастания тока при
переходе со ступени на ступень становится при ослаблении поля практичес-
ки соизмеримым со временем нарастания скорости. При данном времени
изменения тока указанное смягчающее действие тем больше, чем больше
ускорение на данной ступени. При ускорениях порядка 1,3—1,5 м/сек2
отношение теоретического изменения тока к действительному....^макс ~\/ми"
(рис. 142) можно принять равным около 2.
Построение ступеней ослабления поля может быть произведено сле-
дующим приближенным способом.
Если известны пределы колебаний пускового тока от /мин до /Максна
реостатных ступенях, то с учетом указанного выше отношения можно на^
метить теоретические пределы изменения тока от /мин до /макс на ступенях
ослабления поля.
Если пренебречь влиянием падения напряжения в обмотках двигателя,
то можно считать, что его магнитный поток при одной и той же скорости бу-
дет одинаковым для точек А и Б, находящихся на разных характеристиках
(например, полного поля и первой ступени ослабленного поля).
При равенстве магнитных потоков должно быть сохранено и равенство
н.с.Следовательно, AWa = AWe, откуда~	wc- Из
этого выражения получим
^ш2 = /Ш1 + (Л1 — /б ) ”.	(343)
“'ш
Таким образом можно определить ток в обмотке параллельного воз-
буждения на первой ступени ослабления поля. Аналогичным методом мож-
но определить и токи следующих ступеней, если за исходное значение при-
нять ток предыдущей ступени. Если известны значения /ш1 и /ш2, то легко
.определить любую точку характеристики ступени ослабления поля. При
одинаковой скорости будем иметь:
/В1 = /л1 +		(344)
Более точное построение скоростной характеристики следует произво-
дить на основе нагрузочной характеристики двигателя (см. рис. 155) с уче-
том действия реакции якоря, а также падения напряжения в обмотках.
В этом случае предполагается известным ток обмотки параллельного возбуж-
дения, для которого строится характеристика ступени, и, следовательно,
значение-
Тогда для любого заданного значения /„ можно получить н. с. электрод
двигателя при режимах двигательном
AW -	+ I, шс
9 И. С. Ефремов
257. •
и генераторном
AW = /ш — /я wz.
Для получения значений AW по нагрузочным характеристикам
можно определить значение E/v, а из равенства Е = U — 1г значение Е,
Е
Далее определяется значение скорости v= -g.
~v~
Сила тяги на ступенях ослабления поля
(«)*- (345>
где — сумма магнитных и механических потерь в двигателе и передаче, ет.
Последняя ступень регулирования в некоторых случаях выполняется
только с последовательным возбуждением, например ступень 5, как это
показано на рис. 142.
Использование построенных характеристик ослабления поля ограни-
чено пределами, допустимыми по коммутации тяговых двигателей (точнее
по стойкости к образованию кругового огня) и определяемыми равенст-
вом**;
. . (346)
Здесь ех—'напряжение между коллекторными пластинами для зоны на-
ибольшего искажения, в;
х — абсцисса рассматриваемой точки, выраженная в долях поло-
вины полюсного деления с отсчетом от оси главного полюса;
2р£/и
£ср = ‘к • — среднее межсегментное напряжение, в;
UK — рабочее напряжение на коллекторе двигателя, в;
к — число коллекторных пластин;
'	2р —• число пар полюсов;	v
а/ — коэффициент перекрытия полюса; .
бр — расчетный зазор, acai;
<зх —зазор в точке X, мм;
AW — общая н. с. основного потока, а;
ЛН7р.я — н. с. потока реакции якоря, а.
Равенство (346) можно переписать в виде:
ех = cUK (l + х -^'я- ) ,	(347)
где
2рар
С = ----.
к <зх
Постоянная с зависит от параметров тягового электродвигателя. Зна-
чение ех не'должно превышать 45 в.
При постоянном напряжении сети отношение А №Р.ЯМ W должно удов-
g.v .
летворять неравенству я < с ик ‘ » следовательно, по мере ос-
AW	х
лабления поля (уменьшение AW = А 1^Ш±А1ГЯ) уменьшится допустимое
значение тока якоря /я.
♦ В технической системе Рп = 0,367j (кГ),здесь скорость о в
А. Б. Иоффе. Тяговые электрические машины. Госэнергоиздат, 1965.
258
В некоторых случаях для регулирования поля электродвигателей сме-
шанного' возбуждения используется принцип так называемого противопа-
раллелъного возбуждения, который состоит в следующем. Допустим, что
пуск с ослаблением поля завершается полным выключением цепи параллель-
ной обмотки возбуждения. После этого концы обмотки возбуждения пе-
реключаются. При этом общая н. с. двигателя будет определяться разностью
AW = ЛГС —	= /я -- ЛГШ.
Поскольку А №ш= const, уменьшение тока /я по естественной характе-
ристике будет сопровождаться автоматическим уменьшением общей н. с.
AW и, следовательно, поля двигателя; при этом скоростная характеристика
будет иметь вид, показанный штрихом на рис. 142.
Значение А должно быть выбрано таким, чтобы при наименьших воз-
можных токах соблюдалась определенная разность /я1Сс—Л^ш>0, "ве-
личина которой ограничена условиями коммутации.
Противопараллельное возбуждение может рассматриваться как допол-
нительная ступень. Последняя не может заменить серию характеристик
ослабления поля, которые обеспечивают получение более высокого пуско-
вого ускорения.
Недостатком противопараллельного возбуждения является усложне-
ние схемы вследствие необходимости дополнительной операции переклю-
чения концов обмотки возбуждения.
9*
Глава XXII
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ
§ 84.	Общие сведения
Электрическое торможение осуществляется путем переключения элект-
родвигателей на генераторный режим при гашении энергии в сопротивлени-
ях (реостатное торможение) или передаче ее в контактную сеть (рекупера-
тивное торможение).
Электрическое торможение применяется на всех современных видах
подвижного состава городского электротранспорта и, в частности, на всех
троллейбусах. При этом наиболее широкое распространение получило рео-
статное торможение; рекуперативное торможение применяется только на
троллейбусах с электродвигателями смешанного возбуждения.
При наличии на подвижном составе двух систем электрического тормо-
жения — реостатного и рекуперативного — возможно либо раздельное их
использование, Либо комбинированное применение в общем тормозном про-
цессе.
Способ торможения, при котором рекуперативное торможение, начина-
ющееся при высокой скорости, автоматически переходит в реостатное при
более низкой скорости, иногда называют рекуперативно-реостатным. Этот
способ электрического торможения на троллейбусах распространения' не
получил.
В случае применения электродвигателей смешанного возбуждения оба
вида электрического торможения — реостатное и рекуперативное — как
правило, используются раздельно и управляются от разных педалей.
Применение реостатного торможения на троллейбусах позволяет су-
щественно снизить расходы на тормозные колодки и износ тормозной систе-
мы и обеспечивает удобное регулирование тормозной силы в процессе за-
медления для остановки машины.
Рекуперативное торможение используется в троллейбусах главным
образом как средство экономического регулирования скорости в широких
пределах при движении на спусках и снижении скорости. Возможность авто-
матического перехода на генераторный режим позволяет при рекуперации
осуществлять снижение скорости путем перехода с характеристик ослаблен-
ного на характеристики более сильного поля без выключения тока, а следо-
вательно, без снятия силы тяги. При отсутствии рекуперативного торможе-
ния такие операции требуют предварительного выключения тока, а затем
повторного включения с заранее введенными сопротивлениями.
Система электрического торможения должна удовлетворять, следующим
основным требованиям:
1)	обладать электрической устойчивостью при всех возможных эксплуа-
тационных режимах. Электрическая устойчивость характеризуется свойст-
вом восстанавливать устойчивое электрическое равновесие в результате
любых переходных процессов;
2)	обеспечивать необходимые тормозные характеристики; при реостат-
ном торможении троллейбусов эти характеристики должны быть достаточно
«мягкими» с тем, чтобы допускать торможение на одной ступени регулирова-
ния в широком диапазоне скорости; при рекуперативном торможении жест-
кость характеристик ограничена допустимыми колебаниями токов и тяговых
(тормозных) сил при колебаниях напряжения сети, а также при переходах
с одной ступени на другую;
3)	обеспечивать быстрый переход на тормозной режим и удобное управ-
ление тормозным процессом при минимальном дополнительном оборудо-
вании;
260
4)	обладать достаточной простотой и надежностью в эксплуатации, стой-
костью по коммутационным, тепловым и изоляционным свойствам электри-
ческих машин и аппаратов.
Требование электрической устойчивости является общим и обязатель-
ным для любой системы, работающей как в генераторном, так и в двигатель-
ном режимах, особенно при разработке схем электрического торможения
многодвигательных приводов.
Оценка электрической устойчивости осуществляется на основе анализа
переходных процессов, возникающих в результате каких-либо начальных
отклонений токов в исследуемой цепи.
Принципы электрической устойчивости могут быть пояснены на элемен-
тарных примерах.
На рис. 143 показана схема и характеристики при работе одного двига-
теля последовательного возбуждения в режиме реостатного торможения.
Рис. 143. Схема и характеристики элек- Рис. 144. Схема и характеристики
тродвигателя последовательного возбужде- электродвигателя последовательного
ния в режиме реостатного торможения возбуждения в режиме рекуперативного
торможения
В этой схеме для обеспечения самовозбуждения концы обмотки возбужде-
ния или якоря должны быть переключены (реверсирован#). Кривая £(/т)
является внутренней характеристикой генератора при постоянной скорос-
ти (fT = const), а прямая /т (/?т 4- гдв) изображает зависимость падения
напряжения на тормозном сопротивлении и в обмотках двигателя (гене-
ратора).'
Пересечение этих характеристик является точкой равновесия: Е =
= /та(^т + гдв). При любом отклонении тока от положения равновесия
г d!y
возникает э. д. с. самоиндукции L ~ .
Тогда при переходном режиме
E = IT (RT + r„) + L
(348)
.где L — коэффициент самоиндукции всей цепи;
— тормозное сопротивление;
Е — э. д. с. вращения.
Допустим, что по какой-либо причине ток увеличился до значения /Т1 >
> !те, при этом Е < /Т1 (7?т+ гДв)« Следовательно, по уравнению (348)
А — ~ О
L ~ dt < и‘
Такая э. д. с. самоиндукции может быть вызвана только действием убы-
вающего тока (отрицательное значение производной). Поэтому после
устранения причины, вызвавшей отклонение, ток будет уменьшаться и рав-
261
новесие восстановится. Допустим, что ток уменьшился до /т2 < 1га, тогда
Е > /т2 (7?т + гдБ) и L ~~> 0. Эта э. д. с . самоиндукции создается дей-
ствием возрастающего тока, и равновесие восстанавливается. Следовательно,
точка а соответствует режиму устойчивого равновесия и схема является
электрически устойчивой.
В рассмотренном случае наклон Внутренней характеристики генерато-
ра в точке равновесия меньше наклона прямой внешнего напряжения.
dE
Т ‘та
dlT(Ri + rm)
dlr
(349)
На рис. 144 показана схема и характеристики двигателя последователь-
ного возбуждения при работе его в режиме генератора параллельно с сетью,
т. е. .при рекуперативном торможении. Если предположить, как обычно,
что сеть имеет неограниченную мощность, то напряжение сети не изменяет-
ся при повышении ее нагрузки и уравнение переходного процесса будет
иметь следующий вид:
£ = f/c + /t rm + L	(350)
Предположим, что ток увеличился: /Т1 > /Та. Тогда Е > Uc + /Т1 гда
и L > 0, что соответствует дальнейшему возрастанию тока.
При /т2 < Ла £	+ ЛгГдв и	< 0» что соответствует
дальнейшему уменьшению тока. Таким образом, эта схема электричес-
ки неустойчива, т. е. неработоспособна.
В рассмотренном случае
+ЛгДв)
\4/тДт=^та
На основании рассмотренных примеров и неравенств (349) и (351) можно
записать общий признак электрической устойчивости неразветвленных схем:
d/T. < d/T ’
где U — напряжение генераторов;
£/вн — напряжение внешней цепи.
Неравенство (352) статической устойчивости необходимо, но недоста-
точно для разветвленных схем. Для примера рассмотрим схему включения
двух генераторов последовательного возбуждения на общее тормозное со-
противление (рис. 145). Предполагаем, что уравнительного сопротивления
нет (гу ~ оо). Точка равновесия напряжений генераторов и падения напря-
жения на тормозном сопротивлении определяется равенством:
— Л-i глв — ^2-—’Да Лв = (/и + Дг) #т-	(353)
Предположим, что внутренние характеристики обоих генераторов
одинаковы. Тогда
Е1 = Ег = Е;7п5=/й=/тиЕ = (21?т+гдв)/т.	(354)
Поскольку наклон внутренних характеристик генераторов меньше
наклона прямой падения напряжения на тормозном сопротивлении, то
выполняются условия неравенства (352). Однако схема является электри-
чески неустойчивой.
Действительно, увеличение тока, например в первом генераторе, вызовет
повышение э. д. с. этого генератора и дальнейшее повышение тока в нем.
Повышение тока Дг приведет к повышению падения напряжения на тор-
262
мозном сопротивлении и, следовательно, к снижению тока 1^. Снижение
тока во втором генераторе вызовет снижение его э. д. с. и дальнейшее сни-
жение тока /т2. После изменения полярности э. д. с. и второго генератора
в контуре окажутся .включенными последовательно два генератора последо-
вательного возбуждения. Суммарная э. д. с. .обоих генераторов вызовет
весьма большой ток, что приведет к юзу обеих колесных пар и возможному
ловреждению генераторов из-за чрезмерного тока.
В более сложных схемах нельзя установить условия электрической ус-
тойчивости путем элементарного анализа взаимного расположения стати-
ческих характеристик, как это было сделано
выше. Переходные процессы в сложных схемах
могут иметь колебательный характер, исследу-
•емая система может оказаться электрически
устойчивой, но -неудовлетворительной по харак-
теру протекания переходных процессов. Поэто-
му обычно требуется не только определить ус-
ловия электрической устойчивости, но и прове-
рить переходные процессы.
Непосредственное суждение по вопросу
•электрической устойчивости и качества пере-
ходных процессов может быть получено в ре-
зультате составления дифференциальных урав-
нений всех исследуемых контуров и анализа
корней характеристического уравнения. Для
Рис. 145. Схема реостатно-
го торможения при двух ге-
нераторах, включенных на
общее тормозное сопротив-
ление
проверки качества переходных процессов при уравнениях не свыше вто-
рого и третьего порядков построение кривых переходного процесса часто
выполняют на основе исходных дифференциальных уравнений.
В результате совместного решения уравнений контуров получается
уравнение высшего порядка относительно переменного параметра одного
из контуров, например тока в цепи якоря.
Общее линейное дифференциальное уравнение может, например, иметь
вид
“о -УХ- + а1^г + ---+“»/т = С-	(355)
где п — порядок высшей производной (порядок уравнения);
я,, аг,.... ап, с — постоянные коэффициенты.
Общее решение этого уравнения
/, = /т.У + Л1е',‘' +/1Z1' + ... +	.	(356)
где /т.у—установившееся значение тока в контуре при со;
А»	Ап — постоянные .коэффициенты;
Pi» Рп~~ корни уравнения, в общем случае комплексные:
p1 = 0.1±i^-, рг = аг±1Ь; ...; р„ = «„±/₽„.
Эти корни находят из характеристического уравнения, в котором про-
изводные уравнения (355) заменяются степенными функциями, а правая
часть_приравнивается нулю, т. е.
aQp^ + alP^ + ... 4- ап - 0.	(357)
Для обеспечения электрической устойчивости необходимо, чтобы пере-
менные составляющие правой части уравнения (356) стремились к нулю при
т. е. Для этого достаточно, чтобы вещественные части всех
корней (р{, р2....р„) были отрицательные, т. е. аь а2, ал < 0.
У дифференциальных уравнений третьего и более высоких порядков оп-
ределение корней характеристического уравнения требует весьма большой
^расчетной работы. В этом случае исследование целесообразно проводить
или при помощи вычислительной машины, или пользоваться косвенными
263
методами, позволяющими произвести оценку электрической устойчивости
и переходных процессов без нахождения корней характеристического урав-
нения.
Методы оценки устойчивости по различным критериям и исследование
качества переходных процессов изложены в литературе по автоматическому
регулированию [2] и [16]. Для уравнений со степенью не выше четвертого
порядка наиболее удобным для оценки устойчивости является критерий
Гурвица*.
Критерий записывается в виде таблицы Гурвица, состоящей
из п столбцов и строк, где п — степень дифференциального урав-
нения. Первая строка образуется из коэффициентов характеристичес-
кого уравнения с нечетными индексами, начиная с gb вторая строка —
из коэффициентов с четными индексами, начиная с а0. Далее строки за-
писываются в том же порядке так, чтобы по диагонали таблицы располо-
жились коэффициенты в последовательности aif g2, а3, ..., ап. Места коэф-
фициентов с индексами меньше а0 и больше ап заменяются нулями. Напри-
мер, таблица Гурвица для уравнения четвертого порядка запишется так:
0^1	а3	I	О '	О
«о	аг.	I	“4	0
О	а3	О
О	gn	а2
(358)
Из этой таблицы составляются очерченные прямыми определители
Гурвица. Критерий устойчивости формулируется следующим образом.
Система устойчива, если аъ>® и все определители Гурвица больше нуля.
Отсюда необходимым условием устойчивости является то, чтобы все коэф-
фициенты характеристического уравнения были положительные.
Для уравнений первого и второго порядков этого условия достаточно
для обеспечения устойчивости.
Для уравнения третьего порядка устойчивость обеспечивается при
g0;	а2; а3 > 0 и я2— аз > О,
а для уравнения четвертого порядка:
g0;	а2, а3; я4 > О и я3 {а1 g2— а0 а3)—а% а4 > 0.
(359)
(360)
Схема будет на границе устойчивости, когда высший определитель-
Гурвица равен нулю:
Д/г = дйДл_1 = О.	(361)
При ап = 0 один из корней характеристического уравнения равен ну-
лю (система находится на грани апериодической устойчивости).
При равенстве нулю определителя (Дл_х = 0) два сопряженных корня
характеристического уравнения находятся на мнимой оси (система находит-
ся на грани колебательной устойчивости).
Проверку схем электрического торможения на электрическую устойчи-
вость достаточно выполнять при малых начальных отклонениях. В этом
случае в окрестности точки- равновесия нелинейные уравнения могут быть
заменены приближенными линейными. Поскольку изменение скорости под-
вижного состава обычно происходит значительно медленнее протекания
электромагнитных переходных процессов в схеме, проверка электрической
устойчивости может производиться при v — const, но при различных зна-
чениях скорости для. разных насыщений. Эти допущения позволяют нели-
* Для уравнений более высоких порядков целесообразнее пользоваться другими
критериями [2].
264
нейные внутренние характеристики генераторов E(I3,v) представить линей-
ной зависимостью:
Е = £О + Л7В,	(362)
где = =tgp — коэффициент наклона Е (7В), пропорциональный
тангенсу угла наклона прямой, изображающей внутреннюю характеристику
генератора.
Для примера рассмотрим условия электри-
ческой устойчивости схемы (рис. 145) с уравни-
тельным сопротивлением гу, включенным между
точками а и б штрихом. Внутренние характе-
ристики генераторов даны на рис. 146 (кри-
вые 1 и 2). В общем случае эти характеристики
не совпадают из-за возможной разницы харак-
теристик активных материалов и производствен-
ных допусков, приводящих к различию воз-
душных зазоров в магнитной системе и неточ-
ной установке щеток.
Для схемы могут быть написаны следую-
щие дифференциальные уравнения:
/-я ~dF——dT- 4 Лг Fi 4 Лг Л» + .
Рис. 146. Внутренние ха-
рактеристики генераторов
поел едовател ьного возбуж-
дения и их линеаризация
4-7Т2 RT + Л1 RT ~ ^02 4 ^2 /В2*;	(363)
L, d'dl +	+ 7’1 г« + 41 Л> +
+ Л1	+ К1 Л1!	(364)
i.	4г- + /»1 г‘-------------ri + Л ry = °;	(365)
/,2=/.2+/У; = <366)
Л1 = /.1-/У;	=	<367)
Для упрощения примем Ri = R2 == R-
Заменим в (363) и (364) /Т1 и /т2'их значениями из (366) и (367). Тогда
после группировки членов с одинаковыми токами вместо (363), (364), (366)
и (367) получим:
/-дв —^“+Л1 (RT + ^Дв — K) + /b«Rt —
— df "ЬГя Л ) “	(368)
/дв 1 "^3" + /в2 (Rt+ /дв —К) + /В1 RT +
/ ' d/v
+	+ гя /у) = Еог.	(369)
Характеристическое уравнение системы (365), (368), (369) легко най-
ти, пользуясь оперативным методом, с помощью определителя
* При разных магнитных характеристиках генераторов следовало бы ожидать
я некоторого различия индуктивностей обмоток (£0 и £я) генераторов. Однако это раз-
личие лежит в пределах точности расчетов индуктивностей и им всегда пренебрегают.
265
[^ЛВ Р + (Rt + Гдв—К)1	Rt
R,	[£дв Р + (Rt + Гдв — Ю1
(L, p + r,)	~(LBp + r,)
= а„ Р3 + а1 рг + а, р + а3 = О,
где
а0 = 2 £дв £я LB;
— (.L, р + г.)
(^P + ra) =
Гу
(370)
а1 — ^лв (^-дв Гу + LB rB + La г,) + 2Z. в LB (27?т + гдв — К}',
а2 = 2 (Лдв [(R, 4-ГдВ —Д’) гу + гя гв] + (L„ гв + £в гя) (27?т + гдв— К));
“з = «г., — К) Гу + 2г, г,] (2R, + ГдВ — К).
Во всех случаях в точке равновесия 27?т + гдв > К. Поэтому а0 > 0 и
а, > 0.
Коэффициент а3 > 0 только при условии соблюдения неравенства
К<^ + ГдВ.	(371)
При выполнении этого неравенства коэффициент й2 > '0.
Согласно (359) для устойчивой системы, описываемой уравнением треть-
его порядка, необходимо также обеспечить а^а2-^ а3а0 > 0. Нетрудно ви-
деть, что при соблюдении неравенства (371) это условие выполняется. Для
выполнения неравенства (371) требуется небольшая величина гу.
Вторым существенным недостатком схемы явл’яется то, что при значи-
тельном различии внутренних характеристик генераторов получается не-
удовлетворительное распределение их нагрузки.
Действительно, при установившемся режиме уравнения (363) и (364)
упрощаются:
E2 = RT (/т1 + /т2) + /*я /та + Гв IB2',	(363')
~ *т (/т1 + /та) + гя Л1 + гв Л1-	(364')
Предположим, что Е2 > Тогда под действием разности э. д. с. между
генераторами и обмотками возбуждения будут протекать уравнительные-
токи 1я.у и гв.у Токи в якорях и обмотках возбуждения могут быть записаны
известным образом:
/Т2 == Лр + ^Я.у ; Zb2 s Лр И" 1*В.у 1	/о«70\
j — J	./ — т ____:	(372)
* Т1 - 1 ср *Я.у , J В1 — * ср -в.у •	(
Зависимость между 1Я.У и jB.y определяется из следующих уравне-
ний:
^я.у = /в.у +
Гу /у == 2гв 1В1У .
Из совместного решения их
.	2гв + гу
^я.у - ^в.у ~	•
На основании (363'), (364'), (372) и (373) получим
. Ег = /ср (2«т + гдв) + >,.у (г„ +	;
Е, = /ср (2RT + гдв) - /,.у (гдв +	.
Пользуясь этими уравнениями, можно определить распределение нагру-
зок генераторов путем графоаналитических построений, показанных на
рис. 147 штрихом. По средней внутренней характеристике 3 и прямой
[/со (2R, + гдв)] 4 определяется точка а равновесия. Согласно уравнениям
(363") и (364") э. д..с. Ег больше, a £f меньше напряжения /ср (2RT + гдв) на
(373)
(363")
(364")
266
величину ie,y (Гдв +	. дЛя определения Elt Е2, /а1, /в2, /п и /т2 че-
рез точку а проводится прямая 5 под углом у по отношению к горизон-
тальной линии, тангенс наклона которой пропорционален сопротивлению
T = arctg[(r„ + ^)^],	.	(374)
где mi, гпе —масштабы соответственно
По точкам пересечения прямой
5' с внутренними характеристиками
генераторов 1 и 2 определяются
э. д. с. Et и Е2, а также токи воз-
буждения /В1 = /ср — iB.y и /в2 =
— 7Ср + /в.у (точки бив).
По уравнениям (372) и (373) оп-,
ределяются токи генераторов /т2 =
“ ^ср ^я.у и /Ti IСр Гя.у
Как видно из рис. 147, чем мень-
ше угол т, тем больше разность
Е2—Е^ При некотором значении гу
пересечение прямой 5 с внутренней
характеристикой’ первого генератора
(/) происходит только в третьем квад-,
ранте, т. е. равновесие нарушается и
новое равновесное состояние насту-
Рис. 147. Распределение нагрузок
между генераторами
пает после изменения полярности
первого генератора. Следовательно,
возникает тако^, же явление, как и
при гу — оо. Поэтому гу не должно превышать значения, указанного в
неравенстве (371).
Зависимость разности токов нагрузки от разности э. д. с. генераторов
можно определить из совместного решения тех же уравнений (363'), (364'),
(372), (373):
—/п = 2tg.y =	(375)
г»+ 2г»’+гу
Обычно гв < гя, поэтому второй член в знаменателе мал и не оказывает
существенного влияния на распределение нагрузок. Наименьшая разность
э. д. с. (Е2—Ei) получается при гу = 0, когда угол у = 90°, т. е. прямая 5
совпадает с прямой /ср. Однако и в этом случае при возможном в практике
различии характеристик получается недопустимая разница нагрузок гене-
раторов. Для удовлетворительного распределения нагрузок необходимо в
цепи якорей генераторов вводить добавочные сопротивления гдоб — (3-т-5)гв.
Значительно лучшее распределение нагрузки между генераторами полу-
чается при перекрестном (циклическом) соединении обмоток, показанном на
Рис. 148. Схема реостат-
ного торможения с пере-,
крестным соединением
обмоток возбуждения
рис. 148. Обмотка возбуждения 1 генератора 1 сое-
диняется последовательно с якорем генератора 2 и,
наоборот, обмотка возбуждения 2 генератора 2 сое-
диняется последовательно с якорем генератора 1.
В этом случае ток возбуждения генератора с бо-
лее высоколежащей внутренней характеристикой
меньше, чем ток генератора с нижележащей внут-
ренней характеристикой, что способствует вырав-
ниванию нагрузок параллельных цепей генерато-
ров.
В схеме (см. рис. 148) без уравнительного со-
267
противления (ry = со) токи /В1 = /т2; /в2 = /т1; i3. y = 1Я. у. Разность
токов нагрузки генераторов может быть получена из уравнений (363) и (364),
если положить гу = со. Тогда получим
/12-/т1 = 2<я.у = -^р^.	(376)
	'дв
Разность э. д. с. (£2—£\) при заданном отклонении характеристик мож-
но определить из графического построения (см. рис. 147) аналогично тому,
как это было сделано для схемы, изображенной, на рис. 145. Для этого через
точку равновесия а проводим прямую 6 под углом а к горизонтали, тангенс
которого пропорционален сопротивлению двигателя.
Учитывая, что /т2 —/Т1 = — (/В2 — Л1),
Р—Е-. mi	mi
(377)
По точкам пересечения прямой 6 с внутренними характеристиками гене*
раторов 1 и 2 (точки гид) определяются э. д. с. £1-и £“2, а также токи
/т2 и /Т1 (сплошные линии). Из рис. 147 легко видеть, что неравномерность
нагрузок двигателей (генераторов) при перекрестном соединении обмотки
получается значительно меньше, чем в схеме с уравнительным сопротивле-
нием.
Проверку электрической устойчивости перекрестной схемы (см. рис.
148) без уравнительного сопротивления (гу — сю) можно выполнить при
помощи следующей системы дифференциальных уравнений:
£Дв + Ла (*т + Gb) + Л1 Ъ = ^02 + Кг	(378)
£дв  4“ Л1 (*т + Гдв) + /т2 R. = £01 4“ Ki Лг- (379)
Характеристическое уравнение этой системы
.	|(^дв Р 4- Rt -г faB)	Ri — Ki I .
" к- Кг	(£д. р + R, + г„) I - ° рг +
Здесь
а0 = Лдв 0;
at = 2 (RT + гдв) Дда > 0;
а2 = (2R, + гм) г„ + (27?, - К) К. > 0.
В точке равновесия (см. рис. 143) 2Rr > К, следовательно, схема ус-
тойчива. Здесь для упрощения принято = Къ = К-
Схема, изображенная на рис. 148»
получила широкое распространение при
реостатном торможении. По такому же
принципу составляются циклические
схемы реостатного торможения при
большем числе параллельных цепей
тяговых двигателей, т. е. в цепь якоря
первого двигателя включается обмотка
возбуждения третьего двигателя и т. д.
По мере увеличения количества цепей
динамическая устойчивость схемы сни-
жается, например, при четырех парал-
лельных цепях двигателей (рис. 149),
Рис. 149. Схема реостатного тор-
можения с циклическим включе-
нием обмотки возбуждения
при некоторых сочетаниях расхождений характеристики тормозного со
противления в схеме появляются незатухающие или медленно затухаю-
щие колебательные процессы. Эти процессы приводят к ухудшению ком-
мутаций тяговых двигателей и вызывают искрение щеток. Кроме того,
снижается тормозная сила.
268
§ 85. Реостатное ториоженне
Рис. 150. Схема реостатного
торможения с электродви-
гателем смешанного (встреч-
ного) возбуждения
На всех современных троллейбусах применяется реостатное торможение
для замедления движения перед остановкой, действующее совместно с пнев-
матическим. ,
Основным специфическим требованием к реостатному торможению
троллейбусов является поддержание постоянного, по возможности, значе-
ния тормозной силы в широком диапазоне скорости с некоторым ограниче-
нием ее в момент перехода на реостатное торможение в области высокой ско-
рости, во избежание получения больших усилий на трансмиссии.
Поддержание постоянной тормозной си-
лы в широком диапазоне скорости значитель-
но облегчает регулирование тормозного про-
цесса, который возможно в некоторых случа-
ях осуществлять на одной ступени. Главным
недостатком подобного одноступенчатого тор-
можения является трудность реализации зна-
чительной по величине тормозной силы. В
троллейбусах этот недостаток практически не
ощутим, поскольку реостатное торможение
действует обычно совместно с пневматичес-
ким.
Указанные требования к реостатному
торможению могут быть выполнены различными способами встречного воз-
буждения электродвигателей при работе их в генераторном режиме, при
котором увеличение тока якоря вызывает уменьшение намагничивающей
силы 'двигателя.
При электродвигателях смешанного возбуждения встречное возбуждение
достигается автоматически при переходе на генераторный режим, поскольку
н. с. последовательного возбуждения начинает действовать против н. с. па-
раллельного. возбуждения.
На рис. 150 показана схема реостатного торможения с электродвигате-
лем смешанного возбуждения. Для контура реостатного торможения по
схеме, приведенной на рис. 150, можно написать следующее уравнение:
Е = с Ф v = /я (7?т + г),	(380)
где г—сумма сопротивлений обмоток якоря, дополнительных полюсов и
последовательной обмотки возбуждения.
Общая н. с. электрической машины в генера-
Рис. 151. Схема реостат-
ного торможения с элек-
тродвигателем последо-
вател ьного возбужден ия
при питании обмотки
возбуждения от возбу-
дителя через стабилизи-
рующее сопротивление
торном режиме определяется равенством:
—	wz.	(381)
Регулирование н. с. /шауш осуществляется со-
противлением 7?д.
Действие встречного возбуждения тем больше,
чем больше число витков обмотки последовательно-
го возбуждения wc и чем меньше н. с.
При электродвигателях последовательного воз-
буждения встречное возбуждение в генераторном
режиме может быть достигнуто с помощью специ-
альных схем включения.
На рис. 151 представлена одна из применяе-
мых схем с использованием независимого возбу-
дителя при сохранении последовательного возбуж-
дения электродвигателей. Цепь возбудителя В за-
мыкается через стабилизирующее сопротивление
по которому проходит сумма токов якоря и воз-
буждения.
269
Для контура реостатного торможения с независимым возбудителем
£ = сФо = /я /?т1 + (/я 4- /в) Ят2 + /я гй;	(382)
и = Л № + Г.) 4- (/я 4- Л) Ят2,	(383)
где U — напряжение возбудителя;
гв — сопротивление обмотки возбуждения.
В результате преобразования уравнения (383) получим:
Следовательно, зависимость /Б = Д/я) выражается прямой линией.
Подобная схема для двух двигателей применена на отечественных, сочле-
ненных троллейбусах типа ТС-1 и ТС-2.
На рис. 152 показано семейство подобных прямых при различных зна-
чениях напряжения возбудителя ((7). Для прямых /, 2, 3 получим t/3 >
> U2 > Наклон характеристик тем больше, чем больше величина ста-
билизирующего сопротивления #т2.
Рис. 152. Зависимости
тока возбуждения элек-
тродвигателя /в от тока
якоря /я для схемы рис.
Рис. 153. Схема реостатного торможе-
ния для одного электродвигателя с
использованием на генераторном ре-
жиме одной обмотки параллельного
возбуждения и стабилизирующего
сопротивления
На рис. 153 представлена схема возбуждения электродвигателя при
реостатном торможении с использованием специальной добавочной обмотки
параллельного возбуждения. Приведенный в этой схеме электродвигатель
по своему конструктивному исполнению имеет смешанное возбуждение,
которое, однако, не используется при его рабочем режиме. При двигатель-
ном режиме осуществляется последовательное возбуждение. Параллельная
обмотка при этом выключена из цепи. При генераторном режиме включена
только параллельная обмотка возбуждения, а обмотка последовательного
возбуждения выключена из цепи.
В некоторых случаях обмотку параллельного возбуждения испбльзуют
также при тяговом режиме; но при этом, в отличие от обычного электродви-
гателя смешанного возбуждения, преобладающей является н. с. обмотки
последовательного возбуждения.
Для схемы, приведенной на рис. 153, можно написать следующие урав-
нения:
Е = с Ф v = /я (Ят1 + Ят2 + гя);	(385)
Uc — Ли (гв +^д) + Л ^т2-	. (386)
В этих уравнениях мы пренебрегаем величиной тока 1Ш по сравнению
с 1Я при рассмотрении падения напряжения в сопротивлении У?т2.
Преобразуя уравнение (386), получим:
(387>
270
Следовательно, и в этом случае зависимость /ш — /(/я) выражается
прямой линией с отрицательным углом наклона, как и зависимость /в —
— /(Л) (см. рис- 152) в равенстве (384), что характеризует режим встречно-
го возбуждения. Схемй, изображенная на рис. 153, может быть выполнена и
для других двигателей.
На рис. 154 показана принципиальная схема реостатного торможения
с двумя двигателями, примененная в отечественных троллейбусах на повы-
шенное напряжение 1200/600 в.
Рис. 154. Схема реостатного тор-
можения для двух электродвига-
телей с использованием на гене-
раторном режиме только обмоток
параллельного возбуждения и
стабилизирующего сопротивления
Рис. 155. Нагрузочные характери-
стики тягового электродвигателя
При всех описанных схемах регулирование величины тормозной силы
осуществляется изменением параллельного возбуждения электродвигателей
или возбуждения возбудителя, для чего практически достаточно двух-трех
ступеней.
Построение характеристик реостатного торможения v = и В == ,
= f(I) для описанных схем производится следующим способом. Для данного
тормозного сопротивления Ат (см. рис. 150) или сопротивлений и
(см. рис. 151 и 153) следует задаться прежде рядом значений тока /я. Для
каждого из заданных значений /я при двигателе смешанного возбуждения
может быть найдена общая н. с. машины из равенства (381).
При схемах реостатного торможения, приведенных на рис. 151 и 153,
с помощью формул (384) и (387) и зависимости, изображенной на рис. 152,
а также зная /я, можно найти /в и, следовательно, н. с. машины.
Далее при помощи нагрузочных характеристик E/v = f(AW), построен-
ных для различных значений тока якоря /я (рис. 155), на основании извест-
ных значений 7В и, следовательно, AW и /я находят E/v. Затем из (382)
определяют значение Е„
В результате определения E/v по нагрузочным характеристикам полу-
чаем:
V
Значение тормозной силы
в=(4/»+4) <«>* *• ’	-'	(388>
Здесь N — магнитные и механические потери в тяговом электродвигателе
и передаче **.
 г Е N 1
* В практической системе В = 0,367 —— 1Я + —— (кГ), где скорость v в
км/ч.
** Эти потери определяются для данных значений н. с. возбуждения и скорости
либо непосредственно их характеристик потерь двигателя, либо косвенно из кривых
к. п. д. В последнем случае сначала определяются общие потери, из которых вычитает-
ся сумма потерь в меди, т. е. /ашгш 4- /аРгя для электродвигателя смешанного возбуж-
дения и /ая (гя + гв) для электродвигателя последовательного возбуждения.
271
Последовательность и результаты расчета характеристик определяются
следующей формой записи:
по формулам
(384) или
(387)
Л®'='в“’с=
V
по нагрузоч-
ным харак-
теристикам
(рис. 155)
Е
по уравне-
ниям (380)
и (382)
В
по формуле
(388)
Для получения требуемых значений'тормозной силы и определения за-
висимости v = /(В) необходимо соответствующим образом выбрать тормоз-
ное сопротивление, число витков обмотки последовательного возбуждения
(Дсдля электродвигателя смешанного возбуждения, а также величину стаби-
лизирующего сопротивления R^ для схем, показанных на рис. 151 и 153,
с двигателями последовательного возбуждения.
Критерием выбора этих величин может служить значение тормозной
силы В, принимаемое для каких-либо двух точек характеристики, например
Bt для наивысшей скорости и В2 для какой-либо относительно низкой
скорости и2.
Эти значения выбирают, исходя из условий заданного замедления рео-
статного торможения с учетом допустимой нагрузки на трансмиссию. За-
медление при реостатном торможении может быть ориентировочно принято
равным 0,7—0,8 м!сек?, если нет каких-либо специальных требований, или
по аналогии с известными современными конструкциями троллейбусов.
Для предварительного определения параметров схемы можно считать зна-
чение = const. Следовательно, одно и то же значение В может быть по-
лучено при различных соотношениях E/v и /я. Но поскольку заданы две
точки (В£ и В2), то получаются два уравнения, которые позволяют одно-
значно определить значения Е/и и /я. Так как для двух выбранных величин
В известны .скорости и v2, то получаются значения Ei = (E/v)ivl и
Е2 = (E/v)%v2. Далее по нагрузочным характеристикам определяются вели-
чины н. с., соответствующие (Е/t>)i и (Е/и)2, и, следовательно, значения тока
возбуждения /ш или /в.
Таким образом получают все исходные данные для определения значе-
ния 7?т в уравнении (380) и 7?т1 и /?т2 в (382) и (384).
Из сказанного следует, что выбор значений
w	\ iazf/// тормозных и стабилизирующих сопротивлений
\/	производится в обратном порядке по сравнению
V	с порядком расчета тормозных характеристик,
Л	изложенным выше. Выбранный режим реостат-
/1	кого торможения при максимальной скорости
/ lu^im должен быть проверен по условиям коммутации
' /	тяговых электродвигателей. Ограничение по
'	коммутации определяется максимальным напря-
жением между коллекторными пластинами по
L------=-----------.	(346).
°	1,В На рис. 156 показаны характеристики ре-
Рис. 156. Тормозные остатного торможения, полученные одним из
характеристики р =/(/) указанных способов.
и ° — /(3)	Для расширения диапазона регулирования
и поддержания достаточной величины тормозной
силы в областях пониженной скорости можно осуществить выключение
ступеней сопротивлений. В групповых системах с автоматическим управ-
лением для этой цели может быть использован реостатный групповой
контроллер.
272
§ 86. Рекуперативное торможение
Рекуперативное торможение на троллейбусах применяется исключи-
тельно в тех случаях, когда имеются электродвигатели смешанного возбуж-
дения, которые., как известно, не требуют специальных переключений для
перехода на генераторный режим. Широкий опыт эксплуатации троллейбу-
сов в СССР и за рубежом показал, что использование рекуперативного тор-
можения с электродвигателями смешанного возбуждения целесообразно
главным образом как средство экономического регулирования скорости.
•Возможности экономии электрической энергии с обратной отдачей ее в сеть
весьма ограничены и не имеют сколько-нибудь существенного значения в
эксплуатации троллейбуса.
Регулирование режима рекуперативного торможения обычно осущест-
вляется при обратном движении пусковой педали контроллера, и для этой
цели используются те же ступени регулирования поля, что и при тяговом
режиме, только переключаемые в обратном порядке.
Режим нагрузки рекуперативного торможения определяется следую-
щим равенством:
Е = сФи = (/с + /г.		(389)
Н. с. машины в генераторном режиме определяется так же, как и при
реостатном торможении, согласно (381). Для построения характеристики
при данном значении тока /я можно найти н. с. A W. Скоростные характерис-
тики рекуперативного торможения v = /(/) являются продолжением харак-
теристик тягового режима в области генераторных токов, и их построение
обычно осуществляется совместно с характеристиками тягового режима
подобно тому, как это было описано в § 85.
Характеристики тормозной силы определяются по формуле (388).
Для их построения необходимо знать зависимость E/v = /(/в), получаемую
при помощи равенства (381). Наклон характеристик » = /(/) и В = /(/)
при выбранных значениях А№ш зависит от числа витков последовательной
обмотки возбуждения wc. Чем больше wc, тем при прочих равных условиях
получаются более мягкие характеристики, преимуществом которых явля-
ется уменьшение толчков тока при переключении ступеней и при колебани-
ях напряжения сети Uc. При этом следует иметь в виду, что увеличение
числа витков wc снижает максимальное значение реализуемой тормозной
силы.
Действительно, на основании (388) можно принять приближенно В =
а в практической системе В = 0,367 £/о/я.
Значение В обращается в нуль в двух граничных случаях — при
Л = 0 и /я шс =	т. е. при
На рис. 157 изображена характери-
стика В = f(AW). Приведенный рисунок
показывает, что при одном и том же токе
/я размагничивающее действие обмотки
последовательного возбуждения /яйус будет
тем больше, чем больше юс. Следователь-
но, при увеличении wc одни и те же зна-
чения /я будут соответствовать меньшим
значениям E/v и, следовательно, меньшим
значениям В.
На рис. 158 нанесены характеристики
В = /(/), а на рис. 159 — В — /(у) при
> wCt и йУСа > wCt .
Рис. 157. Характеристики E/v —
f(A W7) и В = f(A №) для электро-
двигателя смешанного возбужде-
ния при встречном действии н. с.
последовательного возбуждения
в генераторном режиме
273
Следует отметить, что подобные же свойства ймеют и характеристики
реостатного торможения при встречно-смешанном возбуждении. Для оте-
чественных троллейбусов обычно выбирается такое йисло витков wc, при
котором отношение н. с. последовательного возбуждения при часовом токе
и н. с. параллельного возбуждения при наибольшем возбуждении состав-
ляет:
^ш.макс “'ш
Характеристики при генераторном режиме имеют ограничения по ком-
мутации, определяемые выражением (347).	'
Рис. 158. Характеристики
В = /(/я) для электродви-
гателя смешанного возбуж-
дения при встречном дей-
ствии н. с. последователь-
ного возбуждения в генера-
торном режиме, при раз-
личных значениях Wc
Рис- 159. Характеристика
v = /(В) для электродвига-
теля смешанного возбужде-
ния при встречном дейст-
вии н. с. последовательного
возбуждения в генератор-
ном режиме, при различ-
ных значениях шс
При двигателях последовательного возбуждения для осуществления
рекуперативного торможения обычно используется независимый возбуди-
тель, с приводом от специального двигателя, получающего питание от нап-
ряжения сети.
Рис. 160. Схема рекуперативного
торможения с электродвигателем
последовательного возбуждения, с
питанием обмотки возбуждения от
отдельного возбудителя, с обмоткой
встречного возбуждения возбудителя
Рис. 161. Схема рекуперативного
торможения с электродвигателем
последовательного возбуждения, с
питанием обмотки возбуждения от
отдельного возбудителя и со стаби-
лизирующим сопротивлением
Для создания эффекта встречного возбуждения, необходимого для по-
лучения требуемых характеристик, может служить обмотка встречного
возбуждения возбудителя, действующего навстречу основному, независимо-
му возбуждению (рис. 160), или стабилизирующее сопротивление (рис/161).
274
Для схемы, изображенной на рис. 160.'
- l,= е~к!‘ .	(390)
гв “г го	4
Для схемы, изображенной на рис. 161:
Здесь k— величина, зависящая от числа витков обмотки встречного воз-
буждения и от наклона характеристики намагничивания;
е — э. д. с. возбудителя;
гв — сопротивление обмотки возбуждения;
гс—стабилизирующее сопротивление;
г0 — сопротивление обмотки якоря возбудителя.
При обеих схемах получается падающий характер зависимостей 1В =
=Д/Я)— в первом случае криволинейных и во втором — прямолинейных.
Увеличение коэффициента встречного возбуждения (&) или стабилизирую-
щего сопротивления (гс) оказывает такое же воздействие на вид тормозных
характеристик, как и увеличение числа витков обмотки последовательного
возбуждения wc в двигателях смешанного возбуждения.
Подобные системы рекуперативного торможения не получили распро-
странения на троллейбусах ввиду необходимости установки дополнитель-
ного возбудительного агрегата.
§ 87. Свойства характеристик тягового электродвигателя
смешанного встречного возбуждения в тормозном режиме
Весьма ценным свойством характеристик смешанного встречного воз-
буждения является возможность получения почти постоянной тормозной
силы в широком диапазоне изменения скорости движения троллейбуса при
ограниченном максимальном значении тормозной силы. Подобные характе-
ристики лучше всего подходят для торможения перед остановкой. Благода-
ря ограниченности максимальной тормозной силы создается хорошая защи-
та тяговой передачи от чрезмерных усилий в процессе торможения. Измене-
нием величины параллельного возбуждения можно широко регулировать
среднее значение тормозной силы и ее максимум.
Действительно, при увеличении тока в якоре возрастает значение AWC
и, следовательно, на данной ступени параллельного возбуждения уменьша-
ется общая н. с. машины, а вместе с ней и значение Elv. Следовательно,
в выражении (388) E/v и /я изменяются в различных направлениях и харак-
тер зависимости В — /(Г) определяется в значительной степени тем, в какой
области насыщения' электрической машины происходит работа.
Если’не учитывать магнитных и механических потерь, то величина тор-
мозной силы В согласно (388) должна дважды обращаться в нуль: при /я ==
= 0 и E/v = сФ = 0. Значение сФ становится равным нулю, когда ток в якоре
и последовательной обмотке возбуждения достигает величины, при которой
АГс=/аус = А№ш.
В промежутке между этими крайними 'значениями тормозная сила пере-
ходит через максимум, который может быть определен на основе следую-
щего анализа.
А. Режим рекуперативного торможения. Дифференцируя известные
уравнения:
В = (с Ф 7Я + и с Ф v = Uc + /я гя,
получим
275
где
de Ф .
______11 r
dv 511
(393)
de® _ dc<b dAW d/„
dv dAW ' d!a ' dv
Обозначая через ос = -^Aw" наклон характеристики намагничивания
в данной точке и полагая
dAW	_
d/я	d/a ”
получим
откуда
-^с-^- + сФ=-^-г.	(394)
или
d/я = сФ
dv vauJc -j- Гя ’
Подставляя значения и в уравнение (392), найдем:
= Г—(Сф _ то/„) + р'1,
dv [twwc + гя'	'	’ J
₽' = .
г dv \ v )
Максимум этой функции определяется равенством:
—— (сФ — ао/я) + ₽' = 0.
1>яИ>с-|-Гя'	я/ । г
(395)
(396)
Если пренебречь величиной р' и сопротивлением последовательной
цепи гя по сравнению с vxwc и принять приближенно v^U/сФ, то по-
лучим:
(с$)2 /гф___ ас,/я \	(сФ)8____~ о	/3971
«с	сФ j — vawc Wc /я " °’
Соотношение между током якоря и магнитным потоком, при кото-
ром тормозная сила достигает максимума:
I. =	•	(398)
Рис. 162. Кривые зависимости
сФ = /(/я), построенные по урав-
нению (398)
Искомые значения /я и сф можно
найти, на пересечении кривых: 1) пост-
роенной по уравнению (398) и 2) сФ =
— /(/я), построенной по характеристике
намагничивания:
сФ = /(ЛГ) = /(ЛГщ — wj).
На рис. 162 показаны зависимости
сФ = /(/я), построенные на основании (398)
(кривая /) и характеристики намагничива-
ния (кривая 2).
Б. Режим реостатного торможения.
Для реостатного торможения с тяговым
276
электродвигателем смешанного встречного возбуждения в приведенных
выше уравнениях можно заменить гя общим сопротивлением тормозной
цепи, равным гя 4- /?т. Тогда условие максимума функции определится
равенством:
------. f . (сФ — «о/,) + Р' = 0.	(399)
vawc -Ь (гя + R?) к	я/ । г	\ .
Полагая
__ ^я (гя 4~ Rt)
v ~ сФ ’
найдем
W '_________________сфа/»
(Гя + Rt) (/я^с 4- сФ) /яа:ус + сФ Н
Если не учитывать значение р', то получим следующие условия на-
ступления максимума:
(400)
Так же , как при рекуперативном торможении, искомые значения /я
и (сФ) макс можно найти на пересечении кривых, подобных кривым 1 и 2,
приведенным на рис. 162.
Аналогичные соотношения легко вывести также для схем с двигателями
последовательного возбуждения с применением стабилизирующих элементов
различных видов.
Глава XXIII
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
§88. Общие понятия о системах и принципах управления
и их классификации
При управлении тяговыми электродвигателями выполняются следую-
щие основные операции:
1)	присоединение тяговых двигателей к контактнрй сети и отключение
от нее по воле водителя или автоматически, например, при перегрузках,
коротких замыканиях, исчезновениях напряжения в контактной сети, пре-,
вышениях напряжения выше максимально допустимой величины;
2)	переключение ступеней пускотормозных сопротивлений соответст-
венно при пуске и торможении;
3)	переключение ступеней в цепи возбуждения для изменения поля тя-
говых двигателей;
4)	переключение тяговых двигателей с одной группировки на другую;
5)	переключение цепей тяговых двигателей с режима тяги на режим
торможения и обратно;
6)	включение режима торможения, переключение схемы с одного вида
торможения на другой, например с рекуперативного на реостатное или реос-
татного на механическое;
7)	изменение направления движения подвижного состава (реверсирова-
ние тяговых двигателей);
8)	отключение части тяговых двигателей при аварийном режиме.
Перечисленные операции предусматриваются не на всех типах электри-
ческого подвижного состава. Например, на многих троллейбусах и некоторых
типах трамвайных вагонов не делают перегруппировку тяговых двигателей
при пуске, на вагонах метрополитена не предусмотрено отключение части
двигателей при аварийном режиме и т. п.
Системы управления тяговыми электродвигателями разделяются в
зависимости от вида пусковых устройств на ступенчатые и плавные, а от
способа приведения в действие электрических аппаратов — на системы не-
посредственного управления и системы косвенного управления (иногда их
называют дистанционными).
. 5 В системах непосредственного управления все опе-
рации обычно выполняются одним аппаратом (силовым контроллером), ко-
торый приводится в действие непосредственно мускульной силой водителя.
В системах косвенного управления все основные опера-
ции по управлению двигателей выполняются аппаратами с косвенными при-
водами, управление которыми производится при помощи электрических
цепей. В этом случае водитель воздействует на приводы аппаратов косвен-
но- при помощи контроллера управления.
По виду привода контакторбв, при помощи которых производится вы-
полнение основных операций управления, системы косвенного управления
разделяют на индивидуальные, групповые и смешанные.
К индивидуальным системам управления относятся такие,
в которых все основные операции управления (за исключением реверсирова-
ния и отключения тяговых двигателей в аварийном режиме) выполняются
индивидуальными контакторами. В групповых системах управления
все операции (за исключением включения и выключения тяговых двигате-
лей) выполняются групповыми электрическими аппаратами. Во всех кос-
венных системах подключение тяговых двигателей к контактной сети и
включение предварительно собранной схемы электрического торможе-
ния производится индивидуальными контакторами.
278
Реверсирование двигателей, а также переключение схемы на аварийный
режим работы, т. е. отключение поврежденной группы тяговых двигателей
в любых системах, обычно выполняют групповые электрические аппараты
(реверсоры, отключатели двигателей).
В смешанных системах управления часть операций управления
выполняется групповыми.аппаратами, ачасть — индивидуальными. Напри-
мер, управление пускотормозными реостатами может производиться группо-
. вым аппаратом (реостатным контроллером), а перегруппировка тяговых
электродвигателей и переключение схемы с режима тяги на торможение—
V индивидуальными контакторами или наоборот.
:	По принципу управления системы разделяют на неавтоматические и
7 автоматические.
7 При автоматическом управлении все регулирование процессов пуска и
торможения (выведение ступеней пускового реостата, ослабление поля, пере-
 группировка тяговых двигателей) производится без участия водителя, авто-
J магически. Водитель только включает и выключает цепи управления или
£ меняет интенсивность регулируемых процессов (ускорение, замедление).
Г По характеру управляющего воздействия системы автоматического уп-
 равления разделяются да прерывные и непрерывные. К прерывным
V относятся все системы ступенчатого реостатного пуска и торможения. Не-
\ прерывные системы управления применяются для плавных и мелко-
; ступенчатых систем пуска и торможения.
‘ Любая система управления должна выполняться с учетом следующих
7 общих требовании.
1. Все операции по управлению тяговыми двигателями должны произ-
водиться простыми и легко запоминающимися манипуляциями (рукоятками
j или педалями контроллера управления), причем одновременно должно ис-
L пользоваться не более одной рукоятки и педали. Все рукоятки и педали
7 должны быть сблокированы между собой таким образом, чтобы исключить
7\ ошибочные действия и обеспечивать осуществление при любых условиях
£ более безопасного режима — торможения.
\	2. Неисправность какого-либо электрического аппарата не должна вы-
•	зывать неправильного режима, например тягового режима вместо тормозно-
го, движения в обратную сторону по сравнению с выбранным направлением,
и пр.	"
•	3. Аппараты и все цепи, соединяющие их между собой и с тяговыми
7 электродвигателями, должны работать надежно.
7	4. Должно быть обеспечено максимальное облегчение труда водителя —
легкое и удобное обслуживание оборудования в эксплуатации.
•.	5. Габариты и вес регулирующей аппаратуры должны быть минималь-
; ными.
6. Стоимость системы управления и расход на ее аппараты — по воз-
1 можности наименьшими.
Л-1 77“ Любой процесс управления можно разделить на три этапа:
Д) сбор информации о ходе управляемых процессов;
у' 2) обработка и анализ полученной информации и на основании этого
выработка решений (программы управления);
3) выполнение принятых решений.
Операции, связанные со сбором и обработкой информации и выработкой
7. решений, носят название распорядительных, а операции, связанные с вы-
полнением решений — исполнительных.
При работе на линии, подвижный состав и его электрооборудование под-
вергаются различным воздействиям, связанным с изменениями профиля
и.состояния пути, колебаниями напряжения в контактной сети и цепи управ-
77 ления, изменениями температуры обмоток, изменением нагрузки и т. п.
• Перечисленные и подобные им факторы называются возмущениями. Они
вызывают изменение тока и напряжения на тяговых двигателях, т. е. изме-
няют режим движения подвижного состава и нагрузку тягового электро-
27&
оборудования. Кроме того, возмущениями являются также устройства сиг-
нализации, режим движения других транспортных единиц и пешеходов и
т. п. Сбор информации по этим и другим возможным возмущениям, ее обра-
ботка и принятие решений на городском транспорте пока не автоматизирова-
ны и выполняются водителем.
Применение элементов электронной техники и современных методов
автоматического'управления открывает перспективы автоматизации ряда
распорядительных операций также на троллейбусах. Их внедрение позво-
лило бы выдерживать более точно график движения, повысить использова-
ние подвижного состава на линии, облегчить труд водителя.
На современном электрическом'подвижном составе наземного городско-
го транспорта автоматизированы в основном исполнительные операции
процессов пуска и торможения, а также защита электрооборудования.
В функции водителя входит включение и выключение процесса управления и
изменение его интенсивности (изменение регулируемой величины ускорения
и замедления). Операции выведения пусковых и тормозных сопротивлений,
перегруппировки и ослабления поля тяговых двигателей выполняются ав-
томатически, без участия водителя.
Автоматическое управление подвижным составом по сравнению с не-
автоматическим обеспечивает: получение более высоких скоростей сообще-
ния благодаря возможности существенного повышения ускорений и за-
медлений или уменьшение расхода энергии при одинаковой скорости сооб-
щения; увеличение плавности процессов пуска и электрического торможения;
устранение или, во всяком случае, значительное уменьшение вероятности
ударных усилий и перегрузок, которые могут возникнуть при неосторож-
ных действиях водителя; облегчение труда водителя и увеличение безопас-
ности движения вследствие меньшей его утомляемости и возможности в
большей мере сосредоточить внимание на наблюдении за уличным движе-
нием.
Значение автоматизации управления особенно возрастает в связи с
повышением скоростей сообщения. При неавтоматическом управлении по-
лучение средних ускорений подвижного состава более 1 без толчков,
-беспокоящих пассажиров и перегружающих механическую передачу, дос-
тупно только весьма опытным водителям. При автоматическом управлении
ускорение 1,5—1,8 м!секг можно получить при достаточно плавном пуске.
Аппараты систем автоматического управления можно разделить на
исполнительные и управляющие.
К исполнительным аппаратам относятся контакторы, реостатные конт-
роллеры, переключатели *с косвенным приводом. Эти аппараты служат
для включения и выключения, а также перегруппировки тяговых двигателей
и изменения параметров силовых цепей (выключение ступеней пускотормоз-
ных сопротивлений и сопротивлений ослабления поля тяговых двигателей).
К управляющим аппаратам относятся контроллеры управления, реле и
регуляторы, при помощи которых осуществляется автоматическое управле-
ние приводами исполнительных электроаппаратов.
Управляющие электроаппараты для автоматического пуска и торможе-
ния электродвигателей могут быть основаны на двух различных принципах:
1) измерении меняющихся в процессе пуска и торможения величин тока,
напряжения и скорости тяговых двигателей;
2) создании выдержки времени в промежутках между выключаемыми
ступенями пускотормозных сопротивлений.
С помощью аппаратов первой группы выполняют автоматические систе-
мы пуска и торможения соответственно в функции тока, напряжения и ско-
рости. В этих системах продолжительность пуска и торможения меняется
в зависимости от режима нагрузки двигателя и напряжения источника пита-
ния. С помощью аппаратов второй группы выполняют автоматические систе-
мы управления, в которых продолжительность пуска и торможения не за-
висит от режима нагрузки двигателя и напряжения источника питания.
280
Можно в одной системе сочетать оба принципа автоматического управ-
ления: например, в хронометрической системе управления изменять интер-
валы времени между переключениями в зависимости от значениятока. Та-
кие системы управления называют хронометрическими, зависимыми оттока.
Допустим, что для выбранного номинального режима при постоянном
напряжении сети получена одинаковая диаграмма реостатного пуска для
Рис. 163. Диаграммы ступенчатого пуска при различных
системах управления
всех упомянутых систем управления (диаграмма 1 на рис. 163). Эта диаграм-
ма при системе управления в функции тока может быть получена переключе-
нием ступеней реостата в момент снижения тока до /М11Н. При системе управ-
ления в функции скорости или напряжения на двигателе такое переключение
ступеней нужно производить в моменты, когда скорость или напряжение
достигнут соответственно значений: сч(6\в1), t/2(^D2), ь'з^двз),
ц5(С/дв6), ^о(^двб)*- При хронометрической системе управления для полу-
чения пусковой диаграммы 1 переключение ступеней необходимо произво-
дить через интервалы времени соответственно Д^ = tif Д/2 = t2 — ti,
Д^з ~ 6—4» Д^4 = 4—^з» Д^5 = 4—4 и А’4 = 4“’4 согласно кривой 2
(в левой части рис. 163).
Следовательно, для получения диаграммы (рис. 163) при системе регу-
лирования по скорости, напряжению и времени необходимо было бы выпол-
нять автоматическое регулирование по закону нелинейной зависимости.
Ввиду сложности осуществления такого регулирования первые два способа
(регулирование пускового процесса по скорости и напряжению) не получили
распространения на подвижном составе.
Регулирование по времени (хронометрическое) получило распростране-
ние только при равных интервалах времени переключения ступеней, причем
в сочетании с регулированием по току.
Рассмотрим сравнительные свойства систем регулирования пускового
и тормозного процессов по току и по времени.
При отклонении нагрузки двигателей или напряжения источника пи-
тания от расчетного значения режим пуска будет протекать различно при
разных системах управления.
При системе пуска в функции тока пусковая диаграмма не меняется
при любых изменениях нагрузки подвижного состава, но меняются ускоре-
* При постоянном значении пускового тока напряжение на двигателе пропорцио-
нально скорости. Поэтому системы пуска в функциях скорости и напряжения обладают
одинаковыми свойствами.
281
ние и продолжительность пуска, как показано на рис. 163 (слева): кривая 2
соответствует пуску при расчетном режиме, кривая 3 — пуску при повы-
шенной нагрузке, а кривая 4 — при пониженной нагрузке.
Достоинством этой системы является to, что при пуске на тяжелом про-
филе тяговые двигатели защищены от перегрузок, а при пуске на легком
профиле происходит более быстрое нарастание скорости, что обеспечивает
увеличение скорости сообщения и снижения потерь в пусковых реостатах.
При хронометрической системе продолжительность пуска остается
.постоянной при любой нагрузке подвижного состава и профиле пути, но
весьма сильно меняется нагрузка двигателей. Для указанных выше интер-
валов времени штриховая пусковая диаграмма 5 соответствует хронометри-
ческому пуску при нагрузке подвижного состава, большей расчетной, а
штрихпунктирная диаграмма 6 получается при нагрузке, меньшей расчетной.
Сравнение пусковых диаграмм /, 5 и 6 показывает, что хронометричес-
кая система управления практически не пригодна для пуска тяговых дви-
гателей, так как при большом наполнении подвижного состава или на.тяже-
лом профиле происходит перегрузка двигателей по току и возможно нару-
шение коммутации и сцепления ведущих колес с дорогой, и при малом на-
полнении получаются значительно большие потери в пусковых реостатах,
чем при пуске в функции тока. Если же рассчитать пусковой режим на наи-
более тяжелые условия по сцеплению и по коммутации, то при нормаль-
ном режиме пуска не может быть реализовано максимальное расчетное
ускорение.
Действие этих недостатков в значительной мере может быть ослаблено
при хронометрических, зависимых от тока, системах автоматического управ-
ления, которые получили распространение на электрическом подвижном
составе с многоступенчатым пуском и реостатным торможением в тех случаях
когда фиксация реостатного контроллера на позициях становится затрудни-
тельной и нецелесообразной.
В этих системах выдержки времени (обычно равные) между переключе-
ниями ступеней увеличиваются при возрастании тока; при этом увеличение
наполнения электроподвижного состава вызывает увеличение пускового
тока, однако в значительно меньшей степени, чем при хронометрической
системе. Применяются также системы управления, Хронометрически зависи-
мые от тока и напряжения в контактной сети (см. § 94).
Системы пуска в функции скорости и напряжения на двигателе приме-
няются только для пуска вспомогательных двигателей, где допустимо выве-
дение пусковых сопротивлений весьма грубыми ступенями. Для пуска тяго-
вых двигателей эти системы не применяются, так как в случае большого
падения напряжения в контактной сети из-за снижения скоростных харак-
теристик двигателя последние ступени пусковых сопротивлений могут ока- ;
заться не выведенными. В двигателе с последовательным возбуждением ско- ’
ростные характеристики снижаются пропорционально снижению напряже-
ния в контактной сети. На рис. 163 штрихом показаны скоростные характе- j
ристики 7 и 8 (автоматическая и последней пусковой ступени) при снижении
напряжения на 30%. В этом случае при управлении в функции скорости
переключение с последней ступени произойдет в точке а при токе, почти в
два раза меньшем по сравнению с расчетным по пусковой диаграмме 1.
. '
§89. Непосредственное управление ,
Непосредственной называют такую систему управления, в которой все
операции по управлению тяговыми двигателями выполняются одним аппа-
ратом, приводимым в действие мускульной силой водителя. Этот аппарат
называют силовым контроллером. По принципу выполнения коммутирующе-
го устройства контроллеры разделяются на барабанные и кулачковые. ;
Устройство контактов контроллеров барабанного типа и его применение ?
в схеме показано на рис. 164. Оно выполняется в виде изогнутых по цилинд- J
282
рической поверхности медных пластин (сегментов) и скользящих по ним
пальцев. Ряд таких сегментов 1 (рис.’164, а), изолированных друг от друга
и закрепленных на валу, образует барабан контроллера 2. Контактные
пальцы 3 устанавливаются на изоляционной рейке 4 против соответствую-
щих сегментов. При повороте барабана через сегменты происходит замыка-
ние тех или иных пальцев между собой, образующее электрические цепи.
На рис. 164, б показана схема реверсирования тягового двигателя последо-
вательного возбуждения при помощи реверсора барабанного типа.
Реверсор имеет три положе-
ния: Нулевое, Вперед и Назад. В
нулевом положении обмотка воз-
буждения двигателя К—НК отсо-
единена от якоря и заземления.
При установке реверсора в поло-
жение Вперед через соответствую-
щие сегменты происходит замыка-
ние пальца ЯЯ с пальцем К и
пальца К К с пальцем О, образуя
электрическую цепь через тяговый
двигатель. При установке реверсо-
ра в положение Назад через два
крайних, соединенных между со-
бой, сегмента происходит замыка-
ние пальца ЯЯ с пальцем НК-
Палец К средним сегментом соеди-
няется с пальцем <9. В этом случае
изменяется направление тока в об-
мотке возбуждения и направление
вращения 'ТЯГОВОГО двигателя. Рис. 164. Устройство контактов контролле-
Электрическое соединение сегмен- ров барабанного типа и схема реверсирова-
Тов между собой технологически	НИЯ одного тягового двигателя
более сложно, чем установка до-
полнительных пальцев и их соединение. Поэтому, если позволяют габа-
ритные размеры барабана, то предпочитают вместо электрического сое-
динения сегментов устанавливать дополнительные пальцы, как показано
на рис. 164, в.
Коммутирующее устройство кулачковых контроллеров выполняют с
различными принципами действия. На рис. 165, а показан принцип дейст-.
вия наиболее распространенных кулачковых элементов с принудительным
размыканием контактов. Контактный рычаг'/поворачивается вокруг оси
01 по часовой стрелке под действием включающей пружины 2 до упора
При этом подвижной контакт 3 замыкается с неподвижным контактом 4,
образуя электрическую цепь. Давление между контактами обеспечивает
притирающая пружина 5, действующая на притирающий рычаг 6. Размыка-
ние контактов производится при помощи кулачковой шайбы 7, действующей
на ролик 8. При повороте кулачковой шайбы 7 вокруг оси О2 против часовой
стрелки, как показано на рис. 165, а, создается давление на ролик 8, и кон-
тактный рычаг / поворачивается против часовой стрелки. В начале поворота
разжимается пружина 5, пока рычаг 6 не коснется упора У2- При этом про-
 исходит перекатывание со скольжением контакта 3 по контакту 4 с последу-
ющим размыканием их. Ряд таких кулачковых элементов, укрепленных на
общей рейке, и кулачковых шайб, укрепленных на общем валу, образует
коммутирующее устройство кулачкового контроллера. В контроллерах с
мускульным приводом кулачковые элементы делаются с дугогасительными
устройствами.
На рис. 165, б показана схема пуска одного тягового двигателя при
помощи силового контроллера с непосредственным управлением. В нулевом
положении контроллера все кулачковые элементы разомкнуты и тяговый
283
двигатель не получает питания. При установке контроллера в положение
1 (на позицию /) включается первый кулачковый элемент. В этом положении
тяговый двигатель получает питание через все пусковое сопротивление
При постепенном переводе рукоятки контроллера с позиции 1 на5
происходит постепенное выключение пускового сопротивления и разгон
тягового двигателя. На позиции 5 пуск завершается, так как все пусковое
•сопротивление оказывается выведенным и эта позиция может быть исполь-
зована для длительной работы. Все кулачковые элементы должны иметь ду-
гогашение, так как при их выключении в цепь тягового двигателя вводится
пусковое сопротивление и каждый элемент разрывает ток.
Рис. 165. Выключатель кулачкового типа и схема пуска тяго-
вого двигателя при помощи кулачкового контроллера
Опыт проектирования, постройки и эксплуатации контроллеров непос-
редственного управления на трамвайных вагонах показал, что контрол-
леры с коммутирующим устройством барабанного типа работают хуже, чем
кулачковые, так как при частых включениях и выключениях электрических
цепей быстро изнашиваются сегменты, пальцы и часто подгорают контак-
ты из-за, их износа и недостаточной эффективности дугогашения; дугогаси-
тельное устройство при барабанных контроллерах получается громоздким.
Поэтому в современных силовых контроллерах с непосредственным управ-
лением операции пуска, перегруппировки тяговых двигателей, ослабления
поля и реостатного торможения выполняются кулачковым коммутирующим
устройством, обладающим более совершенным дугогашением и выдерживаю-
щим значительно большее количество включений, чем коммутирующее уст-
ройство барабанного типа. Коммутирующее устройство барабанного типа
без дугогашения обладает большей компактностью. Оно используется обычно
для реверсирования тяговых двигателей и отключения поврежденных двига-
телей при аварийном режиме. Эти операции выполняются редко и при от-
сутствии тока в цепи; поэтому выключатели барабанного типа в этих аппара-
тах работают вполне удовлетворительно.
Контроллер непосредственного управления обычно имеет два вала и
управляется двумя рукоятками: главной и реверсивной. При помощи ревер-
сивной рукоятки производится реверсирование тяговых двигателей (изме-
нение направления движения), а также отключение поврежденных тяговых
двигателей и сборка схемы аварийного режима; эта часть контроллера обыч-
но выполняется с выключателями барабанного типа. При помощи главной
рукоятки производятся все основные операции управления: включение и
выключение-тяговых двигателей, постепенное выведение пускотормозных
сопротивлений, перегруппировка тяговых двигателей, ослабление поля дви-
гателей, переключение схемы с режима пуска на торможение и обратно;
284
эта часть контроллера выполняется с выключателями кулачкового типа, и
контроллер называется кулачковым. Между главным и реверсивным валами
устанавливают механические блокировки, предохраняющие электрообору-
дование от повреждения при неправильном порядке выполнения операций
управления. Реверсивный вал сблокирован с главным валом таким образом,
что его можно повернуть только в нулевом положении последнего. Главный
вал можно повернуть только при рабочем положении (вперед или назад)
реверсивного. При установке реверсивного вала в положение аварийного
режима (отключение одной из групп двигателей) главный вал можно повер-
нуть только в пределах позиций последовательного соединения двигателей.
Реверсивный вал управляется съемной рукояткой, которую можно снятьтоль-
ко в нулевом положении обеих рукояток контроллера. При снятой рукоятке
контроллер оказывается «запертым». На главном и реверсивном валах уста-
навливаются пружинные фиксирующие устройства, облегчающие водителю
установку вала в выбранное фиксированное положение. На современных
контроллерах реостатные позиции выполняют без фиксации, так как при
этом водителю требуется прикладывать меньшее усилие для поворота глав-
ного вала контроллера.
Непосредственное управление было первым видом управления электро-
подвижным составом с начала его развития. Оно характеризуется простотой
аппаратов управления, при напряжении до 600 в и небольшой мощности тя-
говых двигателей работает достаточно надежно. Непосредственная система
управления получила широкое распространение на трамвайных вагонах
о относительно невысокими ускорениями и замедлениями.
На троллейбусах система непосредственного управления не применяет-
ся в основном из-за сложности осуществления педального управления одним
общим контроллером для nyci$a и торможения. Раздельные же контроллеры
непосредственного управления (для пуска и торможения) получились бы
громоздкими и потребовали бы большой силы нажатия на педали; их трудно
было бы сблокировать между собой;
§ 90.	Системы косвенного управления
Сущность косвенной системы управления заключается в том, что води-
тель управляет на расстоянии аппаратами силовой цепи при помощи конт-
роллеров управления или специальных аппаратов, переключающих цепи
управления, рассчитанные на относительно малые токи катушек приводов
контакторов или различного вида групповых аппаратов.
Параллельное соединение цепей управления отдельных тяговых еди-
ниц, входящих в состав поезда; позволяет управлять ими дистанционно из
одного места по так называемой системе многих единиц. Такая система уп-
равления применяется на пригородных электропоездах, вагонах метропо-
литена, электровозах и в отдельных случаях на трамвайных вагонах.
При индивидуальной системе управления комплект пускорегулирующей
аппаратуры состоит из индивидуальных контакторов. Каждый контактор
имеет собственный привод и устройство для гашения электрической дуги,
возникающей между контактами при разрыве тока в цепи. В современных
контакторах применяют дугогасящие устройства электромагнитного типа.
По способу приведения в действие контакторы разделяются на электро-
магнитные и электропневматические.
В качестве примера на рис. 166 показана принципиальная схема пуска
одного тягового двигателя при косвенном управлении с помощью индивиду-
альных контакторов. Для включения цепи управления служит выключатель
управления ВУ, а для включения силовой цепи — автоматический выклю-
чатель АВ. Включение и выключение контакторов производится контрол-
лером управления. На позиции / контроллера управления получают пита-
ние подъемные катушки контакторов ЛК и 1.
285
Включаясь, контакторы ЛК и 1 присоединяют тяговый двигатель к
контактной сети через пусковое сопротивление Ру—Р2. При постепенном
повороте вала контроллера управления с 1 на 5 позицию происходит вклю-
чение контакторов 1—5 в последовательности, определяемой разверткой
контроллера, и вывод пусковых сопротивлений.
В рассматриваемой схеме .цепи управления питаются непосредственно
от контактной сети, что допустимо при напряжении сети до 600 в. Однако,
как показывает опыт, при питании цепей управления от низковольтного ис-
точника тока электрическая аппара-
тура работает более надежно и имеет
больший срок службы.
Для приведения в действие конт-
роллера требуются значительно мень-
шие усилия, чем для приведения в
действие контроллера непосредствен-
ного управления; поэтому при косвен-
ной системе процесс управления зна-
чительно облегчается. Системы кос-
венного управления с индивидуаль-
ными контакторами получили широ-
кое распространение на троллейбу-
сах.
К косвенным групповым и сме-
Рис. 166. Схема косвенного управления шанным системам управления отно-
двигателями последовательного возбуж- сят такие системы, в которых перек-
дения	 лючение ступеней пускотормозных
сопротивлений производится группо-
вым аппаратом, называемым реостатным контроллером*. Этим контролле-
ром кроме уменьшения пускотормозных сопротивлений обычно производит-
ся ослабление и усиление поля, а иногда также и перегруппировка двига-
телей.
Реостатные контроллеры с коммутирующим устройством кулачкового
типа с принудительным разрывом контактов по схеме (см. рис. 165, а) вы-
полняют обычно двух размеров: для силовых цепей с контактами, рассчи-
танными на большие токи, и для цепей управления, рассчитанных, на малые
токи. Последние называются блокировочными элементами. Они служат для
обеспеченйя работы контроллера в заданной последовательности с другими
электрическими аппаратами схемы. Все кулачковые элементы приводятся в
действие общим кулачковым валом, который через зубчатую или червячную
передачу, в свою очередь,'связан с приводом косвенного управления. На
электрическом подвижном составе применяют электропневматический, гид-
ропневматический, электромагнитный и электродвигательный приводы
реостатных контроллеров.
Кроме реостатного контроллера, используют также другие групповые
электрические аппараты: тормозной переключатель, переключающий цепи
с режима тяги на режим торможения; групповой переключатель, переклю-
чающий тяговые двигатели с одной группировки на другую; реверсор, пере-
ключающий койцы обмоток возбуждения или якорей тяговых двигателей
для изменения их направления вращения. Эти групповые аппараты выпол-
няют большей частью с электропневматическим и в отдельных случаях с
электромагнитным приводом.	
Управление приводами силовых электрических аппаратов производится
при помощи контроллера управления. При неавтоматическом управлении
число позиций этого контроллера должно быть равно числу позиций пуска,
регулирования скорости и электрического торможения. При этом система
* На электрическом подвижном составе переменного тока групповой контроллер
применяют для переключения ступеней трансформатора.
286
управления должна обеспечивать соответствие положений групповых элект-
рических аппаратов с положениями контроллера управления.
Групповые и смешанные неавтоматические системы управления приме-
няют .на тяжелых промышленных и магистральных электровозах.
На электрическом подвижном составе городского транспорта групповые
системы применяются преимущественно при автоматическом управлении.
§ 91.	Бесступенчатая система управления с угольными
реостатами
Особую разновидность неавтоматической системы управления представ-
ляет бесступенчатая система управления с угольными реостатами, получив- ,
шая некоторое распространение на электрокарах и отдельных опытных трам-
вайных вагонах за рубежом.
Кафедрой электрического транспорта Московского энергетического
института выполнен первый этап разработки, исследования и испытания
Электропнебматический	Пускотормозной
контроллер	реостат
Рис. 167. Схема действия бесступенчатой системы управления
с угольными сопротивлениями
новой бесступенчатой системы управления с помощью угольных реостатов
для троллейбусов. Главная особенность рассматриваемой неавтоматической
системы заключается в том, что здесь достигнуто бесступенчатое, регулирова-
ние величины пускового сопротивления в последовательной цепи тягового
двигателя при помощи угольного реостата, управляемого пневматическим
приводом.
В представленной на рис. 167 принципиальной схеме показаны специ-
альные узлы осуществляемой в СССР бесступенчатой системы управления
троллейбусом: пускотормозной реостат с силовым приводом и электропнев-
матический контроллер’.
При повороте вала контроллера поворачиваются шайбы 7 и 8, имеющие
специальный профиль. Вращение шайбы 7 вызывает перемещение рычага
1 крана-регулятора 2, который и создает необходимое давление р сжатого
воздуха в нажимной камере силового привода 4 пускотормозного реостата.
287
Вращение шайб 5 приводит к включению кулачковых элементов контакто-
ров ослабления поля (на схеме не показанных). Нажимная камера 4 силового
диафрагменного привода подсоединяется к регулятору через его электропнев-
матический вентиль 3. При увеличении давления в нажимной камере диаф-
рагма 6 через систему рачагов 5 передает сжимающее усилие на угольные
столбы реостата 9, сопротивление которых при этом плавно уменьшается
(в осуществленной опытной схеме от4,571 до0,125 ом). В исполненном вари-
анте бесступенчатой системы управления пускотормозное сопротивление
встраивается в применяемую на троллейбусах стандартную систему тепло-
обмена и имеет принудительную вентиляцию.
Электропневматический контроллер осуществляет одновременное уп-
равление пускотормозными контакторами и силовым пневматическим при-
водом сжатия угольных столбов в соответствии с принятой разверткой
контроллера. Контроллер имеет шесть нефиксированных позиций. При на-
жатии правой пусковой педали контроллера обеспечивается вывод сопро-
тивлений пускового реостата (угольных столбов) и ослабление поля парал-
лельного возбуждения. При обратном движении педали контроллера про-
исходит рекуперативное торможение.
Реостатное электрическое торможение осуществляется в начале дви-
жения вперед левой тормозной педали. Последующее движение вперед этой
педали вводит в действие механический тормоз.
Рассматриваемая, бесступенчатая система управления тяговым элект-
родвигателем имеет следующие преимущества: а) возможность осуществле-
ния более высоких ускорений и замедлений (примерно на 20%) по сравне-
нию с аналогичной ступенчатой системой; б) существенное уменьшение тя-
говой пускорегулирующей аппаратуры; в) значительное уменьшение (при-
мерно в 2 раза) силовой проводки, обычно прокладываемой в троллейбусе;
д) уменьшение монтажного пространства, необходимого для размещения
угольных пусковых реостатов по сравнению с металлическими; е) уменьше-
ние расхода электроэнергии при разгоне электрического подвижного соста-
ва; ж) осуществление плавного пуска и разгона при весьма простой схеме
управления.
Вместе с тем внедрение этой системы в относительно мелкосерийное ,
производство встретило трудности при создании угольных сопротивлений
со стабильными характеристиками /?(р). Кроме того, требуются специальные
конструкции керамической изоляции угольных сопротивлений, не применя- 
ющиеся в металлических сопротивлениях и других электрических аппаратах.
§ 92.	Автоматическое управление с индивидуальными г
контакторами
На рис. 168 показан узел схемы автоматического пуска с импульсным
включением контакторов, разработанной в Московском энергетическом ин-
ституте [12]. Принцип действия схемы основан на использовании свойств .
электромагнитных контакторов с низким коэффициентом возврата Кя. На-
магничивающая сила включения РВКл этих контакторов в несколько раз
превышает н. с. выключения
К.=	= 0,18 4-0,3.
Л вкл
Подъемные катушки контакторов /, 2. 3 получают постоянное питание -
от провода 1 через добавочные сопротивления гд и создают удерживающую
н. с. Сопротивления гд выбраны таким образом, что контактор не может
включиться при максимальном напряжении в цепи управления и холодных ;
катушках. Однако предварительно включенный контактор под действием
н. с. Fy!1 остается включенным даже при минимальном напряжении цепи
управления и нагретой подъемной катушке. При питании цепей управления 
от аккумуляторной батареи с постоянным подзарядом от генератора эти ‘
288
требования легко можно выполнить, так как сила электромагнитного при-
вода F3M контактора в зависимости от зазора между сердечником и якорем
(8) при Гуд = const изменяется значительно больше, чем силы сопротивле-
ния'подвижных частей контактора (как это видно на рис. 168, б). При вык-
люченном контакторе (8накс) силы сопротивления подвижных частей Fc значи-
тельно превышают силу электромагнита FC>FBM. Для включения контактора
достаточно на короткое время замкнуть накоротко сопротивление гд. В этом
случае н. с. Рвкл > Руд и	при любых значениях 8 контактор
включится. При включенном контакторе (8 = 0) и введенном сопротивле-
нии Гц удерживающая сила электромагнита Гэм, уд больше сил сопротивле-
ния (РЭМ.УД>ГС), контактор останется включенным.
Рис. 168- Узел схемы автоматического пуска с импульсным
включением индивидуальных контакторов
Автоматическое управление .осуществляется в функции тока тяговых
двигателей. Регулирование производится при помощи реле ускорения обыч-
но плунжерного типа. Это реле имеет высокий коэффициент возврата (Кв =
=0,934-0,96) и обладает значительно большим быстродействием, чем электро-
магнитные контакторы. Как показали испытания, при реостатном пуске
время срабатывания реле в 2—3 раза меньше времени включения контак-
тора.	"
При установке контроллера хода КХ в положение 1 происходит вклю-
чение только линейного контактора ЛК, что соответствует маневровому дви-
жению. На позиции 2 КХ получает питание провод 2. Поэтому после вклю-
чения линейного контактора (замыкания его блок-контактов) и снижения
тока в тяговых двигателях до некоторого минимального значения /мнн замы-
каются контакты реле ускорения РУ и включается контактор Ц так как его
катушка получает питание от провода 2, минуя сопротивление гд. Этот
контактор замыкает ступень пускового сопротивления, и ток в тяговом дви-
гателе увеличивается, что вызывает срабатывание реле ускорения (размыка-
ние его контактов). Одновременно (или несколько позднее) с замыканием
силовых контактов происходит замыкание блокировочных контактов /,
соединяющих провода 3 и 4. После размыкания контактов РУ контактор 1
остается включенным под действием тока в его подъемной катушке, проте-
кающего через сопротивление гд. Последующее отпадание якоря реле уско-
рения (замыкание контактов РУ) вызывает включение контактора 2 и т. д.
Основное достоинство рассмотренной системы управления состоит в ис-
пользовании простой электроаппаратуры и в высоком ее быстродействии.
Последнее качество весьма важно для электрического подвижного состава
городского транспорта с высокими динамическими, показателями, особенно
для троллейбусов.
При простой схеме пусковых реостатов с однократным использованием
секций сопротивлений и контакторов в процессе пуска (см., например, рис.
166) количество контактов в схеме управления увеличивается незначитель-
10 и. С. Ефремов	289
но по сравнению со схемой неавтоматического управления. Действительно,
в любой схеме управления для включения каждого контактора требуется
по меньшей мере один контакт: при неавтоматическом управлении эти кон-
такты ставятся на контроллер управления, а в рассматриваемой автомати-
ческой схеме управления они заменяются блок-контактами контакторов.
Контроллер управления при такой схеме получается весьма простым с ма-
лым числом контактов и позиций.
Использование описанной схемы усложняется при многократном ис-
пользовании рдних и тех же контакторов и секций сопротивлений в процес-
се пуска. В некоторых схемах пусковых реостатов с двукратным использо-
ванием контакторов и секций пусковых сопротивлений применение схемы с
индивидуальными контакторами не связано с существенными усложнениями,
поскольку ее возможно осуществить с установкой двух, блок-контактов на
части контакторов.
Для правильной работы схемы должны быть выполнены повышенные
требования к точности изготовления контакторов, в частности к соблюдению
расчетной величины диамагнитной прокладки и плотному прилеганию яко-
ря к сердечнику.
Опыт изготовления электрооборудования троллейбуса с такой системой
управления показал, что эти дополнительные требования к контакторам
удовлетворяются достаточно просто. Опытный троллейбус серии МТБ-82Д
с описанной системой автоматического управления успешно эксплуатиро-
вался в течение 5 лет и выполнил пробег, превышающий пробег между капи-
тальными ремонтами. При этом все элементы низковольтной цепи (блок-
контакты, катушки и пр.) сохранились в хорошем состоянии. Регулирование
системы управления было устойчивым в течение всего времени эксплуатации
троллейбуса. Эта система автоматического управления может успешно при-
меняться только при относительно больших коэффициентах неравномерности 
пуска по току. 	,
§ 93. Системы автоматического управления с пружинным
приводом контроллера' управления
Системы автоматического управления с индивидуальными контакторами
и пружинным приводом контроллера управления получили значительное
распространение на троллейбусах. Применяются системы, управления как
в функции тока, так и хронометрические, зависимые от тока тяговых двига-
телей.. Рассмотрим принципы действия некоторых из построенных систем
управления.	.	,
На рис. 169 показана схема действия пружинного привода контроллера
и упрощенная схема управления, разработанная заводом «Динамо» и. при-
мененная на опытной партии троллейбусов ТБУ-1*. Система автоматическо- Л
го управления работает в функции тока.
На кулачковом валу.6 контроллера управления закреплено храповое ?
колесо 7, в которое входит защелка 8, установленная на оси 10 и препятст-
вующая вращению вала вперед. При пуске троллейбуса водитель нажимает
на педаль контроллера, перемещая ее до выбранной им позиции; при этом •
закручивается (заводится) пружина 2 привода, которая стремится повернуть 1
кулачковый вал, действуя на него через зубчатую передачу 5. Кулачковый d
вал при каждом отпадании (замыкании контактов) реле ускорения РУ мо- :
жет повернуться только на одну позицию. При нажатии пусковой педали
замыкаются синхронизирующие контакты 3 (СК под действием пружины 4), .
через которые подается питание на катушку стоп-магнита 11 (СМ). При сра-
батывании СМ поднимает конец а защелки 8 и отпускает конец б. Кулачко-
вый вал 6 поворачивается на некоторый угол cq. При этом повороте проис-
ходит включение. очередного реостатного контактора; в цепи тяговых ;
* В действительности контроллер имеет девять реостатных и пять ходовых пози- 1
ций при различной степени ослабления поля.
290
двигателей выводится ступень пускового сопротивления и под действием воз-
росшего тока срабатывает реле ускорения. Одновременно с этим контактами
12 (СЛ1) включается промежуточное реле ПР, которое выключает СМ (рис.
169, б). Под действием пружины 9 поднимается конец б и опускается конец
а защелки 8. Кулачковый вал 6 поворачивается еще на некоторый угол а2.
Сумма углов 4- а2 соответствует повороту вала контроллера управления
КХ на одну позицию. При выключенном положении СМ своими контактами
12 выключает цепь промежуточного реле ПР. Далее, если ток в тяговых
двигателях уменьшается ниже значения, на которое отрегулировано реле
ускорения, вал контроллера поворачивается на следующую .позицию. При
срабатывании РУ движение кулачкового вала 6 прекращается до тех пор..
Рис. 169. Кинематическая схема контроллера с пружинным приво-
дом и принципиальная схема управления
пока ток в тяговых двигателях не снизится до значения, на которое отре-
гулировано РУ.
Остановка контроллера управления на выбранной водителем позиции
осуществляется размыканием синхронизирующих'контактов 3 при помощи
упора с. Устройство синхронизирующих контактов позволяет осуществлять
Неавтоматический пуск в тяговых двигателях при любом пусковом токе,
меньшем тока, на который отрегулировано реле ускорения. Для этого дос-
таточно постепенно нажимать пусковую педаль, задерживая ее на заданных
позициях контроллера управления. На основании этого свойства иногда
рассмотренную, систему управления называют полуавтоматической.
При прекращении нажатия на педаль контроллер управления возвра-
щается в нулевое положение под действием возвращаемой пружины 1,
В этом случае защелка 8 не препятствует повороту храпового колеса 7, и
возврат происходит достаточно быстро.
Рассмотренная система управления является относительно простой и
достаточно четко работает при свободном времени поворота вала контрол-
лера управления на одну позицию порядка 0,25—0,3сек*. Для троллейбу-
сов, особенно с большим числом позиций, это время велико по4 условиям
быстродействия системы, его желательно иметь порядка 0,15 сек. Однако в
этом случае наблюдается нарушение фиксации (проскакивание) позиций
вследствие отскакивания защелки 8 из-за возросшего при увеличении ско-
рости ударного момента, действующего на защелку, и возможного запазды-
вания срабатывания реле ускорения. Это запаздывание происходит вслед-
* Свободным (или собственным) временем поворота вала контроллера называ-
ют такое время, которое получается при отсутствии тока в тяговых двигателях, а так-
же при токе, меньшем уставки реле ускорения.
10*
291
ствие того, что до начала срабатывания реле ускорения должны замкнуться
контакты контроллера управления, включиться электромагнитный кон-
тактор, увеличиться ток в тяговых двигателях до величины тока срабаты-
вания реле ускорения. Опыт показал, что если развертка контроллера уп-
равления выполнена недостаточно точно (замыкание контактов контроллера
управления, включающих очередной контактор, происходит во второй ста-
дии поворота, т. е. в пределах угла а2), то всегда наблюдается проскакива-
ние позиций. Нечеткость работы системы управления увеличивается по
мере износа рабочих граней защелки и храпового колеса.
На троллейбусах иностранных фирм получили значительное распрост-
ранение контроллеры управления с пружинным приводом и демпфером.
На рис. 170 показана принципиальная схема действия подобного груп-
пового привода, осуществляющая переключения в цепях управления инди-
видуальными контакторами. Групповой вал S приводится посредством ходо-
вой педали Р через пружину F, связанную с выступом, находящимся на
зубчатом сегменте Z, установленном на валу.
Рис. 170. Схема действия пружинно-
го привода группового вала с меха-
ническим демпфером (замедлителем)
Рис. 171. Схема действия пружинного
привода группового вала с масляным
демпфером (замедлителем)
Скорость поворота вала контроллера определяется действием демпфе-
ра Dt который своим весом оказывает давление на фрикцион группового
вала. При слишком быстром передвижении педали, когда ток становится
чрезмерно большим, размыкаются контакты реле ограничения тока, в ре-
зультате чего цепь катушки электромагнита М и зубец К фиксирует зубча-
тое колесо R, связанное с групповым валом контроллера. Дальнейшее дви-
жение группового вала может продолжаться только после уменьшения пус-
кового тока, при котором защелка снова освобождает зубчатое колесо. Такая 
система управления применена на троллейбусах фирмы «Сименс».
. Рассмотренные системы управления (см. рис. 169 и рис. 170) с фиксаци- j
ей пружинного контроллера имеют тот принципиальный недостаток, что в j
процессе фиксации получается удар храпового колеса о защелку. Это при- j
водит к относительно быстрому износу механизма фиксации и нарушению <
четкости работы системы управления.	j
На рис. 171 изображена другая разновидность системы управления с 1
групповым пружинным приводом. Механизм управления состоит из пружины
7, связанной с педалью 6, и телескопической тяги 8, соединенной с группо- J
вым контроллером. Регулирование скорости передвижения группового конт-
роллера осуществляется при помощи реле тока 3, воздействующего на кла- 
паны гидравлического (масляного) амортизатора. Нижняя часть демпфера- .
залита маслом. Передвижение тяги, связанной с контактами 5 контроллера,
демпфируется поршнем, перегоняющим масло из одной полости регулятора
в другую под контролем трех игольчатых клапанов: клапан 9 управляет
скоростью переключения ступеней группового вала контроллера в процессе
пуска; клапан 10 — скоростью вращения группового вала при включений
с выбега; клапан,4 резервный (1 и 2 — обмотки тягового двигателя). ;
В рассматриваемой системе управления предусмотрены три скорости {
вращения группового вала. Наибольшая скорость вращения используется
292
для быстрого повторного включения после выбега; при этом клапан 10
остается открытым до тех пор, пока в процессе вращения контроллера ток в
двигателях не достигнет такой величины, при которой его катушка вызывает
запирание.
При пуске с остановки клапан 10 закрыт, и контроллер вращается с
промежуточной скоростью, при которой поршень движется вперед, вытал-
кивая масло через игольчатые клапаны 9 и 4. Если условия нагрузки тако-
вы, что ток в тяговых двигателях возрастает сверх установленного значения
тока регулирования реле ускорения, то последнее сработает, включит цепь
возбуждения катушки и закроет клапан 9, предотвращая тем самым выход
масла через него и уменьшая скорость вращения контроллера до минималь-
ного значения. Комбинированный поршневой клапан вызывает быстрое воз-
вращение контроллера на позицию выключения, обеспечивая свободное
прохождение масла только в одном направлении при обратном движении
педали. Такая система управления применена английской фирмой «Метро-
Виккерс» на двухэтажных троллейбусах.
На рис. 172 изображена схема привода и принципиальная схема вклю-
чения контакторов с замедлителем в виде диска, тормозящегося вихревыми
токами.
Рис. 172. Схема действия пружин-
ного привода группового вала с
электромагнитным демпфером (замед-
лителем) в виде диска; тормозящего
вихревыми токами
Рис. 173. Схема электрома-
шинного демпфера контролле-
ра управления с пружинным
приводом
При нажатии педали сначала замыкается жестко связанная с ней ку-
лачковая шайба L в цепи двигателя, в результате чего включается полное
пусковое сопротивление. При дальнейшем передвижении педали штифт S
отодвигается от рычага N и под действием пружины В групповой вал пово-
рачивается по часовой стрелке; при этом кулачковые шайбы С1 и С2 и т. д.,
как показано слева сверху, замыкают цепи управления электромагнитных
контакторов /, //, выключающих ступени пускового сопротивления 12 и
13. При повороте группового вала храповое колесо D сцепляется с защелкой
Н, которая поворачивает свободно сидящее на валу зубчатое колесо в
направлении, показанном стрелкой. Вследствие этого вместе с поворотом
группового вала поворачивается также диск F. Последний вращается в воз-
душном зазоре электромагнита, возбуждаемого током двигателя; возникаю-
щие при этом в диске вихревые токи тем больше замедляют скорость враще-
ния группового вала, чем выше потребляемый двигателями ток. Следова-
тельно, скорость переключения определяется натяжением пружины В и
противодействующих ей вихревых токов. При медленном нажатии педали
переключение группового вала происходит неавтоматически, так как штифт
S находится в постоянном соприкосновении с рычагом N, при этом произ-
293
водится ступенчатое переключение групповых контакторов. Когда педаль
освобождается, групповой вал:беспрепятственно и быстро поворачивается
под действием пружины М в нулевое положение, так как зубчатое колесо
D-расцепляется с защелкой Н, и демпферное устройство не препятствует
повороту вала.
Описанная система управления применяется итальянской фирмой
«Ансальдо» на троллейбусах. По принципу своего действия эта система
относится к разряду нефиксированных. Отсутствие реле ускорения и замена
его диском, на который воздействуют вихревые токи, придают системе харак-
теристику зависимой от тока хронометрии, при которой скорость вращения
группового вала замедляется при повышении тока двигателя.
Системы управления, показанные на рис. 171 и 172, имеют тот недоста-
ток, что при автоматическом пуске не предусматриваются остановки (фик-
сации) контроллера управления. Опыт и расчеты показывают, что для пуска
сильно нагруженных троллейбусов на тяжелом профиле требуется фиксация
контроллера. Фиксация на позиции управления требуется также при пуске
с пониженным ускорением.
Указанные недостатки устранены в системе управления с фиксацией
пружинного контроллера при помощи электромашинного демпфера, разра-
ботанной во ВНИПТИ и успешно эксплуатирующейся на одном из опытных
троллейбусов ЗИУ-5 в Ленинграде. Пружинный привод и коммутационное
устройство контроллера управления в этой системе выполнены примерно
так же, как й на рис. 172, но без синхронизирующих контактов и анкерной
защелки. Вместо этого кулачковый вал соединен с электромашинным демпфе-
ром через специальную муфту сцепления и четырехзаходный червячный ре-
дуктор. В качестве демпфера служит электрическая машина постоянного
тока с параллельным возбуждением. Муфта имеет храповой механизм, обес-
печивающий при возврате контроллера назад свободное расцепление кулач-
кового вала с демпфером.
Схема управления электромашинным демпфером МГ показана на рис.
173. При нажатии пусковой педали закручивается пружина привода, под
действием которой происходит постепенный поворот кулачкового вала конт-
роллера управления КХ. На первой позиции замыкаются контакты XX 7—
-т-14, включающие обмотку возбуждения демпфера МГ и через потенциометр
/?1 -F и сопротивление 7?3 — его якорь. Кроме того, через размыкающие
контакты промежуточного реле РП включается реле времени РВ. В этом
случае МГ работает в двигательном режиме, и скорость поворота контрол-
лера увеличивается *. В промежутках между позициями контроллера за-
мыкаются контакты КХ8, через которые включаются катушка РП и подъем-
ная катушка реле ускорения /’Упод-
Если ток в тяговом двигателе большой, то реле ускорения срабатывает
и замыкаются его контакты. Происходит изменение направления тока в яко-
ре МГ. В этом случае МГ работает в режиме противотока, что обеспечивает
быструю остановку контроллера. Промежуточное реле РП выключает ка-
тушку реле времени РВ. Последнее после некоторой выдержки времени
отключает катушку РУП0Л. На позиции контакты КХ8 размыкаются,
выключается реле РП и снова включается реле времени. После снижения
тока в тяговом двигателе до величины, меньшей тока регулирования реле
ускорения, контакты последнего размыкаются, и ток в якоре МГ меняет
направление. При этом происходит поворот контроллера управления на
следующую позицию. При пуске ненагруженного троллейбуса контроллер
управления перемещается практически непрерывно, а при большей на-
грузке — с остановками.
Основное достоинство автоматических систем с пружинным приводом
контроллера управления — их быстродействие при возврате контроллера в
* В принципе МГ может вращаться со скоростью, превышающей скорость пово-
рота кулачкового вала контроллера. При этом храповой механизм муфты обеспечивает
расцепление демпфера с кулачковым'валом.
294
нулевое положение и относительная простота силовой электроаппаратуры.
Это свойство очень важно для троллейбусов и частично для трамвайных
вагонов.	,
Во всех автоматических системах с пружинным приводом контроллера
управления водитель должен затрачивать больше физических сил на нажа-
тие пусковой педали, чем при неавтоматическом управлении (примерно в
полтора раза), в связи с необходимостью преодолеть силу выключающей
пружины и одновременно завести пружину привода контроллера.
§ 94. Системы автоматического управлания с электро- и гидропневматическим
приводами контроллера силовых цепей
На рис. 174, а показан принцип действия Многопозиционного электро-
пневматического привода'проф. Л. Н. Решетова, а на рис. 174, б — схема
управления им. Пневматический привод состоит из стального корпуса 1,
двух поршней 2 диаметром 58 мм, соединенных общим штоком 3, на котором
Рис. 174. Принцип действия электропнещматического привода Л. Н. Ре-
• шетова и схема управления приводом
размещены ролики 4. Трехлучевая звезда 5 закреплена на валу 6, который
зубчатой передачей 7 соединен с кулачковым валом О2 реостатного контрол-
лера. На валу же 6 размещены три кулачковые шайбы 8, управляющие
выключателями ПВ1, ПВ2, ПВЗ электропневматических вентилей Р/G и
у . РКи> На валу О2 размещены кулачковые шайбы силовых выключателей,
при помощи которых производится выключение пускотормозных сопротив-
лений, и кулачковые шайбы блокировочных’ выключателей, при помощи
которых производят переключения в цепях управления. Управление пнев-
матическим приводом производится при помощи двух электропневматичес-
ких вентилей (PKi и РКн) включающего типа. При возбуждении одного из
/ вентилей, например РКь, сжатый воздух из магистрали управления пода-
ется в камеру привода /, и происходит перемещение поршней из крайнего
. правого положения в крайнее левое. При этом ролик 4 давит на одну из
• рабочих поверхностей звезды 5, поворачивая ее на угол 60°, а кулачковый
вал контроллера О2, связанный с валом звезды зубчатой передачей 7, пово-
5 рачивается на одну позицию. При повороте вала 6 замыкаются контакты
1 ПВ1, включающие подъемную катушку реле ускорения РУП0Д. При сраба-
; тывании реле ускорения размыкает свои контакты, однако вентиль РКл
: продолжает получать питание через катушку РУП0Д и контакты ПВ1.
Перед следующей позицией контроллера (в конце поворота звезды) происхо-
? дит размыкание контактов ПВ1 и ПВ2 и замыкание контактов ПВЗ в цепи
К катушки вентиля РКл\. Однако вентиль РКп получит питание только пос-
? ле отпадения якоря реле ускорения, т. е. после замыкания контактов РУ.
При возбуждении вентиля РК\\ сжатый воздух из магистрали управления
подается в камеру И, и происходит перемещение поршней в крайнее правое
295
положение, показанное на рисунке*. При этом звезда 5 поворачивается еще
на 60°, а кулачковый вал О2 — на следующую позицию. Таким образом,,
поочередным включением электропневматических вентилей PKi и РКи
производится поворот вала контроллера управления до заданной позиции.
-•z Автоматический пуск и торможение в функции тока обеспечиваются
при помощи реле ускорения. В групповых автоматических системах обычно
применяют реле ускорения с относительно низким коэффициентом возврата.
Поэтому оно имеет две катушки: токовую, включенную в цепь тяговых дви-
гателей, и подъемную, включенную в цепь управления, как показано н^
рис. 174. Последняя включается только при повороте реостатного контрол-
лера с одной позиции на другую, т. е. в промежутке между позициями, и
служит для увеличения чувствительности реле ускорения. В промежутках
между фиксированными положениями (позициями) реостатного контроллера
происходит замыкание силовых контактов, выключающих ступенями пуско-
вые сопротивления припуске или тормозные сопротивления при торможении.
Поэтому под действием возросшего тока в тяговых двигателях после выклю-
чения подъемной катушки реле ускорения остается включенным до тех пор,
пока ток в тяговых двигателях снова станет ниже тока уставки реле уско-
рения.
Управление электроподвижным составом осуществляется при помощи
контроллера хода КХ. Позиция 1КХ служит для маневровой работы, на
ней вк/ючается только линейный контактор ЛК. Блок-контакты РК1 обес-
печивают включение линейного контактора только на позиции 1 (в исходном
положении) реостатного-контроллера. На позиции 2КХ подается питание
на второй провод. Поэтому после включения линейного контактора через
блок-контакты PKl-r-9 и контакты реле ускорения РУ поступает питание на
катушки вентилей PKi и РКи- В этом положении КХ поворот реостатного
контроллера происходит до десятой позиции, на которой размыкаются блок-
контакты РК1+9, На позиции ЗКХ после размыкания контактов PKl-r-9
питание вентилей PKi и РКи продолжается от провода 3 через блок-контак-
ты РК10~-17. Поэтому реостатный контроллер останавливается на восем-
надцатой позиции, когда размыкаются контакты РК10—17.
При возврате КХ в нулевое положение выключается контактор ЛК, и
реостатный контроллер возвращается на первую позицию. В этом случае
вентили PKi и РКп получают питание через размыкающие блок-контакты ЛК
и контакты РК2-^-18 (замкнутые со второй по восемнадцатую позиции рео-
статного контроллера). Во всех случаях привод Л. Н. Решетова обеспечи-
вает поворот вала контроллера только в одном направлении — вперед. Воз-
врат реостатного контроллера осуществляет при круговом вращении его
вала через последнюю (в рассматриваемом случае восемнадцатую) позицию
на первую.
За рубежом электропневматический привод реостатных контроллеров
получил значительное распространение благодаря своей .простоте, в част-
ности на троллейбусах. Например, фирмой «АЕГ» разработана хронометри-
ческая зависимая от тока в тяговых двигателях и от напряжения в контакт-
ной сети система управления троллейбусом (см. рис. 175)-.
Поршень пневматического цилиндра 2 через кривошипно-шатунный
механизм 1 приводит во вращение вал группового контроллера ГК. А. пуск
воздуха в пневматический цилиндр из резервуара сжатого воздуха ПР осу-
ществляется через электропневматический вентиль 4. На другом конце,
пневматического цилиндра установлен пневматический редуктор 3, обеспе-
чивающий пониженное начальное давление в левой части цилиндра.
Цепь катушки вентиля 4 включается и выключается контроллером КУ',
при возбуждении катушки 4 поршень движется справа налево при разности .
давлений р2—pt, а при прекращении возбуждения — слева направо под ;
давлением pi.
* Сжатый воздух из камеры I выпускается после размыкания контактов ПВ2.
296
Регулирование скорости вращения кулачкового вала группового конт-
роллера осуществляется при помощи магнитного замедлителя, состоящего
из короткозамкнутого якоря 9, вращающегося в магнитном поле, которое
создается двумя обмотками:,обмоткой 10, питающейся от напряжения сети,
и обмоткой 11, питающейся от рабочего тока двигателя Д.
Обмотка вызывает замедление скорости вращения при повышении нап-
ряжения и ускорение при понижении напряжения, благодаря чему под-
держивается примерно постоянное ускорение, независимое от напряжения
сети. Обмотка 11 обеспечивает уменьшение скорости вращения группового
вала при увеличении тока тягового двигателя и увеличение скорости враще-
ния при уменьшении тока тягового двигателя. Тем самым осуществляется
регулирование по принципу «зависимой хронометрии», согласно которому
время свободного вращения ГК регулируется в функции от величины пуско-
вого тока. На валу группового контроллера ГК установлен фиксирующий
механизм, состоящий из зубчатого колеса 5, фиксатора 6, запирающего ры-
чага 7 и электромагнита 8. Сжатый воздух подается от компрессора К,
приводимого в движение двигателем МК- Эта система имеет те же недостат-
ки, которые были указаны выше для хронометрйческих зависимых систем с
.пружинным контроллером.
§ 95. Системы автоматического управления с электродвигательным
приводом контроллера силовых цепей
На современном электрическом подвижном составе городского транс-
порта в последние годы получили значительное распространение групповые
автоматические системы с серводвигательным приводом реостатного конт-
роллера. В качестве серводвигателя обычно1 применяется электродвигатель
постоянного тока мощностью 50—100 вт.с параллельным возбуждением.
-Серводвигатель соединен с валом контроллера червячной или двухступен-
чатой зубчатой передачей с общим передаточным числом порядка i — 304-50.
Упрощенная система управления серводвигателем (СД) и схема раз-
вертки блокировочного барабана реостатного контроллера (РК) приведены
на рис. 176, а и б. В этой схеме показан СД с двумя обмотками возбуждения,
•одна из которых работает при движении РК вперед, а другая — для воз-
врата контроллера назад в первое положение.
297
Изменение направления вращения СД производится при помощи ревер-
сивного реле РР, катушка которого включается вместе с линейным контак-
тором ЛК. Включение цепи якоря СД производится с помощью стоп-реле
СР. Скорость поворота вала РК при пуске регулируется реле ускорения РУ.
Силовая катушка РУ включена в цепь тяговых двигателей*, а подъемная
катушка РУп011 включается в цепь якоря СД. Кроме того, РУ обычно име-
ет еще регулировочную катушку (в схеме не показанную) для изменения
уставки.	'
и
Рис. 176. Схема управления серводвигателя (а) и развертка блокировоч-
ного барабана реостатного . контроллера (б)
При установке контроллера хода КХ в положение 1 на первой позиций
РК происходит выключение ЛК и РР. Это положение КХ используется для
маневровой работы и кратковременных перемещений подвижного состава
с малой скоростью.
На- положении 2КХ после включения ЛК включается СР, которое за-
мыкает цепь якоря СД. При повороте вала РК с первой позиции на вторую
контакты РК-М2, замыкающиеся в промежутке между позициями, вклю-
чают.цепь подъемной катушки РУП0Д, что приводит к срабатыванию РУ.
Через некоторое время, определяемое скоростью свободного вращения вала
РК, после размыкания РК-Ml и замыкания контактов РК-М2, происхо-
дит замыкание силовых контактов контроллера, выключающих первую, сту-
пень пускового сопротивления. При этом ток в тяговых двигателях возрас-
тает. В зоне фиксации РК на второй его позиции размыкаются контакты
РК-М.2 и замыкаются контакты РК-Ml. Если при этом ток в тяговых дви-
гателях превысит ток уставки РУ, то якорь его не отпадает, и цепь якоря
СД окажется замкнутой накоротко контактами РУ и РК-Ml, в-результате
чего СД будет заторможен**.
При увеличении скорости подвижного состава ток тяговых двигателей
в пределах достигнутой пусковой ступени снижается: когда он станет мень-
ше тока, на который отрегулировано реле ускорения, якорь РУ отпадет,
и СД включится, после чего вал РК поворачивается на следующую позицию.
В дальнейшем все процессы протекают в таком же порядке, как это было опи-
* Если на подвижном составе имеется несколько тяговых двигателей и применя-
ется перегруппировка их во время пуска,, то число силовых катушек РУ делается
обычно равным числу групп тяговых двигателей и в каждую группу включается от-
дельная катушка РУ.
** Возросший ток в силовой цепи достаточен для удержания якоря реле, но обыч-
но не достаточен для его подъема, который обеспечивается с помощью катушки РУПОД.
298
сано выше. При повороте РК с предпоследней п—1 на последнюю п позиции
контакты РК1-±(п—1) размыкаются и питание СР прекращается. Вслед
за этим отпадает якорь СР, замыкая накоротко якорь СД, и РК затормажи-
вается. Этим заканчивается процесс пуска подвижного состава.
При возврате КХ в нулевое положение выключаются ЛК и РР. Через
размыкающие блок-контакты ЛК и контакты РК2+п получает питание ка-
тушка СР и параллельно с ней через размыкающие контакты РР — об-
мотка возбуждения серводвигателя назад (СД назад). При этом СД пово-
рачивает вал РК в обратном направлении. После возврата вала РК на пер-
вую позицию размыкаются его контакты РК2~п, выключаются СР, об-
мотка возбуждения СД назад и якорь СД. Перед размыканием контактов
РК2-РП замыкаются контакты РКЦ через них и размыкающие контакты
ЛК. происходит замыкание накоротко якоря СД. Последний затормажи-
вается и предохраняет подвижные части РК от удара об упор.
Порядок замыкания блок-контактов РК показан на рис. 176, б. На ри-
сунке показаны только две первые и две последние позиции реостатного
• контроллера. Между позициями 2 и (п—/) порядок замыкания контактов
цепи управления не меняется.
Скоростные характеристики серводвигателя для схемы, приведенной
на рис. 176, а, изображены на рис. 177, а. Они могут быть построены на
основании следующих уравнений:
Цг — ^сд + сд. Дп + 4дгсд,+	(401)
^сд + Лд гсд +	сд Яш;	(402)
4. « = 'ш. « +	(403)
^СД = ССд Фсд ^СД)	I	(404)
где иу — напряжение цепи управления;
ДСщ— падение напряжения в щеточных контактах серводвига-
теля СД;
299
Дп1,Дш — сопротивления потенциометра, через который осущест-
вляется питание обмотки якоря СД;
/п,.сд > /сд, Лп.сд — токи соответственно в сопротивлении Rn, якоре серво-
двигателя и шунтирующем сопротивлении Дш;
гсд— гя + гр.я — сопротивление СД;
гя —- сопротивление обмотки якоря СД;
Гр.я — сопротивление, эквивалентное размагничивающему дей-
ствию реакции якоря;
Есд, Фсд> псд — соответственно'э. д. с., магнитный поток и скорость вра-
щения СД;	1
ссд— постоянная обмотки якоря СД.
В результате совместного решения (401)—(404) получим уравнение
скоростной характеристики
'	<405>
где
=	<406>
'	<407>
U3 и Дэ будем называть соответственно эквивалентным напряжением
и сопротивлением.
Если принять Uy = const, а размагничивающее действие реакции яко-
ря* пропорциональным току /сд, то характеристики псд (/сд) согласно (405)
для СД с независимым возбуждением будут прямыми.
'Прямая 1 (см. рис. 177, а) является естественной характеристикой.
Она получается из (405)—(407) при Дп = 0. Прямая 5 получается при Дш=
— 0, она является тормозной характеристикой СД. Характеристика 2,
построенная по .(405)—(407), пересекается с естественной характеристикой
1 в точке а с абсциссой £/у/Дп, с тормозной характеристикой 5 — в точке
б с абсциссой UyIRm. Прямая 3 получается при замыкании контактов PR-
-М2, когда параллельно сопротивлению Rn включается сопротивление Дп.м
(значение сопротивления Дп.м учитывает сопротивление подъемной катушки
реле ускорения). Характеристика 5 может быть определена по (405)—(407)„
если вместо Rn подставить
При срабатывании реле ускорения в промежуточном положении PR, А
когда контакты PR-M2 замкнуты, a PR-M1 разомкнуты, скоростная харак- <
теристика изобразится прямой 4. Она может быть получена, если в равенст- j
вах (405)—(407) заменить Rn на Rn.^.	j
Характеристики 2, 3 и 4 получены при одинаковом Дш, поэтому они '
пересекаются с естественной характеристикой 1 в точке а. С тормозной ха-
рактеристикой 5 они пересекаются в точках б, визе абсциссами соответст- ‘
венно Uy!Rn, Uy/Rn,3 и Uy/Rn.M.	'
В процессе переключения позиций реостатного контроллера ток и ско-
рость вращения серводвигателя изменяются примерно так, как показано
на рис. 177, а жирными линиями. Вначале пуск совершается по характе- i
ристике 2 до момента замыкания контактов PR-M2 (точка д), когда сопро-
тивление в цепи якоря.СД становится ДП.Э<ДП, и происходит переход на
характеристику 3 в точке е. После срабатывания РУ сопротивление в цепи (
СД становится Дп.м>Дп, получается характеристика 4 (переход из точки •
* В действительности зависимость реакции якоря от тока не прямолинейная и
для более точного учета влияния реакции якоря нужно пользоваться нагрузочными ха-
рактеристиками.
300	•
ж в з). Далее происходит размыкание контактов РК-М2 и замыкание кон-
тактов РК-М.Ц наступает торможение СД по характеристике 5. Угол пово-
рота вала РК из положения размыкания контактов РК-М2 в положение
замыкания контактов РК-Ml делают возможно меньшим. Поэтому переход
с характеристики 4 на 5 показан в виде прямой и—к.
Кривые изменения тока и скорости серводвигателя от времени /сд(/)
и псд(0 показаны на рис. 177, б. Время ti соответствует движению на харак-
теристике 2. Отрезок /2—ti соответствует времени движения на характерис-
тике 3, /3—12 — времени движения на характеристике 4, а —/3— времени
торможения серводвигателя. Согласно рис. 177, б при включении и перехо-
де с одной характеристики на другую ток в серводвигателе нарастает весьма
, быстро, а скорость вращения значительно медленнее, не успевая достигать
установившихся значений в процессе переключения ступени.
Для исследования процесса движения вала РК можно использовать
следующие уравнения:
. Мэ„-Л4с-ДЛ4м.м = 7-^	(409)
и с учетом (405) — (407)
. У. = ««^Фед + /МЛ.+ £с,-^-,	(4Ю)
Л4,м = 0,975 есдФи/сд,	(411)
где Л4ЭМ — электромагнитный момент СД;
Мс — момент сопротивления движущихся частей реостатного
контроллера и передачи, приведенные к валу СД;
ДМм.м — момент сопротивления от механических и магнитных
потерь СД;
J — суммарный момент инерции якоря СД, РК и передачи,
приведенные к валу СД;
2"	гТ
=	— угловая скорость СД;
Дд — индуктивность якоря СД.
Если пренебречь влиянием реакции якоря, то при Uy = const для СД
с независимым возбуждением можно принять
Л4»„ = а/Сд,	(411')
где а = 0,975 ссд Фсд = const.
Кроме того, без больших погрешностей можно пренебречь влиянием
индуктивности якоря СД, т. е. положить £сд = 0^ Тогда зависимость Л1эм
(псд) можно определить из (410) и (411)
,.	ассд Фсд „
уИэм—  к сд‘
(412)
Однако и при этом для получения зависимости кусд(/) или псд (/) требу-
ются дальнейшие упрощения вследствие того, что значение Л1С весьма силь-
но изменяется в пределах движения на позиции и различно на' разных по-
зициях; причем может значительно отличаться у различных экземпляров
одного и того же типа контроллера из-за неточности профиля и обработки
кулачковых шайб, точности установки кулачковых элементов и прочих
факторов. Кроме того, как показывает опыт эксплуатации, Мс значительно
меняется по мере приработки и износа трущихся частей контроллера. Вмес-
те с тем у реостатных контроллеров подвижного состава городского транс-
порта для обеспечения требуемой скорости свободного вращения валаРК
электромагнитный момент СД (Мам) в несколько раз превышает Mz +
+ ДЛ4М,М. Поэтому, хотяЛ4с + ДД4М.М и влияет скорость поворота вала
РК, но не является главной составляющей нагрузки СД. Для упрощения
расчетов можно принять в пределах движения на рассматриваемой характе-
ристике Mz + ДА4М.М = Л4с.ср = const.
301
Значение J можно принять постоянным, основной составляющей его
является момент инерции якоря СД. Переменными здесь являются приве-
денные моменты инерции движущихся частей кулачковый элементов, влия-
ние которых на J весьма мало, и ими можно пренебречь.
Согласно (409) и (412) получим
2л т dnC!l ( • ассдФсд	a.U3 м	/л i'Q\
+	--Ме-=р'	1 >
Решение этого дифференциального уравнения
_______________________________________t
n^=ih + (.n<> — ny)e г»“,	(414)
где п0 — начальное значение скорости СД (для рассмотренного на рис. 177)
движения по характеристике 2—п0 — 0, по характеристике 3 —
скорость псд в точке е и по характеристике 4 — псд в точке з;
лу — установившееся значение скорости вращения СД на рассматривае-
мой характеристике:
' „ = Л__________________________..	(415)
У ассдфсд	ССдфсд 0,975 (ссдфсд)г ’	'	'
T3lt— электромеханическая постоянная времени:
60 Кэ	7 Р
Т = ______________ а» 0 1 1	(416)
J9M 0,975(сСдФсд)8	(СсдФсд)? ’	V '
Здесь согласно (404) ссд Фсд = EZB/nCi.
Значения лу и Тэм вычисляются для каждой характеристики отдельно '
с учетом различных значений U3, и Л4с,ср.
Угол поворота вала реостатного контроллера при движении на данной
характеристике можно определить путем интегрирования (414)
it
=	=	(417)
0.0
где i— передаточное число от вала СД к валу РК;	>
360/2тс — коэффициент пересчета угла из радианов в градусы.	'
Отсчет времени и соответственно угла поворота ведется от начала пере-
хода на новую характеристику. Подставив значение лсд из (414) в (417),'
после интегрирования получим	J
4>р. к = “Г [п/+ ("о — "у) Лм (1 - е г’“)] град. (417')-
УравпеТтия (414) и (417) можно использовать для определения текущих;,
значений м,(/) и срк (1) процесса электрического торможения, если в (406) -•
положить Uy = 0 и в (407)—/?„ = 0. В этом случае U, = ДС/Ш, 7?э =
= Гсл.т и согласно (415) и (416)	. л
п = - f... АфД +	У	(41У)
У-т , сСдФСд • 0,975с*д,Ф*д )	'	'
И	
Гэм«0,11-^-,	(416');
ССД фсд	-
где Гсд.т — сопротивление тормозного контура якоря СД;
по — пот — скорость начала торможения СД.	’
302	*:
Значение пу.т < 0 используется для расчета, но не имеет физического
-• смысла, так как при торможении движение вала РК прекращается при
?, Псд ~~ 0.	•
< При торможении серводвигателя не происходит каких-либо^ереключе-
ний в его цепи. Поэтому время торможения /т легко определяется из (414),
? если положить в нем лсд = 0 и решить полученное уравнение относительно
>	*т = Пм1п-^—— сек. - "	(418)
.	"у. т
Подставив значение /т в (417) и преобразовав его, получим более
простую формулу, чем (417), для определения угла поворота за время
электрического положения СД:
фр. к. T=-r("»’7’»» + ny. Л) гРад-	<419)
Угол <рр;к.т характеризует степень точности фиксации реостатного конт-
роллера. Его значение зависит от многих факторов (<7, гСД1Т, 7ИС, Д£/ш, пот).
Значение J, хотя и оказывает существенное влияние на <рР.к.т, но оно являет-
; ся стабильном. Значения Гсд.т и Д£/щ также достаточно стабильны при удов-
летворительном состоянии контактов. Значение Мс изменяется в весьма
широких пределах^. Однако при интенсивном электрическом торможении,
' которое имеет место при фиксации РК, его влияние на (рр.к.т относительно
; небольшое. Момент 7ИС оказывает более заметное влияние при малых, зна-
I чениях пот, когда электрическое торможение получается менее интенсив-
/ ным. При прочих равных условиях большое влияние на значение срр.к.тока-
1 зывает скорость СД перед началом торможения пот, причем ее влияние зна-
; чительно возрастает'при снижении интенсивности электрического торможе-
 ния, которое может произойти из-За снижения магнитного потока СД (Фсд)
или из-за увеличения сопротивления контактов в цепи тормозного конту-
ра якора СД (увеличения гсд.т и Д£/ш). .	*
На рис. 178 показаны зависимости <рр.К1т(Лот)« Кривые 1 и 3 построены
'	при одинаковом моменте сопротивления Л4с.сР = const, но разных значени-
\	ях Гсд.т- Кривая 1 получена при гсд.т в 2 раза большем, чем для кривой 3,
т. е. при дополнительном в цепи якоря СД сопротивлении. Кривая 2 пост-
ровна при одинаковом с кривой 1 гсл, но в 3 раза’большем Мс.ср- Кривая
4 отличается от кривой 5 большим в 3 раза 7Ис,ср
показывает, что при больших скоростях пот мо-
; . мент Л4с.ср не оказывает существенного влияния
на величину <рр.к.т. Однако при пониженной ин-
тенсивности электрического торможения и ма-
лых- значениях Л4с,ср величина <?р.к.т весьма
сильно увеличивается с ростом пот и может дос-
тигать недопустимых значений, т. е. возможно
нарушение четкости фиксации РК. Во всех слу-
, чаях для обеспечения надежной фиксации РК
' нужно стремиться к снижению пот. Прежде
чем приступить к выяснению возможностей
снижения пот и выявлению других средств уве-
личения надежности фиксации РК, необходимо
рассмотреть переходные процессы, протекающие
при повороте вала РК с одной позиции на дру-
гую. Эти процессы удобно проследить при по-
* мощи рис. 179, где приводится построение за-
I висимостей /(/), псд(0 и <рр.к(/) согласно урав-
? нениям (414)-г(417) . и даны развертки включе-
- ния контактов РК-Ml, РК.-М2 и одного из си-
 ловых контактов. Там же показана зависимость
. Сравнение кривых 3 и 4
Рис. 178. Зависимости угла
поворота РК от начальной
скорости электрического
торможения СД
303
!ca(t) и изменение положения контактов реле ускорения РУ.
Вследствие увеличения скорости подвижного состава при движении
по характеристике пусковой ступени происходит снижение тока в тяго-
вых двигателях (кривая /); в точке а этот ток становится разным току
«отпадания» /отп якоря РУ, что вызывает перемещение подвижных частей
реле в сторону рамыкания контактов (кривая 2). В точке б контакты РУ
замыкаются и включают цепь питания якоря СД. После нарастания тока
/сд (кривая 5) до величины, требуемой для преодоления механических потерь
в РК, от точки в начинается поворот вала РК. Скорость вращения СД (кри-
вая 4) и угол поворота РК (кривая 5) могут быть определены соответственно
по'уравнениям (414) и (417). В точке г происходит замыкание контактов
PR-M.2 и уменьшение согласно (408), что приводит к увеличению тока
dnC!l
и повышению —-р-.
at
При дальнейшем повороте вала РК в точке д замыкаются силовые кон-
такты контроллера. При этом выводится ступень пускового сопротивления
и увеличивается ток в тяговых двигателях. Контактами РК-М2 включается
также подъемная катушка РУ (РУам). Под действием, н. с. этой катушки
в цепи тяговых двигателей срабатывает РУ и в точке е* (кривая 6) размыка-
ются его контакты. При этом Rn отсоединяется, т. е. сопротивление Рэ уве-
личивается, благодаря чему /сд и уменьшаются. При увеличении
уменьшается U3. Вследствие этого согласно (415) и (416) уменьшается
пу и увеличивается Гэм.
В точке и замыкаются контакты PR-M1 и начинается торможение серво-
двигателя. Для надежной фиксации контроллера на следующей (в нашем
случае на 2) позиции необходимо обеспечить два основных условия: во-
первых, к моменту размыкания контактов PR-M2 (отключению подъемной
катушки реле РУпоа) в точке з' ток_в тяговых лвигятелях должен превы-
шать Лтп, на который отрегулировано реле,ускорения (точка ж'); во-вто-
рых, за время прохождения зоны .фиксации, т. е. угла ср2 (замкнутых"контак-
тов РК-МГ), вал контроллера должен остановиться. На рис. 179 предус-
мотрено выполнение этих условий, поскольку ток в точке з' больше тока в
точке ж' и контроллер останавливается (фиксируется) в точке к при про-
хождении только половины угла <р2.
Если же к моменту выключения подъемной катушки РУпол ток в тя-
говых двигателях не успеет достигнуть величины /отп , то якорь РУ «от-
падает» и в дальнейшем не.сможет притянуться, поскольку н. с.' катушки
силовой цепи недостаточна для включения реле. В этом случае в зоне фик-
сации контроллера (при замкнутых контактах PR-M1) серводвигатель
будет получать питание, как обычно, через контакты РУ, И вал контроллера
повернется на следующую позицию без контроля реле ускорения. Для уст-
ранения этого недостатка необходимо делать достаточно большой угол пере-
крытия ср з контактов РК-М.2 с силовыми контактами. Кроме того, при
повороте вала контроллера в пределах угла ср3 желательно снижать ско-
рость вращения серводвигателя.
Переход через две или несколько позиций возможен также из-за недос-
таточно эффективного торможения серводвигателя. Действительно, если на -
протяжении угла ©2вал контроллера не успеет остановиться, то произойдет
новое замыкание контактов PR-M2 и вращение вала контроллера будет про-
должаться.	'
Улучшению условий фиксации способствует большой угол фиксации 
2, понижение скорости СД перед началом фиксации пот, интенсивное элект- *
рическое торможение, повышение Мс в зоне фиксации.	'
* Под действием н. с. катушки РУПОД размыкание контактов реле может про-
изойти раньше замыкания силовых контактов РК- Тогда точка е будет между точками
гид.
304
Поскольку сумма углов ср± + »2пРимерно равна углу поворота конт-
роллера на одну позицию, увеличение угла приводит к уменьшению угла
ср 1, что нежелательно. Угол <рА должен быть достаточен для того, чтобы под
действием н. с. от катушки РУПОД успевало срабатывать РУ и в пределах
угла ср3 ток в тяговых двигателях успевал нарастать до величины, большей
/отп. Угол ср2 обычно выбирается равным или несколько меньшим угла фр
Чем интенсивнее и надежнее торможение серводвигателя при фиксации РК.
тем меньшие значения ср2 можно выбирать.
Запас кинетической энергии при вращении СД определяется величи-
V	т-г
нои 2СД . При торможении эта
энергия расходуется на электрические
потери в тормозном контуре и на преодоление сил сопротивления РК- Сле-
довательно, при прочих равных условиях, чем больше скорость вращения
СД в начале торможения, тем на больший угол срр.к.т повернется вал РК
305
в процессе торможения, что'Видно на рис. 178. Влияние скорости СД на
вероятность перехода через две и больше позиций без контроля РУ возрас-
тает в эксплуатации из-за увеличения сопротивления тормозного контура
вследствие загрязнения контактов и коллектора СД, а также и возможного1
снижения Мс после притирки друг к другу деталей РК* Однако стремле-
ние снизить пот не должно вести к увеличению времени свободного вращения
вала РК, так как при этом снизилось бы быстродействие системы управле-
ния и увеличилось время повторных пусков, что недопустимо.
Поэтому желательно обеспечить более интенсивное нарастание скорости '
и псд в начальной стадии поворота вала РК- Управление серводвига-
телем, обеспечивающее эти условия, показано на рис. 180, где приведена
Рис. 1£0. Схема управления серводвигателем (а) и схема развертки
блокировочного барабана реостатного контроллера (б), обеспечивающая
снижение скорости СД перед началом фиксации РК
схема управления только якорем серводвигателя. Схема управления обмо-
ток возбуждения серводвигателя, контактора ЛК, реле РР и СР остается
такой же, как и на рис. 176. Скоростные характеристики СД псд (/сд) для
этой схемы приведены на рис. 181, а, а зависимости исд (/и /сд(0 — на
рис. 181, б.
После включения реле СР якорь СД получает питание через потенцио-
метр Rnl 4- Яш1, при этом СД работает по характеристике 2 и его скорость
быстро возрастает по кривой 1 (см. рис. 181, б). Затем в момент замыкания
РК-МЗ* параллельно якорю СД и сопротивлению ДШ1 включается сопро-
тивление У?ш2 и подъемная катушка РУпол. При этом шунтирующее якорь .
СД сопротивление уменьшается и становится
Г> __
31 И1 ЯШ1 “I"
Согласно (406) и (407) уменьшаются 1/9 и К9, происходит переход на
скоростную характеристику 3 (точки д и е). Токи /сд и уменьшаются <
(участбк 2 на рис. 181, б). При дальнейшем движении РК замыкаются си-'
левые контакты и выводится часть пускового сопротивления. Ток в тяговых
двигателях возрастает. Параллельно с этим под действием н. с. подъемной
и силовых катушек происходит срабатывание реле ускорения, т. е. его ’
контакты размыкаются, и в цепь якоря СД вводится дополнительное сопро-
тивление RrA. В этом случае в точке ж происходит переход с характеристи- ; 
ки 3 на 4 в точку з. Согласно характеристикам ток в якоре серводвигателя J
изменяет направление, наступает электрическое торможение, скорость СД J
* Одновременно или несколько раньше замыкаются контакты PR-M2. Однако '
при этом в схеме питания СД ничего не меняется, так как подключенная цепь шунти-
рована контактами РУ.	' J
ЗС6	J
снижается согласно кривой 3 (см. рис. 181, б). С момента замыкания контак-
тов РК-Ml начинается электрическое торможение (кривая 4) при коротком
замыкании якоря СД,. как в ранее рассмотренном случае при описании схе-
мы, изображенной на рис. 176.
Несмотря на более низкую скорость СД пот перед началом торможения,
время поворота контроллера на одну позицию и полное время свободного
поворота РК здесь можно получить такой же величины, как в схеме (см.
рис. 176). Это можно сделать за счет более высокого ускорения ^~д - и ско-
рости псд в начале поворота вала РК.
Рис. 181. Скоростные характеристики СД (а), кривые Псд (О, /сд (О
при повороте РК на одну позицию (б) для-схемы, изображенной
на рис. 180
В схеме, изображенной на рис. 180, обеспечивается более надежная
фиксация, чем в схеме, изображенной на рис. 176. Кроме того, здесь легко
обеспечивается большая скорость свободного вращения вала РК при пов-
торных пусках и при возврате РК в первое положение. Для этого достаточно
подобрать н. с. подъемной катушки реле ускорения РУпол таким обра-
зом, чтобы оно срабатывало только при токе в катушке силовой цепи, близ-
ком к току «отпадания» якоря РУ. При отсутствии или малом токе в сило-
вой катушке РУ не должно срабатывать. В этом случае в цепи якоря СД
не будет вводиться сопротивление /?п2, т. е. не будет происходить переход
на скоростную характеристику 4 и снижение скорости перед зоной фикса-
ции вала РК. Поэтому время свободного поворота вала РК уменьшится.
При приближении тока в тяговых двигателях к значению /отп реле ускоре-
ния начнет срабатывать, и скорость свободного вращения вала РК умень-
шится.
Однако схема, изображенная на рис. 180, сложнее, чем другая схема
(см. рис. -176). Здесь требуются три контакта РК-М. Контакт РК-М1 слу-
жит для замыкания якоря СД в зоне фиксации РК, РК-М2 — для сохра-
нения цепи питания якоря СД после срабатывания РУ и дальнейшего сни-
жения скорости СД перед зоной фиксации и РК-МЗ— для включения
катушки РУпол и снижения скорости СД. Эти контакты переключаются на
каждой позиции РК и поэтому имеют больший износ, чем другие блок-
307
контакты, например РД1~(п—1) и РК.2—П. Изготовление кулачковых
шайб для управления этими контактами более сложное и особенно сложна
регулировка контроллера, требующаяся для обеспечения заданной последо-
вательности замыкания контактов. Два контакта РК-М можно сделать
на одном переключающем кулачковом элементе, требующем одной кулачко-
вой шайбы. В принципе возможно получение трех контактов РД-М на
одном кулачковом элементе, управляемом одной кулачковой шайбой.
Однако такой элемент будет более сложный.
При проектировании системы управления с серводвигательным при-
водом РК в принципе предварительно можно .определить скорости враще-
ния СД для требуемого времени свободного поворота вала РК и выбрать
параметры потенциометра (7?п и 7?ш). Однако полученные значения будут
весьма приближенными. Они пригодны толь-
ко для определения порядка величин. Как
показывает опыт, требуется корректировка
значений Rn и даже для отдельных эк-
земпляров одного типа контроллеров с целью
получения нужной скорости вращения. По-
этому и часто делают регулируемы-
ми, и их значения устанавливают при ре-
гулировке контроллеров.
Более интенсивное электрическое тормо-
жение при фиксации и большее ускорение
-~-|д -в начале поворота вала РК можно по-
лучить при увеличении н. с. возбуждения
СД. Согласно (.416) и (415) постоянные време-
ни Тэм.т и Пу.т уменьшаются пропорционально
квадрату магнитного потока. Поэтому с целью
создания большей н. с. возбуждения серво-
двигатель выполняется с одной общей об-
моткой. Реверсирование серводвигателя про-
изводится путем изменения направления тока
в обмотке возбуждения. В этом случае тре-
Рис. 182. Схема управления
серводвигателем с обмотками
возбуждения, рассчитанными
на кратковременный режим
работы
буется реверсивное реле с удвоенным числом
контактов.
Иногда для создания большой н. с. обмотки возбуждения СД рассчи-
тывают на кратковременный режим. В этом случае они должны включать-
ся .с помощью реле времени РВ только на время поворота вала РК,
как показано, например, на рис. 182. Катушка РВ соединяется обычно'
параллельно с катушкой СР. Принцип действия схемы в основном такой
же, как ранее описан и показан на рис. 176 и 177. При пуске после ЛК вклю-
чается реле СР и РВ. Последнее включает в цепь обмоток возбуждения СД
и второй парой контактов — цепь якоря СД. На последней позиции РК
контактами РК1+(п—/) выключает реле СР и РВ. Реле СР выключается
раньше, оно отключает якорь СД от источника питания и второй парой
контактов замыкает его накоротко. Реле РВ имеет выдержку времени 
на отключение. Поэтому его якорь «отпадает» и отключает обмотку возбуж- 
дения СД через 0,3—0,5 сек после отключения его катушки, когда про-
цесс торможения СД закончится. Аналогичным образом происходит вклю-
чение и отключение РВ и обмоток возбуждения при возврате РК в первое
положение.
Часто в цепь якоря СД не ставят контактов РВ. Однако они бывают
полезны для защиты якоря СД от больших начальных токов. При одновре-
менном включении катушек реле СР и РВ последнее срабатывает позднее
и до срабатывания РВ и нарастания н. с. возбуждения по неподвижному
якорю серводвигателя протекает максимальный ток. В случае неисправ-
ности РВ и достаточно продолжительном положении контроллера хода на
308
рабочих позициях возможен местный перегрев коллектора СД и расплав-
ление олова в его петушках.
Дальнейшее повышение надежности фиксации позиций может быть дос-
тигнуто применением дополнительного электромагнитного торможения РК,
которое обычно выполняется с фрикционными дисками; сжатие дисков
осуществляется при помощи пружины, а оттормаживание — электромаг-
нитом, катушка которого включена в цепь якоря СД. Благодаря этому
при включении СД происходит оттормаживание, а при его выключении с
помощью РУ и СР — торможение, действующее совместно с электрическим
торможением СД, что увеличивает интенсивность торможения и надежность
остановки вала РК-
женин вала реостатного контроллера (а) и скоростные характери-
стики СД (6)
Рассмотренные выше примеры схем автоматического управления серво-
двигателем реостатного контроллера с регулированием по току тяговых
двигателей применяются для ступенчатого пуска и торможения. Примене-
ние реостатных контроллеров с серводвигательным приводом возможно
также и для хронометрических зависимых от тока систем, умеющих относи-
тельно большое число пусковых'и тормозных позиций. В этом случае вал
РК поворачивается непрерывно, и система управления получается проще,
так как не требуется обеспечивать фиксацию на всех позициях РК.
Для примера на рис. 183, а приведена одна из возможных схем управ-
ления якорем СД. Включение обмоток возбуждения СД, реле СР и других
аппаратов предполагается так же, как и в ранее рассмотренных схемах
(на рисунке не показано). Здесь применено реле ускорения с высоким коэф-
фициентом возврата. Для срабатывания реле достаточно приращение н. с.,
* возникающей при увеличении трка в тяговых двигателях в момент замыка-
ния ступени пусковых сопротивлений, т. е. не требуется подъемной катуш-
ки. При токе в тяговых двигателях, недостаточном для срабатывания РУ,
серводвигатель вращается с наибольшей скоростью. При срабатывании
реле его размыкающими контактами в цепь якоря СД вводится дополни-
тельно сопротивление Т?п2, и скорость СД снижается. Кроме того, через
замыкающие контакты РУ происходит дополнительное шунтирование
якоря СД сопротивлением /?ш2, что еще больше снижает скорость СД.
При сработавшем РУ сопротивление в цепи якоря СД Pni 4- /?п2 наиболь-
шее, а шунтирующее сопротивление /?ш.э = ЯШ1 II #ш2 наименьшее. Вели-
чины сопротивленийRni + Т?п2 и £ш,эвыбираются такими, чтобы при пуске
на подъеме максимально нагруженного подвижного состава ток в тяговых
z двигателях не превосходил допустимого значения по условиям сцепления и
коммутации.
Скоростные характеристики СД показаны на рис. 183, б. Прямая 1
является естественной характеристикой СД (7?п = 0), прямая 2 — характе-
309
лк
/К
ристикой при /?ц1 и ₽ш1. По этой характеристике работает СД при возвра-
те РК и повторных пусках, т. е. при отсутствии или недостаточном токе >
в тяговых двигателях для срабатывания РУ. Прямая 3 построена при 7?п1 4-
+ Яп8и₽ш1, а прямая4 — при/?л1 + и При токе в.тяговых дви-
гателях, большем тока регулирования РУ, контакты последнего размыка- •
ются, и происходит переход вначале на характеристику 3 (из точки в в г),
а затем, после замыкания второй пары контактов РУ — на характеристику
4 (из точки две). При снижении скорости СД и тока в тяговых двигателях ’
до значения, меньшего тока уставки РУ, вначале размыкается вторая пара '
контактов РУ, и происходит переход с характеристики 4 на 3 (из точки ж в з),
а затем замыкается первая пара контактов РУ и осуществляется переход
из точки и в к на характеристику 2. При этом скорость серводвигателя снова
начинает возрастать (переход из точки к в в), и далее процесс может '
повториться. При достаточно большом ко-
личестве пусковых ступеней колебание пу- i
скового тока получается небольшим. В этом
случае вторая пара контактов РУ может не
замыкаться, т. е. регулирование скорости СД
может происходить только путем размыкания
первой пары контактов РУ с изменением
скорости СД, соответствующим на рис. 183, б
точкам в, г, л, м.
В некоторых случаях требуется изме-
нять скорость Свободного вращения вала „
реостатного контроллера, например необхо-
димо увеличивать время поворота вала на
первых позициях контроллера. При серво- :
двигательном приводе реостатного контролле-
ра это легко осуществить. Например, в рас-
сматриваемой схеме при помощи контактов ‘
РД1--3 на первых трех позициях РК зам- .
кнута часть сопротивления /?ш1, следователь-
но, на этих позициях будет снижена ско- '
рость серводвигателя. Подобные контакты
можно ставить не только в этой, но и в ранее i
рассмотренных схемах.
Схема (рис. 183, а) не имеет, контактов, замыкающихся и размыкаю- '
щихся на каждой позиции РК- Поэтому она значительно проще, но ее ;
применение возможно только при достаточно большом числе ‘ ступеней.
В рассмотренных схемах при пуске использовалось только одно направ-
ление движения вала РК. При серводвигательном приводе часто исполь-
зуют оба направления движения РК- Например, в схемах с церегруппи- J
ровной тяговых двигателей при последовательном соединении используют
движение вала РК вперед, а при параллельном соединении — назад. Для
управления тяговыми двигателями смешанного возбуждения при большом '
числе ступеней ослабления поля также используют оба направления движе- <
ния вала РК- В этом случае реостатный пуск производят при движении
вала РК вперед, а ослабление поля — при движении назад.	>
На рис. 184 показана упрощенная схема управления с использованием j
обоих направлений движения вала РК. Контроллер управления КХ имеет
три положения. Первое, как обычно, служит для движения подвижного
'' состава с малой скоростью при введенных пусковых сопротивлениях,
второе — для пуска при последовательном соединении и третье — для
пуска при параллельном соединении тяговых двигателей. Для движения
при параллельном соединении двигателей водитель может постепенно пе- •
реводить контроллер с позиции 1 на позицию 2 и затем 3 или сразу поста-
вить на позицию 3. При этом порядок переключения аппаратов не изменит- '
ся и плавность пуска не нарушится.
310	•	>
ПК
\рК2*Ц5п ЛК
ПП
РВ
РР
, КХ
- 3 2 I	.,
да. И !! 2тп-1)
5 !Т! зрк?*п ырр'*
4 РК2~п
РКп
Рис. 184. Схема управления
СД с использованием при пу-
ске обоих направлений движе-
ния вала РК

Схема управления якорем СД принята по рис. 182, но исключены
контакты РВ. Серводвигатель имеет одну обмотку возбуждения, которая
при изменении направления движения вала РК переключается реверсив-
ным реле РР. В принципе для управления СД может быть применена лю-
бая другая из рассмотренных схем.
При установке КХ, например на позицию 3, сначала включается кон-
тактор ЛК, затем через блок-контакты ЛК, КХ2, РК1гг{п—Р), РР вклю-
чаются реле СР и РВ, подающие питание на СД, и вал РК под контролем
реле ускорения поворачивается вперед. На последней позиции РК его блок-
контактами РК1-т-(п—1) выключаются реле СР и РВ, и СД тормозится.
Параллельно с этим контактами РКп через провод 3 подается питание на
катушку ПП переключателя, тяговых двигателей. После переключения
двигателей на параллельное соединение блок-контактами ПП через про-
вод 3. включается реверсивное реле РР. Последнее реверсирует обмотку
возбуждения серводвигателя и снова включает СР и РВ теперь уже через
провод 3 и контакты ЛК,' КХЗ, PK2~n, РР. Под контролем РУ вал РК
поворачивается назад. На первой позиции РК его блок-контактами
РК2-+-П выключаются СР и РВ, и серводвигатель тормозится. Особен-
ностью рассматриваемой схемы является также то, что возврат реостатного
контроллера производится по кратчайшему пути. Для этой цели контрол-
лер выполняют без механического упора, и его вал может поворачиваться
с последней позиции сразу на первую при движении вперед. Если перед
возвратом вал РК находится в первой половине рабочего угла, т. е. про-
шел меньше половины позиций (до позиции 0,5п), то через контакты ЛК,
РК2+П, РК2-т-0,5п, ЛК и провода 4,4А, 4Б, ЗА включается РР и реверси-
руется обмотка возбуждения СД. Поэтому после включения СР и РВ (че-
рез контакты ЛК и PK2-i-n) серводвигатель получает питание и поворачи-
вает вал РК назад. Если же контроллер находился дальше позиции 0,5п,
то РР не включается, и возврат происходит при движении вала РК через
последнюю позицию. Такой способ возврата сокращает время подготовки
системы управления к повторным пускам и торможениям. Он особенно
целесообразен в тех случаях, когда при реостатном торможении использу-
ется только одно направление поворота вала РК-
Приведенные здесь узлы схем, разумеется, не исчерпывают всех воз-
можных вариантов, однако они характерны для схем электрического под-
вижного состава городского транспорта.
Электрический подвижной состав городского транспорта обычно ра-
ботает в общем потоке с другими видами транспорта при широком диапазо-
не изменения нагрузок и профиля пути. В зависимости от условий движе-
ния пусковые и тормозные режимы должны быть различными. Поэтому
автоматическая система управления подвижного состава должна обеспечи-
вать водителю возможность изменять в широких пределах ускорение при
пуске и замедление при торможении.' В системах' регулируемых по току
и хронометрически зависимых от тока, изменение ускорения и замедления
выполняется путем изменения тока, на который отрегулировано реле уско-
рения. В хронометрических, зависимых от тока, системах управления
с демпферами изменение режима пуска и торможения может выпол-
няться также путем изменения степени демпфирования.
Изменение тока, на который отрегулировано РУ, может быть осуществ-
лено изменением натяжения регулировочной пружины или изменением на-
магничивающей силы регулировочной катушки.
В первом случае реле ускорения встраивается в контроллер управле-
ния, и его регулировочная пружина соединяется с валом контроллера ку-
лачковой или рычажной передачей таким образом, что при увеличении
угла поворота вала контроллера увеличивается натяжение пружины и,
следовательно, ток, на который отрегулировано реле ускорения.
Во втором случае РУ устанавливается на панели вместе с другими
электрическими аппаратами при постоянном натяжении пружины. Н. с.
311
регулировочной катушки, может действовать встречно или согласно с ка-
тушками, по которым проходит силовой ток. При встречном включении
регулировочной катушки ток отпадания якоря реле ускорения увеличива-
ется, так как для заданного натяжения пружины «отпадание» якоря реле
происходит при постоянной намагничивающей силе
F0Tn = «к Аэтп per = CODSt,	,	(420)
где пк — число катушек РУ, по которым проходит силовой ток;
wK — число витков токовой катушки;
/отп —ток в одной группе тяговых двигателей при отпадании якоря РУ;
^рег — намагничивающая сила регулировочной катушки.
При согласном включении регулировочной катушки ток регулирования
реле ускорения уменьшается, поскольку
/ = Z0Tn'~/> •	(421)
отп «л '
Для уменьшения тока регулирования реле ускорения иногда исполь-
зуется подъемная катушка. В этом случае она остается включенной на
фиксированных позициях контроллера через дополнительное сопротивле-
ние, выполняя роль регулировочной катушки.
§ 96. Управление тяговыми двигателями смешанного
,	возбуждения при повторных пусках
Для подвижного состава городского транспорта характерно движение
с частыми переходами с одного режима работы на другой, например с тяги
на выбег, с выбега на повторный пуск уже движущегося подвижного соста-
ва со значительной скоростью и т. п.
Для тяговых двигателей последовательного- возбуждения повторный
пуск движущегося с большой скоростью подвижного состава можно осу-
ществить так же, как и пуск с остановки.
При тяговых двигателях смешанного возбуждения повторный автома-
тический пуск движущегося с высокой скоростью подвижного состава
необходимо осуществлять при ослабленном поле, чтобы исключить ре-
куперативное торможение. В двигателях . смешанного возбуждения,
как это видно на рис. 185, все реостатные характеристики при полном
поле (7Ш.макс) пересекаются с осью ординат в одной точке, соответствующей
относительно небольшой скорости ц0» и далее продолжаются во втором
квадранте. При скорости э. д. с. сФу0 = С/си / = 0 при любом сопро-
тивлении 7?п. При v > Vo сФу > Uc, и ток в тяговом двигателе меняет ,
направление. Поэтому, если пуск при полном поле производить с v4 > у0,
то . вначале будет рекуперативное торможение по диаграмме а-б' и сни-. ;
жение скорости до величины Vi, и только после перехода на ослабление •
поля наступает тяговый, режим по диаграмме б'-в'-г'-д'. В рас- ;
сматриваемом случае на предпоследней позиции при /ш4 ток в тяговых
двигателях больше тока регулирования реле ускорения /РУ. Поэтому пере- ’’
ход на следующую позицию произойдет в точке г’ после снижения тока J
до значения, меньшего /ру. Такой режим пуска с уменьшением скорости
и последующим возможным резким нарастанием ускорения весьма неприя-
тен для- водителя; он неудобен для пассажиров и может значительно сокра- ;
тить срок службы механической передачи из-за ударных напряжений. ;
Это явление можно исключить, если повторный пуск производить при ослаб- т
ленном поле, например, при токе/ш2 < /щ.макс-В этом случае все реостат- J
ные характеристики (штриховые кривые) проходят выше и пересекаются
с осью ординат в точке, соответствующей скорости а02- Повторный пуск ,
при той же скорости протекает весьма плавно согласно пусковой диа- 
грамме а-б-з.	-
312	•	:
При неавтоматическом управлении опытный водитель может исклю-
чить появление рекуперативного торможения тем, что сразу устанавливает
контроллер на нужную позицию; в этом случае за времчя быстрого переме-
щения контроллера управления ток в параллельной обмотке не успевает
возрасти до значительной величины и рекуперативного торможения не
получается. Поэтому при неавтоматическом управлении обычно не предус-
матривают специальных мер для включения двигателей с выбега. При ав-
томатическом управлении при любом пуске все позиции переключаются с
заданной последовательностью, что требует обычно в несколько раз боль-
шего времени, чем время нарастания тока в обмотке параллельного воз-
буждения. Поэтому при пуске с полным полем может получаться нежела-
тельное рекуперативное торможение.
Выбор режима пуска (при полном или ослабленном поле) должен
выполняться автоматически без участия водителя; его удобно осуществ-
лять в зависимости от скорости. При скорости, большей и0, когда возмож-
но рекуперативное торможение, пуск целесообразно выполнять при ослаб-
ленном поле, а при скорости, меньшей v0, — при полном поле. В принципе
это можно сделать при помощи реле минимального тока, которое обычна
называется реле выбега. Систему управления разрабатывают таким обра-
зом: если ток в тяговых двигателях на заданной позиции (на рис. 185 пер-
вой) больше тока /Рв , на который отрегулировано реле выбега, то пос-
леднее срабатывает, включает контактор в цепи параллельных обмоток
тяговйх двигателей, и пуск производится при полном поле. При токе в дви-
гателях, меньшем /рв , т. е. при v > и0, реле выбега не срабатывает, и
пуск производится при ослабленном поле, например, по диаграмме а-б-в.
313.
Значение /ш для повторного пуска необходимо выбирать с учетом
двух факторов: во-первых, не допускать рекуперативного торможения;
во-вторых, нежелательно допускать повторный реостатный пуск при ослаб-
ленном поле под контролем реле ускорения, так как при этом увеличивает-
ся расход энергии и перегрев пусковых реостатов.
При большом диапазоне регулирования скорости изменением прля
эти условия можно удовлетворить только компромиссным решением. Для
полного исключения рекуперативного торможения нужно стремиться к
малым значениям /ш. Однако при этом реостатные характеристики прохо-
Рис. 186. Влияние напряжения сети на скоростные характеристики двигателя
смешанного возбуждения
татный пуск со скорости и0 и несколько большей, ее будет проходить при
большем токе, т. е. под контролем реле ускорения, что тоже нежелательно.
Вместе с тем на городском транспорте повторные пуски обычно произво-
дят при скорости не выше 10—11 м/сек (35—40 км/ч). Поэтому характерис-
тику ослабления поля для повторного пуска целесообразно выбирать с
и02	11 м/сек (в02-С 40 км/ч). При характеристиках, показанных на
рис. 185, пуск даже с vQ не приводит к срабатыванию реле ускорения, так
как пусковой ток может достигнуть значения /ру только на предпоследней
реостатной позиции в точке е, т. е. после завершения реостатного пуска. .
Разумеется, при повторном пуске-с v > voZ будет получаться незначитель-
ное рекуперативное торможение с последующим также небольшим при- 
ращением ускорения. Он не будет вызывать каких-либо неприятных ощу-
щений, и сами по себе такие пуски возможны только в весьма редких слу- *
чаях.	<
Рассмотренный способ выбора режима пуска прост, но недостаточно 
точен. При широких пределах изменения напряжения в контактной сети, /
что имеет место на городском транспорте, необходимо менять ток /рв в за-
висимости от величины напряжения в контактной сети.
На рис. 186 показаны характеристики первой пусковой позиции с 
полностью введенными сопротивлениями и ослабленным полем, а также /
314
естественные характеристики, при полном и ослабленном поле для трех
значений напряжений в контактной сети. При постоянном значении тока
/рв , выбранного, например, для номинального напряжения сети 550 в
(кривые 1, Г и 1")*, рекуперативное торможение может быть получено
при повторном пуске в пределах скорости и2—v1} если напряжение сети
будет 650 в (кривые 2, 2' и 2"). Действительно, при 0<о8 реле выбега
срабатывает, так как согласно кривой 2" />/РВ и пуск проходит при
Рис. 187. Схема включения токового реле выбега:
а — силовая, б — управления
полном поле. При напряжении в контактной сети 400 в (кривые 3, 3' и 3")
в диапазоне скорости и3-~о4 пуск будет осуществляться при ослабленном
поле. Действительно, при v > v3 реле не будет срабатывать, и пуск будет
проходить при ослабленном поле, в то время как при напряжении 400 в пуск
при ослабленном поле целесоббразно проводить только при скорости
выше Vi. Эти явления можно устранить, если при.напряжении в сети 1/сг =
= 650 в реле будет срабатывать при токе /рви а при напряжении £7с2 =; 400 в
будет срабатывать при /РВ2. При других напряжениях сети ток /рв должен
изменяться примерно по кривой А. Для обеспечения необходимого изме-
нения /рВ при изменениях напряжения сети реле выбега выполняют с
двумя катушками.
Схема включения катушек реле показана на рис. 187. В реле с одно-
стержневым сердечником (реле клапанного типа) катушки тока РВ/ и
сети РВи включаются встречно. Включение катушки РВи последовательно
с добавочным сопротивлением гдоб уменьшает влияние температуры ее на
точность регулирования реле. Сопротивление /?разр служит для защиты
обмотки параллельного возбуждения тягового двигателя от перенапряже-
ния при разрыве цепи. Контакторами Ш1, Ш2, ШЗ осуществляется изме-
нение тока в обмотке возбуждения Ш—ШШ.
Намагничивающая сила сетевой катушки РВи (FCiH) при номинальном
напряжении сети (£/с.н) может быть определена из следующих уравнений:
^рв wi ~~ ^с. н = ^рв 	(422)
Л>В/ — ^с. макс ~ Л>В 5	(423)
Р = и с. маке р
с. макс I]	с. н *
ис. н
Здесь W{ — число витков токовой катушки РВ/;
 /рв— н. с. срабатывания реле;
/с.макс	Н. С. сетевой катушки РВ и при максимальном напряжении
сети ([/с.макс ):
/рв , /рв/ —минимальные токи в тяговых двигателях, при которых долж-
но срабатывать реле соответственно при номинальном и мак-
симальном напряжениях в контактной сети (см. рис. 186)-
* Без индексов даны характеристики при полном поле, а с индексами при ослаб-
ленном поле: с индексом ' — первая реостатная, а с индексом " — автоматическая.
315
Согласно (422), (423) и (424)
F = (^pbz~~^pb) wi
с"н	Cj макс 1
^с.н -1
(425)
Для исключения ложных срабатываний реле под действием сетевой
катушки РВ при выключенных тяговых двигателях (7 = 0), что возмож-
но при большом значении колебаний напряжения в контактной сети t/c, -
необходимо обеспечить неравенство
^РВ> Л. макс =	<426)
С. н
Таким образом, выбор Гс.н можно проводить по (425), но проверять
по (426). Если (426) не удовлетворяется, то необходимо уменьшить FC.H
так, чтобы выполнить (426). В этом случае значение FC.H можно найти,
пользуясь (422) и (426). Полагаем в (426)
С t, ^с. макс
грв-йз п

где k3 & 1,1
тогда
— коэффициент запаса;
'рв
^е. макс
й3—-----
(427)
При размещении катушек на разных стержнях при Ш-образном сер-/
дечнике ложные срабатывания исключаются, но реле получается с боль-\
шими габаритами и сложнее.	
Рис. 188. Схема включения реле выбега в диагональ моста:
а — силовая, б — управления
Повторный пуск можно производить также при помощи реле напряже-
ния, включенного по схеме моста (рис. 188), одним из плеч которого явля--
ется тяговый двигатель. При v < у0 падение напряжения /2/?2 больше,;
чем напряжение на двигателе, и ток, протекающий по катушке РВ, доста-j
точен для его срабатывания. При срабатывании реле включает цепи управ/
ления контактором ШЗ, и пуск происходит при полном поле. При скорости
v > Vq напряжение на тяговом двигателе незначительно отличается или
больше падения напряжения В этом случае РВ не срабатывает, и
пуск происходит при ослабленном поле тяговых двигателей.
В схеме (см. рис. 188) реле выбега обеспечивает необходимые функции.;
при одной катушке. При соответствующем подборе параметров реле и со-
противлений потенциометра Rt + /?а можно обеспечить такие же ха--
316
рактеристики повторного пуска, как и при выполненном по схеме, изобра-
женной на рис. 187.
Для определения /рв полагаем:
— /Л +	(428)
= /2 4- /рв ;	(429)
= Н- Л>в грв 'i-		(430)
£Лв.= £ + /гдв;	(431)
Е = сФр = /< (/ш	+ Iwc) о;	(432)
t/c == Е + (Яп + ГдВ) Л	(433)
где X — коэффициент наклона магнитной характеристики тягового
двигателя;
а»с, — соответственно число витков , на полюс последовательной и па-
раллельной обмоток возбуждения тягового двигателя;
Rn — сопротивление пускового реостата;
Грв — сопротивление катушки реле выбега.
После совместного решения уравнений и преобразований получим
/	Bv	\
/рв	, R. Ra
грв+	+
где
Л „ Гдв	^2	.
Яп'+Гю ^1+^2*
\ Г'Ш. 9	Ф Гдв / *41 "T Гдв	\ э ^Л-ЬГдв
П _____ -	1 р I Гщ ₽щ .
+ Др1зр .
Г)_____
.	^П.+ Гдв
(434)
(435)
(436)
(437)
(438)
Желательная зависимость /РВ от v и t/c может быть получена соответ-
ствующим подбором сопротивлений потенциометра Rlt /?2, Однока-
тушечное реле выбега по схеме (см. рис. 188) получается более простым и
надежным, чем реле с двумя катушками. Недостатком схемы, изображен-
ной на ,рис. 188, является необходимость применения потенциометра
Rt -h R2> мощность которого должна существенно превышать мощность
реле выбега для обеспечения точности срабатывания последнего; другой
существенный недостаток этой схемы — необходимость применения венти-
ля с обратным напряжением, равным максимальному напряжению кон-
тактной сети.	’
Реле выбега предупреждает появление, толчка генераторного тока
при повторных пусках, но не сокращает число пусковых позиций.
Между тем при большом числе реостатных ступеней время их переклю-
чения может оказаться большим, что приводит к снижению величины уско-
рения.
Для сокращения времени повторного реостатного пуска иногда уста-
навливают реле баланса РБ, включаемое на разность напряжений сети и
тягового двигателя.
Если при большой скорости повторного пуска (см. рис. 188) реле вы-
бега не срабатывает, То при определенной минимальной разности Uz—1/лв
317
якорь балансового реле РБ «отпадает» и включает контактор Р, заканчивая |
реостатный пуск (см. рис. 188, б)*.	1
Еще большего сокращения времени повторного пуска, а также времени 1
подготовки реостатного торможения можно достигнуть, применяя следя- 1
щее управление реостатным контроллером во время движения на выбеге. 1
В этом случае при возврате контроллера управления в нулевое положение |
реостатный контроллер возвращается к первому положению постепенно J
по мере снижения скорости, причем таким образом, что при повторном пуске 1
значение оставшегося невыведенным пускового сопротивления соответст- |
вует требуемому значению для данной скорости подвижного состава. Такая
система управления применена, например, на чешских трамвайных ваго- ;
нах Татра-2.
§ 97. Общие сведения о системах плавного автоматического
' управления
В принципе плавное автоматическое управление наиболее просто :
осуществляется при питании двигателей от регулируемых генераторов j
(система генератор — двигатель). Однако эта система не применяется на
городском электрическом транспорте из-за большого веса и габаритов и
электрооборудования. Системы с саморегулирующимся преобразователем , j
поперечного поля (метадин), а также с преобразователем продольного s
поля, работающим на пороге самовозбуждения, имеют значительно меньшие :
вес и габариты, чем генератор — двигатель, но и они не нашли широкого j
применения, так как /мощность преобразователя в лучшем случае должна 
быть не меньше половины суммарной мощности тяговых двигателей. ?
На подвижном составе городского электрического транспорта для плав-
ного автоматического пуска и торможения применяется аппаратное регули- >
рование с клавишными или коллекторными контроллерами. В принципе •
такое управление может быть осуществлено также и с угольными сопротив-
лениями.	'	••
Плавное автоматическое управление обеспечивает лучшее использова- J
ние электроподвижного состава по условиям сцепления и максимальному ’
току тяговых двигателей и позволяет получить более высокие динамические
показатели. Кроме того, тяговый двигатель и механическая передача при ,;
плавном регулировании в большей степени защищены от толчковых нагру-
зок. Улучшаются также условия коммутации тяговых двигателей. '
При многопозиционных клавишных и коллекторных контроллерах У
(исполнительных устройствах) получаются практически бесступенчатый
пуск и электрическое торможение. Для таких исполнительных устройств ..
более удобно применять непрерывные хронометрические зависимые си- j
стемы управления, так как при них обеспечивается большая точность /
поддержания регулируемой величины.	,	'
При исследовании установившихся режимов системы плавного авто-
матического пуска и торможения, а также для выяснения условий стати-
ческой устойчивости системы управления удобно пользоваться графоана-
литическим методом [15].	У
Рассмотрим этот метод применительно к реостатному пуску и торможе- "
нию. Для определения установившихся значений пускового и тормозного р
токов (/у) на одном листе в одинаковых масштабах строят два семейства '
кривых
 Рат)	(439)
. \ at /хпт 3	
* Замыкающие контакты РБ, включенные последовательно с контактами РКД >
не позволяют включиться линейному контактору JJK при неисправном реле PBt напри- i
мер при обрыве цепи катушки. При нормальном пуске «отпадание» якоря РБ не вклю-
чает контактор Р, так как блок-контакты контактора ШЗ размыкают цепь. Иначе по- ;
лучилась бы недопустимая величина тока и силы тяги.	]
318	•	[
(440)
 По точкам пересечения этих кривых определяют установившиеся
значения пускового (тормозного) тока (/v) и требуемую для получения
J dR
этого тока скорость выведения сопротивлений—^—.
Первые кривые называются характеристиками пуска и торможения
(ХПТ). Они показывают, с какой постоянной скоростью нужно выводить
пусковые (при торможений тормозные) сопротивления, чтобы при данной
эквивалентной массе (Л4Э) подвижного состава и сопротивлении движе-
нию W' получить желательное постоянное значение пускового (тормозного)
тока. Их уравнение можно получить следующим образом. В общем случае
для режима пуска баланс напряжений в цепи двигателей
ис = гпсФа +' I (pR„ + mr„) + mL№-А-.	(441)
При установившемся режиме Uc = const и I — const. После диффе-
ренцирования (441) получим
Значение определим из уравнения движения
, гС1Фу/у-Г' = М,-^,	(443)
где mt р, z — количество тяговых двигателей, соответственно соединен-
ных последовательно, параллельно и общее;
W' — суммарное сопротивление движению подвижного соста-
ва, сопротивление от подъема и сопротивления от маг-
нитных и механических потерь в тяговых двигателях;
Л4э=103(1+у)б 1—эквивалентная масса подвижного состава; G — вес под-
вижного состава при рассматриваемом наполнении;
Ct = 0,376 с — постоянная [см. формулу (315)].
Согласно (442) и (443)
dRn _ т сФу zct Фу/у — ГЛ	... .
dt	Р /у	М9 '	'
Аналогичное уравнение для реостатного торможения, при котором
тяговые двигатели работают в режиме генераторов последовательного
возбуждения,
тсфрТ = lT(pR, + mru)+mLm-^-.	(445)
При установившемся режиме /т = /,, = const. После дифференциро-
вания (445) получим
dR? т сФу dv-t
,	dt р~ ly ~dt *
Уравнение движения для режима торможения
гСгФу/у+1Г'.=^-.^.
Согласно (446) и (447)
dR-t т сФу гс, Фу Zv 4- IV"
~dT~ — ~~~р ТТ м, '
(446)
(447)
(448)
319
Уравнения (444) и (448) можно записать совместно в общем виде
=	. «,Фу/уТ^	'
\ dt Ухпт /у М8
Знак минус — при пуске, плюс — при торможении.
Согласно (449) на рис. 189 для примера построены характеристики
пуска и торможения (ХПТ) при различных значениях нагрузки электри-
ческого подвижного состава. Все кривые даны при одинаковом удельном
сопротивлении движению. Кривые 1П для пуска и 1Т для реостатного
торможения построены при нормальном наполнении, кривые 2П и 2Т —•
при ненагруженном, а кривые ЗП и ЗТ — при максимально нагруженном
подвижном составе. Кривые 4П и 4Т построены для нормально нагружен-
Рис. 189. Характеристика пуска и торможения ХПТ
ного подвижного состава соответственно при пуске и торможении на
подъеме.
Кривые 1П, 2П и ЗП пересекаются с осью абсцисс в разных точках
вследствие зависимости сопротивления движению от нагрузки подвижного '
состава. Из сравнения этих кривых видно, что скорость- выведения пуско-
и dR
вых сопротивленийдолжна меняться в широких пределах не только
в зависимости от величины установившегося значения тока 7У в тяговых
двигателях, но и в зависимости от нагрузки подвижного состава при за-
данном значении/у. По абсолютной величине изменяется тем в боль- ,
ших пределах, чем больше /у. Сравнение кривых 1П и 4П показывает,
что при увеличенном сопротивлении движению для поддержания заданного,.,
значения /у скорость выведения пусковых сопротивлений должна -
dR	,
снижаться, причем абсолютная величина снижения —не зависит от /у. .
Аналогичными свойствами обладают и кривые IT, 2Т, ЗТ'и 4Т.
Второе семейство кривых (440) изображает скорости изменения регули- j
руемой величины в нашем случае пускового (тормозного) сопротивления;.;
или пропорциональные им скорости поворота исполнительного устройства. 
(вала реостатного контроллера) в зависимости от тока в тяговых двигате- '
320	'
лях. Эти кривые определяются устройствами системы управления и назы-
ваются характеристиками системы управления. (ХСУ).
На рис. 190 показаны три вида ХСУ. Прямая 1 является хронометри-
ческой независимой от тока тяговых двигателей характеристикой системы
управления, прямаяРпредставляет собой ХСУ с регулированием в функции
тока и кривая 3 — ХСУ хронометрическую зависимую от тока. Там же на-
несены характеристики пуска и торможения 1П,2Пп ЗП. Точки пересече-
ния кривых ХСУ с ХПТ определяют установившееся значение тока
в тяговых двигателях и скорость изменения регулируемого параметра (пус-
кового сопротивления) при выбранной
характеристике системы управления и
данных значениях эквивалентной мас-
сы- и сопротивления движению элек-
трического подвижного состава.
Статическая устойчивость системы
управления определяется по наклону
ХСУ и ХПТ в точках пересечения их.
Система статически устойчива, если
удовлетворяется неравенство
Следовательно, при токе, меньшем
установившегося значения, ХСУ дол-
жна проходить выше ХПТ, а при то-
ке, большем установившегося —: ниже
ХПТ. Этим условиям удовлетворяют
все ХСУ, показанные на рис. 190.
Метод наложения кривых ХСУ на
ХПТ позволяет весьма наглядно выяс-
нить пусковые и тормозные свойства
систем управления.
Как уже отмечалось при рассмотрении систем автоматического управ-
ления для ступенчатого пуска, хронометрическая независимая система
управления неудобна тем, что при изменении нагрузки подвижного соста-
ва и профиля пути в весьма широких пределах изменяется пусковой ток.
Действительно^ если скорость поворота вала РК-^—выбрать по условиям
пуска нормально нагруженного подвижного состава (точка 77), то при
. максимальной нагрузке (точка Л 1,3) получается значительное превышение
пускового тока
При меньших нагрузках (точка Шэклок. /Ь2) получаются большие
продолжительность пуска и потери в пусковых реостатах, чем при других
' системах пуска. Аналогичные явления происходят и при реостатном тор-
можении.
Характеристика системы управления с регулированием в функции
тока удобна тем, что при максимальных нагрузках и больших сопротив-
• лениях движению исключены перегрузки по току тяговых двигателей, а
при малых нагрузках увеличивается ускорение, сокращается время пуска
; - и уменьшаются потери в пусковых реостатах. Реальная ХСУ является не
вертикальной прямой 2, а весьма круто спадающей кривой вследствие не-
прерывного движения вала РК.
Однако во многих случаях пусковой ток ограничен по сцеплению,
а не по допустимому току тяговых двигателей. В этих случаях для повы-
‘ шения пропускной способности участка в часы пик желательно выбирать
< ХСУ, хронометрически зависимые от тока и обеспечивающие увеличение
к пускового тока при повышении нагрузки подвижного состава. При малых
‘ 11 И. С. Ефремов
321
Рис. 191. Пусковые ди-
аграммы при различных
формах ХСУ
нагрузках чрезмерное-повышение ускорения также нежелательно и целе- J
сообразно снижать пусковой ток, т. е. удобнее ХСУ, хронометрически '
зависимые от тока.	J
Кроме того, при крутых ХСУ возможны нежелательные переходные :
процессы при подходе к установившемуся режиму пуска (торможения). J
При выборе формы ХСУ учитываются также переходные процессы, 
протекающие в начале пуска и при изменении уставки регулятора ускоре- q
ния. На рис. 191 показаны примерные пусковые диаграммы для трех ви- -
дов ХСУ. Диаграмма 1 получается при хронометрической независимой !
от тока системе управления. При ней сред- ч
нее пусковое ускорение получается значитель- j
но меньше установившегося, что является I
существенным недостатком этой системы уп-
равления.	I
Диаграмма 2 получается при системе ?
управления с весьма крутыми (близкими к
вертикальным) ХСУ. При токах в тяговых ;
двигателях, меньших тока уставки регулято-
ра ускорения, вал исполнительного устрой-
ства вращается со скоростью, значительно j
превышающей скорость при установившемся ;
режиме. В момент приближения к току ус-
тавки скорость поворота исполнительного ;
устройства не может измениться мгновенно. :
Вследствие этого выводится большее пуско-
вое или тормозное сопротивление, чем тре- 
буется для получения установившейся вели- {
чины пускового (тормозного) тока. При этом происходит превышение 1
установившегося пускового тока (показано на рис. 191 штрихом) тем боль-,
шее, чем больше превышение максимальной скорости над установившей-
ся скоростью вращения исполнительного устройства и чем больше его '
момент инерции. По условиям плавности пуска и торможения для обес- <
печения необходимых условий комфорта пассажиров максимальная *
скорость . реостатного контроллера должна быть не выше скорости, при :
которой производная ускорения или замедления превысила бы 2 м/сек?.-;
Поэтому ХСУ с регулированием по току ограничивается хронометриче- 
ской характеристикой 2, которая должна удовлетворять указанному тре-\
бованию.	•
Диаграмма 3 получается при хронометрической зависимой от тока :
системе управления. В этом случае, начиная с некоторого тока /3 (см.j
рис. 190), по мере приближения тока в тяговых двигателях к току уставки "
регулятора ускорения происходит постепенное снижение скорости реостат- •
ного контроллера. Поэтому переходные процессы протекают более плавно. ;
При реостатном торможении, как указывалось выше, самовозбуждение >
тяговых двигателей, работающих в режиме генераторов последовательного -
возбуждения, происходит медленно. Поэтому для предотвращения пере-
регулирования желательно снижать хронометрическую скорость поворотаJ
реостатного контроллера.
При любой системе управления предусматривается выбор ускорений J
и замедлений при помощи контроллера управления, в результате чего 
создается семейство ХСУ.
ХСУ.
§ 98. Системы управления приводами нлавишны!;
и коллекторных контроллеров
показана простейшая непрерывная автоматическая J
обладающая хронометрическими зависимыми от тока
замкнутая система автоматического регулирования,
На рис. 192, а
система управления,
ХСУ. Как и любая
она состоит из следующих основных элементов: а) исполнительного уст-
322
ройства ИУ (клавишного или коллекторного контроллера); б) се’рводвига-
теля СД, который встроен в контроллер; в) измерительного устройства
Изм, в котором сравнивается полученное значение падения напряжения
на шунте пропорциональное току в тяговых двигателях, с заданным
напряжением на потенциометре /7; г) усилительного устройства УУ, слу-
жащего для усиления и преобразования полученной в измерительном уст-
ройстве разности напряжений и передачи ее серводвигателю. Измери-
тельное и усилительное устройства образуют регулятор, который обычно
называют регулятором ускорения.
Рис. 192. Схема и характеристики непрерывной системы управ-
ления с хронометрическими зависимыми от тока ХСУ
Для серводвигателя с независимым возбуждением электромагнитный
момент определяется по (411). Напряжение на входе усилительного уст-
ройства УУ представляет собой разность между задающим напряжением
£/„ потенциометра П и падением напряжения на шунте
' АС/= С/п —		(451)
В общем случае усилительное (преобразовательное) устройство нели-
нейное и инерционное. В статическом режиме напряжение на его выходе
k &U, где k — коэффициент усиления. Для определения скорости враще-
ния псд серводвигателя или пропорциональной ей скорости выключения
регулируемого параметра -j достаточно в (406) и (407) положить U 3 =
= М U и 7?э = гсд. Для построения ХСУ необходимо в (415) положить
1	/ dR \	гг
псл — —— ( -7,— и подставить указанные выше значения и3 и К9 ,а так-
Н \ at /хсу
же АСУ из (451).
Тогда получим
\	_ —//?ш)	44с. сргсд 1	(4521
\ dt Дсу 1 L СсдФсд 0,975 (ссд Фсд)3 J ’	V ?
где р =	у —коэффициент пропорциональности.
При линейном усилительном устройстве (Л = const) ХСУ — наклон-
ные прямые, показанные на рис. 192, б. При изменении напряжения (t/n)
потенциометра ХСУ смещаются параллельно. Наклон ХСУ определяется
величиной сопротивления шунта Яш. На рисунке показаны два значения
ХСУ, отличающиеся величиной напряжения потенциометра (t/nl > t/n2).
Точки их пересечения с ХПТ определяют установившиеся значения тока
1Г
323
тяговых двигателей соответственно /i и 12. Путем изменения напряжения
потенциометра изменяется уставка регулятора ускорения и, следователь-
но, пусковой ток тяговых двигателей. Недостаток системы управления
с линейным усилительным устройством состоит в том, что получается весьма
г dR \
высокое значение —и, следовательно, скорости вращения серводви-
гателя при отсутствии тока в тяговых двигателях, например при выбеге
[в формуле (451)] /#ш = 0.
На рис. 193, а показана схема зависимой хронометрии, в которой серво-
двигатель СД, приводящий в действие исполнительное устройство ИУ,
Рис. 193. Схема и характеристики непрерывной системы с управ-
ляющим генератором
питается от управляющего генератора ГУ с двумя обмотками возбуждения
ОВ1 и ОВ2. Обмотка тока ОВ2 включается последовательно с тяговыми
двигателями и бе н. с. направлена встречно по отношению к н. с. обмотки
независимого возбуждения ОВ1; Обмотка ОВ1 получает питание от напря-
жения цепи управления. Обе обмотки выполняют функции измерительного
устройства генератора. Генератор ‘вращается с постоянной скоростью
и служит регулятором ускорения. Он представляет собой нелинейное уси-
лительно-преобразовательное устройство, поскольку его коэффициент уси-
ления меняется при изменении насыщения.
При пуске или торможении с помощью контроллера управления уста-
навливается некоторый постоянный ток в обмотке независимого возбужде-
ния. При отсутствии тока в тяговых двигателях напряжение генератора
получается максимальным, что соответствует максимальной скорости вра-
щения серводвигателя. По мере увеличения тока в тяговых двигателях
происходит снижение напряжения управляющего генератора. Вначале,
когда магнитная система генератора насыщена, снижение напряжения •
.происходит медленно, а затем, в ненасыщенной части, более быстро.
Скорость СД и соответственно скорость изменения регулируемой величины
при этом пропорциональны напряжению управляющего генератора. Харак-
теристики системы управления ХСУ с управляющим генератором показа-
ны на рис. 193, б. Максимальная скорость вращения серводвигателя (при ;
отсутствии тока в тяговых двигателях) здесь получается меньшей, чем в 
схеме с линейным усилителем. При соответствующем подборе насыщения -
и намагничивающих сил обмоток возбуждения управляющего генератора
можно получить практически любую форму ХСУ.
Для уменьшения пускового тока, например от /< до /2, водитель пу« '
тем увеличения сопротивления Др при помощи контроллера управления
324	1
уменьшает ток 7Н в независимой обмотке возбуждения OBI с 7н1 до /н2 и
осуществляет сдвиг ХСУ, как это показано на рис. 193, б. Генератор уп-
равления ГУ может приводиться при помощи одной из вспомогательных
машин, работающих постоянно, например, от вентилятора или двигателя
. зарядного генератора. Однако удобнее привод ГУ выполнять от отдель-
ного двигателя, получающего питание от цепей управления, поскольку
скорость вращения ГУ должна быть по возможности постоянной. Недоста-
ток описанной системы управления состоит в том, что она требует установ-
ки служебного генератора. Можно обеспечить требуемые -ограничения
скорости вращения серводвигателя с помощью аппаратного регулирования,
например, по системе с вибрационным регулятором ускорения, показан-
ным на рис. 194.
о
Рис. 194. Схемы и характеристики системы управления с вибрационным
регулятором
Вибрационный регулятор состоит из сердечника С, якоря Я, регули-
ровочной пружины /7, подвижного ПК и неподвижного НК контактов.
На сердечнике размещены три катушки: силовая СК, включенная в цепь
тяговых двигателей; вибрационная ВК, обтекаемая частью тока якоря
серводвигателя; регулировочная РК, которая питается от цепи управле-
ния через регулируемое сопротивление. Силовая и вибрационная катушки
325
включаются согласно. При малом токе в тяговых двигателях контакты
регулятора замкнуты, и серводвигатель может иметь максимальную ско-
рость. При этом быстро выводятся пусковые сопротивлений и повышается
ток в тяговых двигателях. При определенном значении тока сила электро-
магнита превышает силу пружины П, якорь притягивается и размыкает
контакты регулятора, выключая ’ вибрационную катушку, ее н. с. при '
этом быстро уменьшается, что вызывает уменьшение силы электромагнита ;
и под действием пружины П контакты снова замыкаются. Далее процесс ;
повторяется, якорь регулятора начинает вибрировать, замыкая и размы- <
кая свои контакты.
Процесс регулирования поясняет рис. 194, б. При замкнутых контак-
тах регулятора скорость СД возрастает приблизительно по экспоненте >
(кривая /).	,	;
При размыкании контактов скорость СД снижается по кривой 2. Ток 1
в якоре СД при замыкании контактов возрастает практически мгновенно ’
и затем снижается по кривой 3 по мере возрастания скорости СД.
При работающем регуляторе (вибрирующем якоре) среднее значение ’
силы электромагнита равно силе натяжения пружины, приведенной к 
воздушному зазору. При замкнутых контактах сила электромагнита пре-
высит силу пружины и в точке а при пмаКс контакты разомкнутся, серво-
двигатель отключится и снизится его скорость вращения. Одновременно
с этим быстро снижается н. с. вибрационной катушки и сила электромаг- :
нита, определяемая суммой н. с. катушек тока и вибрационной. При силе
электромагнита, меньшей силы пружины, в точке б, когда скорость серво- ;
двигателя снизится до лмин, контакты регулятора замкнутся, и далее про-
цесс повторяется. Частота вибрации контактов зависит от соотношения '
н. с. катушек, момента инерции подвижных частей регулятора, параметров
магнитопровода, величины сопротивления и других факторов, При про-
чих равных условиях^ чем больше величина н. с. вибрационной катушки ;
по отношению к суммарной н. с., тем выше частота и меньше амплитуда д
колебаний скорости вращения серводвигателя, которая колеблется около J
среднего значения, приближенно равного
и ^.'пмакс + ЯМИНI	I
"cpl -J >2 I*	li
Эта скорость определяется отношением времени замыкания контак- .
тов /3 к времени их размыкания /р; при увеличении /3//р скорость СД воз- ’
растает, а при уменьшении — снижается.
Благодаря шунтированию вибрационной катушки В К активным сопро- д
тивлением нарастание тока в ней при замыкании контактов ПК—НК и
спадание тока при размыкании этих контактов происходят значительно -
медленнее и закономернее, чем при нешунтированной катушке ВК- При
этом получаются более стабильные ХСУ. Чем, выше скорость вращенияиСД, 1
тем меньше время размыкания контактов и больше минимальныйток /вк.мии '
вч'вдбрад'йонта'й~катушке;*^тогобеспёчивает получение.^ССУ.хронометриче-
ской зависимой от тока. Действительно, чем выше скорость СД,'тем боль- Д
Ше* остаточная "н. с. вибрационной катушки, соответствующая/вк.мии, при '
Которой начинается замыкание контактов регулятора. Поскольку при за-,
данном натяжении пружины отпадание якоря происходит при постоян- i
ной сумме намагничивающих сил катушек, большая н. с. вибрационной
катушки соответствует меньшей н. с. основной катушки. Примерный вид
ХСУ при этом показан на рис. 194, в. При малых токазг в тяговых двига-
телях контакты регулятора ускорения замкнуты, и серводвигатель
имеет наибольшую скорость; это соответствует горизонтальному участку
/гсд = Затем при некотором токе контакты начинают вибрировать, .
и скорость серводвигателя снижается. Наклон ХСУ зависит от соотноше- :
ния н. с. катушек и других факторов. При увеличении н. с. вибрационной
катушки наклон ХСУ увеличивается.
Смещение ХСУ, показанное на рис. 194, в, может быть получено
-соответственно меньшим (ХСУ2) или большим (ХСУ^ натяжением регули-
ровочной пружины П или изменением н. с. регулировочной катушки РК-
В первом случае регулятор встраивается в контроллер управления таким
образом, что натяжение его пружины изменяется в зависимости от угла
поворота вала контроллера. Во втором случае натяжение пружины уста-
навливается при начальной регулировке и далее остается постоянным.
При заданном натяжении пружины
FCK + Fвк ± FPK = const-	(453)
Здесь Fck, Fbk., Ррк — намагничивающие силы соответственно силовой,
вибрационной и регулировочной катушек.
Рис. 195. Схема и характеристики системы управления с
угольным регулятором
- При согласном включении регулировочной и силовой катушек устав-
)• ка регулятора уменьшается, а при встречном — увеличивается. Измене-
J ние тока регулировочной катушки производят при помощи контроллера
;' управления изменением сопротивления Rp.
. Пересечение кривых XCVi и ХСУ2 определяет установившиеся значе-
ния скорости СД (псд1 и псд2) и пускового тока (/j и /3).
Г " Система управления с вибрационным регулятором ускорения имеет
’ тот недостаток, что в ней. затруднено изменение наклона ХСУ. Этот недо-
статок устранен в схеме с угольным регулятором ускорения (рис."Г95, а).
' цепь якоря серводвигателя вводится регулируемое угольное сопротивле-
ние 7?у.с, выполненное в_виде столба из.тонкихщластин.электрографитиро-
ванного угля. Сопротивление столба в. основном определяется переходными
i сопротивлениями между пластинами. Оно уменьшается в известной мере
I пропорционально силе сжатия столба, которое осуществляется пружиной.
' Давление пружины уравновешивается при помощи электромагнита, имею-
< щего две катушки возбуждения, н. с. которых направлены согласно. Одна
• ’ из катушек питается от шунта цепи тяговых двигателей (на схеме не пока-
; зана), вторая, регулировочная катушка КР включена в цепь управления
через регулировочное сопротивление Rp. Эта катушка получает дополни-
тельное питание через сопротивление жесткой обратной связи 7?0,с от яко-
ря СД. При помощи Rp производится изменение тока регулирования регу-
: лятора ускорения, а при помощи сопротивления /?0.с — изменение наклона
ХСУ при наладке и регулировке системы управления. Обмотка возбужде-
‘ ния серводвигателя ОВСД получает питание от цепи управления.
> ХСУ могут быть определены решением следующих уравнений:
(	U = /р 4- /КР гКР;	(454)
=	+	+	;	(455)
327
 Uy.^U-и,-
^КР =	+ Ц. С 
Все обозначения ясны из рис. 195.
Согласно (454) — (457) получим
7?о с
y-ir+C7«
КР гКр + /?о. сяР . ’
где
_	+ ZKP
11 ~	/?р
(456>
(457>
(458>
(459).
Принимая напряжение на серводвигателе пропорциональным его
скорости и, следовательно, скорости выключения пусковых или тормоз-
ных сопротивлений, получим
Уи^Пц=«-.	'	(460)
Кроме того, при действующем регуляторе ускорения
Нк + JkAp = COnSt’	t46»
где Wck, ^кр — число витков соответственно силовой и регулировочных
катушек;
I — ток в тяговых двигателях.
При этом ХСУ получаются падающими, как показано на рис. 195, б.
Горизонтальный участок ХСУ получается при малых токах в тяговых дви-
гателях, когда сила электромагнита меньше силы пружины. В этом слу-
чае регулятор еще не вступает в действие.
При работающем регуляторе увеличение тока в тяговых двигателях
нарушает равенство (461), т. е. сила электромагнита становится больше
силы пружины, что вызывает увеличение сопротивления угольного столба
и снижение скорости серводвигателя и 1/сд. При этом, согласно (458), умень-
шается /кр, и равенство восстанавливается.
При увеличении 7?р ток /Кр уменьшается, а ток в тяговых двигателях
увеличивается. При увеличении R0.c уменьшается угол а наклона ХСУ.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О БЕСКОНТАКТНЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ
§ 99. Общие сведения об элементах, применяемых
в бесконтактных системах управления
Как указывалось выше, системы автоматического управления облада-
ют существенными преимуществами перед неавтоматическими. Однако они
получаются более сложными по сравнению с неавтоматическими и имеют
значительное количество блокировочных контактов, что повышает расхо-
ды по обслуживанию и ремонту подвижного состава; при недостаточном
обслуживании снижается надежность работы системы управления.
Повышение надежности систем автоматического управления и сниже-
ние, затрат на обслуживание и ремонт электроподвижного состава могут
быть обеспечены внедрением элементов бесконтактного управления. В нас-
тоящее время элементы бесконтактного управления находят' все более
широкое применение в электрических промышленных приводах; ведутся
также работы по их применению на электрическом подвижном составе.
К таким элементам относятся бесконтактные датчики перемещения, маг-
нитные усилители, полупроводниковые управляемые и неуправляемые
диоды и триоды, типовые логические элементы.
Получение на электрическом подвижном составе переменного тока,
необходимого для питания некоторых датчиков перемещения, магнитных
усилителей и логических элементов, в настоящее время не представляет
проблемы. Широкое применение полупроводниковых приборов в электро-
оборудовании автобусов и автомобилей, особенно за рубежом, указывает
на целесообразность замены зарядных генераторов постоянного тока синх-
ронными Генераторами: Последние более надежны, долговечны, требуют
меньшего ухода и более компактны. Их вес вместе с выпрямительным уст-
ройством обычно меньше веса генератора постоянного тока одинаковой
.мощности. Кроме того, на требующиеся мощности и относительно низкие
напряжения нетрудно выполнить преобразователи напряжения постоянного.
тока в переменный на полупроводниковых приборах. Такие преобразова-
тели имеют высокий коэффициент полезного действия, стабильные характе-
ристики и являются вполне надежными устройствами.
В электрических схемах блокировочные контакты групповых электри-
ческих аппаратов, а также контакторов могут быть 'заменены бесконтакт-
ными датчиками перемещения. Для примера на рис. 196, а показан прин-
цип устройства трансформаторного датчика для контактора, а на
рис. 196, б — для многопозиционного аппарата,' например для реостатного
контроллера. Первичная обмотка обоих датчиков размещена на среднем
.•стержне и питается переменным током (на рис. 196, б обмотки не показаны,
они размещены так же, как на рис. 196, а). Вторичная обмотка установлена
на полюсах сердечника и состоит из двух одинаковых катушек / и II. Ка-
тушки включены встречно. Поэтому при симметричном положении якорей
$11 и $12 и, следовательно, одинаковом сопротивлении магнитной цепи
напряжение на выходе датчика равно нулю (4/вых = 0). При смещении
•одного из якорей, например $11, в направлении, показанном стрелкой на
рис. 196, а, э. д. с. в катушке I уменьшится вследствие увеличения магнит-
ного сопротивления цепи, включающей якорь $11, и на выходе вторичной
•обмотки появится напряжение, которое обычно выпрямляется при помощи
выпрямительного моста В, собранного из полупроводниковых диодов.
Для сглаживания пульсаций на выходе датчика обычно ставят конденса-
тор С. В зависимости от установки датчик может выполнять функции за-
мыкающих или размыкающих блок-контактов. Если якори Д1 и Д2 дат-
чика занимают симметричное положение по отношению к сердечнику при
выключенном контакторе, то датчик эквивалентен замыкающим блок-
контактам. Если, наоборот, якори Д/ и Д2 датчика расположены симмет-
рично при включенном контакторе, то дачтик выполняет функции размы-
кающих блок-контактов.
При групповом аппарате, например реостатном контроллере, на его
вал насаживается стальной диск (рис. 196,6). Число и расположение
вырезов на диске Д/ делается
в соответствии с тем, в каких ;
положениях вала контроллера -
датчик должен давать сигналы, :
т. е. замещать замыкание блок-
контактов.
Встречное включение ка-
тушек вторичной обмотки дат-
чика исключает влияние внеш-
них полей (наводок), обеспечи- •
вает удобную настройку и ре-
гулировку датчика при помощи
перемещения якоря Д2. Воз-
можно применение и других
датчиков перемещения, напри-
мер индуктивных, резонансных ,
и пр.
Датчики перемещения обыч-
но выполняются на небольшие
Рис. 196. Схема трансформаторных датчиков
перемещения ДП:
а — поступательного н 6 — поворотного движения
выходные мощности и для усиления их сигналов используют полупро-
водниковые триоды (транзисторы) или магнитные усилители.
Из трех возможных схем включения полупроводниковых триодов
(с общей базой, коллектором и эмиттером) обычно отдают предпочтение
последней схеме, обладающей большим коэффициентом усиления по току. :
На рис. 197 показана простейшая схема управления катушкой кон- .
тактора КК при помощи датчика перемещения. В ней плюс напряжения
питания контактора подается на эмиттер транзистора, а минус — на ка-
тушку контактора. Второй кбнец катушки соединен с коллектором. Выход-
ные зажимы датчика перемещения ДП присоединены к электродам эмит-
тер — база, причем плюс на эмиттере, а минус на базе. При отсутствии на-
пряжения на выходе ДП транзистор закрыт под действием напряжения
смещения {7СМ, плюс которого приложен к базе Б, а минус к эмиттеру Э.
В этом случае все напряжение питания контактора Uy приложено к элект-
родам транзистора эмиттер — коллектор. При появлении напряжения 
£7ДП на выходе ДП, большего t/c-M, потенциал базы Б становится ниже по-
тенциала эмиттера Э, возникает ток /б, и происходит открывание тран- .
зистора. При открытом транзисторе все напряжение Uy ложится на
катушку контактора, и последний включается. При исчезновении напряже-
ния на выходе ДП под действием UZH потенциал базы становится выше по- ..
тенциала эмиттера, протекание тока /0 прекращается, и контактор выклю- '
чается,так как сопротивление на электродах эмиттер — коллектор стано- .
вится весьма большим. Диод Д, включенный параллельно катушке кон-
тактора, служит для защиты транзистора от перенапряжения, которое,:
могло бы возникнуть в момент закрывания его при отсутствии диода Д. j
При включении в катушке контактора появляется э. д. с. самоиндукции, 
которая замыкается через диод Д. Возникший при этом ток создает н. с.,..;
которая снижает скорость уменьшения магнитного потока и тем уменьшает
э. д. с. самоиндукции и напряжение на транзисторе.
В реальных схемах цепей управления электрического подвижного
состава катушки контакторов, реле, электрических приводов групповых
ззо
аппаратов обычно включают через ряд блок - контактов, функции которых
при бесконтактном управлении могут быть выполнены при относительно
небольшом разнообразии датчиков и типовых логических элементов или
ячеек. Такие элементы получили широкое применение в вычислительной
технике и автоматике.
Для примера рассмотрим два из наиболее распространенных логиче-
ских элемента И и ИЛИ. Элемент И соответствует последовательному
соединению замыкающих блок-контактов. Известен ряд различных схем
этого элемента. Одна из них, выполненная на полупроводниковых диодах
и триодах, показана на рис. 198. Здесь, как и на рис. 197, плюс напряже-
Рис. 197. Управление
катушкой контактора
при помощи ’ бескон-
тактного датчика ДП
Рис. 198. Схема логического элемента И
ния питания Uy подается на эмиттер, а минус — на нагрузку,второй конец
нагрузки соединен с коллектором. Плюс напряжения смещения £/см соеди-
нен с базой через соответствующие сопротивления RCMt, RCMzt 2?смз и диоды
Д1» Дг» Дз- Минус UCM соединен с эмиттером. Кроме того, база соединена
через сопротивление Rc с минусом напряжения питания. Плюсы выходных
напряжений датчиков соединены с плюсом t/CM, а минусы — с соответствую-
щими входными сопротивлениями Двх1, Двх2, ДВхз логического элемента.
"Сопротивления Rc и Дсм подобраны так, чтобы при отсутствии выходного
напряжения даже на одном датчике ДП на базе транзистора был бы поло-
жительный потенциал по отношению к эмиттеру. Тогда при отсутствии
выходного напряжения на всех трех датчиках потенциал базы будет тем
более положительным. Поэтому при отсутствии выходных сигналов на дат-
чиках транзистор будет закрыт и напряжение на нагрузке RH весьма мало.
При появлении выходного напряжения на одном или даже на двух датчи-
ках в схеме ничего не меняется.'Например, при появлении напряжения
£7ДП1, через сопротивления Двх1 и Дсм1 протекает ток, и потенциал точки А
становится отрицательным по отношению к эмиттеру. Однако благодаря
запирающему действию диода Д1 потенциал базы остается выше потенциала
эмиттера, а транзистор не открывается. Лишь при наличии входных сигна-
лов у всех диодов Дь Д$, Д3 на левых зажимах их будут отрицательные
потенциалы. Они, по-прежнему, не будут попадать на базу, но в этом слу-
чае на базе будет отсутствовать положительное смещение от UCM и под дейст-
вием напряжения питания нагрузки С/у появится ток в базе /б, проходящий
через сопротивление Rc, и транзистор откроется. В этом случае все напря-
жение иу будет приложено к нагрузке Rn. При исчезновении напряжения
на выходе любого из датчиков транзистор закроется, так как под действием
Ucu на базе появится, положительное смещение. В принципе логический
элемент И может быть выполнен и с большим или меньшим количеством
входов, т. е. с замещением большего или меньшего числа блок-контактов.
„ Элемент ИЛИ соответствует параллельному соединению замыкающих
блок-контактов; как и для элемента И, известен ряд схем этого элемента.
331
Одна из его схем, выполненная на полупроводниковых приборах, приве-
дена на рис. 199. Для выполнения этого элемента с таким же количеством
входов, как у И, требуется меньшее количество сопротивлений. В качест-
ве входных достаточно одного сопротивления /?вх и одно сопротивление
7?см- Кроме того, изменена на обратную полярность включения диодов
' Дъ Дз-
При отсутствии напряжения на выходах датчиков транзистор закрыт,
так как на его базе получается положительное смещение от UCiA. При появ-
I из датчиков большего 1/см, потен-
циал на базе становится ниже
потенциала эмиттера, возникает
ток в базе, и транзистор откры-
вается. При этом все напряжение
прикладывается к нагрузке.
Разумеется, транзистор будет так-
же открыт, если на выходе всех
датчиков будет напряжение. Тран-
зистор закрывается при напряже-
ниях ниже исы на всех датчиках.
Логические элементы обычно-
делают с относительно небольшой
выходной мощностью. Поэтому для
питания потребителей типа кату-
шек контакторов или приводов-
групповых аппаратов требуется установка усилителей. Таким образом,
нагрузкой логических элементов являются входные цепи усилителей,
через которые происходит питание электрических приводов аппаратов.
Из рассмотренных примеров видно, что логические элементы в схемах
автоматического управления используются для суммирования распределе-
ния и усиления сигналов датчиков, например, рассмотренных выше^датчи-
ков перемещения.
fl
/Н (К 2Н 2К
»ьД
Г с МЛЭ
в<1
 знзкьньк
Рис- 200. Схема МЛЭ типа ЛТ (а) и размещение выводов обмоток при
условном изображении его в схеме (б)
В настоящее время широкое применение в автоматике и вычислитель-
ной технике, а также для автоматизации производственных процессов;
получают так называемые магнитные логические элементы МЛЭ. Из значи-
тельного разнообразия известных МЛЭ рассмотрим универсальный логи-
ческий элемент типа ЛТ, предназначенный для бесконтактных скем автома-
тического управления производственными процессами.
Элемент ЛТ, схема включения которого приведена на рис. 200, а,
основан на использовании магнитного усилителя с двумя сердечниками
тороидального типа. Кроме рабочих, он имеет еще'пять обмоток управле-
ния (Уь У2, У3, У4, У6), четыре из которых с двумя выводами каждый мо-
гут быть использованы в различных, не связанных между собой цепях
управления. Начало пятой обмотки 5Н, предназначенной для придания
332
характеристике элемента свойства ПАМЯТЬ, имеет внутреннее соедине-
ние с рабочими обмотками. Конец ее 5К. соединен с сопротивлениями, поз-
воляющими изменять выходную характеристику элемента. Сопротивления
присоединены к зажимам Г, Д, Е. Рабочие обмотки получают питание.через
диоды -Ди Д2, что обеспечивает внутреннюю положительную обратную
связь, т. е. усилитель делается с самонасыщением. Питание элементов
производится от источника переменного тока с частотой 400 гц через транс-
форматор Тр со средней точкой у вторичной обмотки, т. е. его вторичная
обмотка состоит из двух секций II и III. Например, при положительном
полупериоде питание нагрузки RH происходит через диод и рабочую
обмотку А от секции II, а при отрицательном полупериоде — от секции III
через диод Д2 и рабочую обмотку В. Рабочие обмотки соединены между
собой и выведены на зажим Б, к которому присоединяют нагрузку. Все
четыре обмотки управления имеют по два зажима. Условное обозначение
логического элемента в схеме показано на рис. 200, б.
Рис. 201. Характеристики вход — выход МЛЭ типа ЛТ
Характеристики элемента вход — выход ZH(^y) приведены на рис. 201.
По оси абсцисс отложена суммарная н. с. обмоток управления Fy, а по
оси ординат —ток на выходе элемента 1Н при постоянном сопротивлении
нагрузки. Кривая 1 получается при выключенной обмотке ПАМЯТЬ.
При отрицательной намагничивающей силе Fy > Fy0 сердечники логи-
ческого элемента ненасыщены, и ток в нагрузке /н получается весьма
малый. По мере уменьшения Fy(Fy< Fo) происходит насыщение сердечни-
ка, и ток нагрузки растет. При-Ру = 0 сердечники практически полностью
насыщены, и ток нагрузки 1Н достигает значения, соответствующего точке а.
Обмотка управления ПАМЯТЬ (на рис. 200, а 5H—5R) включена
между элементом и нагрузкой R„ и питается от потенциометра Ri—R2.
На этот потенциометр подается выпрямленное напряжение от того же транс-
форматора: в положительный полупериод от секции II через диод Д3,
а в отрицательный — от секции III через диод Д4. Н. с. этой обмотки
зависит от тока в нагрузке:
U -—fa _ , R
у Ri + Ri “'нАн
Fyu = w.ly. = ws----------s-g------ ,	(462)
P>'5 + Я. + Я.
гдедо» — число витков обмотки управления У5;
Uy — выпрямленное напряжение на вторичной стороне трансфор-
матора;
R„ — сопротивление обмотки управления У6.
333
При ненасыщенных сердечниках ток нагрузки /„ весьма мал, а абсолют-
ная величина Fy-S большая. По мере увеличения /н Fyb уменьшается и при
некотором значении /н становится Fy5 = 0, а затем меняет знак. Зависи-
мость. Fyb{IH) прямолинейная и при ненасыщенных сердечниках Гу6 явля-
ется размагничивающей по отношению к н. с. рабочих обмоток (прямая 2,
см. рис. 201).
Кривая 3 является характеристикой вход — выход IK(Fy) при вклю-
ченной обмотке У6 (ПАМЯТЬ). Она может быть построена по кривой 1
и прямой 2 путем алгебраического суммирования н. с. при равных значе-
ниях /н. Участок 4 кривой 3 является неустойчивым.
Его можно получить только путем, построения. Выходная характе-
ристика /Н(ЕУ) в этом случае получается в виде петли. Постепенное увеличе-
ние размагничивающей силы обмоток управления насыщенных сердеч-
ников вплоть до Fye вызывает незначительное изменение тока /н. При Fyg
в точке б из-за рассыщения сердечников происходит снижение 7Н, что
в свою очередь вызывает снижение FySt и дальнейшее рассыщение сердеч-
ников. Поэтому ток нагрузки резко уменьшается от -значения, соответст-
вующего точке б, до значения, соответствующего точке в. В дальнейшем
после снятия размагничивающей силы обмоток управления (Fy— 0) сер-
дечники остаются размагниченными обмоткой У6 (ПАМЯТЬ), создающей
Гу50. В этом случае 7Н определяется по точке г. Для насыщения сердечни-
ков нужно при помощи обмоток управления создать н. с., согласную
с н. с. рабочих обмоток и большую, чем значение Fyd. При Fy=Fyd про-
исходит насыщение сердечников и повышение тока нагрузки до величины,
соответствующей точке е. После снятия сигнала управления (Гу = 0) сер-
дечники останутся насыщенными, и ток нагрузки будет соответствовать
точке ж.
Путем изменения параметров потенциометра и можно менять
ширину петли характеристики 3 как в сторону сужения, так и расширения.
Наличие четырех обмоток управления обеспечивает достаточно большую
универсальность логического элемента и выполнение при помощи его слож-
ных функций.
Логические элементы типа ЛТ выпускаются трех размеров для на-
грузки соответственно 3,10 и 20 вт. Последние могут быть использованы
для управления катушками контакторов непосредственно, т. е. без приме-
нения выходных усилителей.
Для примера на рис. 202, а показана бесконтактная система автомати-
ческого управления с индивидуальными контакторами, выполняющая
функции контактной автоматической системы управления, показанной
на рис. 168. Питание цепей управления производится переменным током
через контроллер АХ и трансформатор Тр. Выпрямление тока для питания
обмоток управления магнитных логических элементов (МЛЭ) и контактора
ЛК. производится диодами Д3 и Д4.
В качестве реле ускорения (МЛЭру) используется такой же элемент
типа ЛТ, как на рис. 200, но с измененной характеристикой, показанной
на рис. 202, б. Она отличается от характеристики рис. 210 тем, что имеет
узкую петлю, смещенную вправо. Такую характеристику можно получить,
если увеличить и уменьшить At (см. рис. 200). Тогда согласно формуле
(462) уменьшается наклон /н(Еу6) и увеличивается Еу6 при /н = 0, т. е.
характеристика вход — выход /н(Гб) смещается вправо. У МЛЭру кроме
У5 использовано еще три обмотки управления. Обмотка У2 включена на
шунт в цепи тяговых двигателей, ее н. с. Гу2 пропорциональна их току и
направлена встречно по отношению к н. с. рабочих обмоток. Обмотка .
Уа получает питание от датчика перемещения ДПЛК, схема которого показа-
на на рис. 196, а. Обмотка У4 служит для ускорения рассыщения сердеч- ;
ников МЛЭру.
При положении КХ на позиции 2 после включения ЛК на выходе
датчика Д77лк появляется напряжение, а в обмотке У3 создается н. с. Fyi.
334
При Fy% < (Fy3—FCM) сердечники МЛЭру насыщаются и на нагрузочном
сопротивлении Янш и включающих обмотках У2 МЛЭ{, МЛЭ2, МЛЭ3
появляется напряжение. Под действием н. с. обмотки У2 происходит на-
сыщение МЛЭ1 и включение контактора 1. При этом в процессе нарастания
напряжения на катушке контактора 1 происходит заряд конденсатора С
Рис. 202. Схема бесконтактного автоматического управления (а) и
характеристика МЛЭру (б)
через сопротивление 7?д и обмотку У4 МЛЭру, н. с. Гу4 рассыщает сердеч-
ники, и напряжение на его выходе снимается, т. е. снимается н. с. обмоток
У2 МЛЭ^ МЛЭ2, МЛЭ3. Этим обеспечивается включение только одного
контактора при одном насыщении МЛЭру. После отключения У2 МЛЭ1
останется насыщенным под действием обмотки Уб (ПАМЯТЬ). Сопротив-
ления служат для предотвращения колебательного процесса при за-
ряде конденсатора и создания необходимой выдержки времени, достаточ-
ной для включения контактора и нарастания тока в тяговых двигателях
335
при выведении очередной ступени пускового сопротивления. После вклю- 
чения контактора / на выходе датчика ДТ?! появляется напряжение, а .
у МЛЭ^н.. с. Fy3 з=Гу1. У МЛЭ2 и МЛЭ3 при помощи обмоток Уг, включен- ;
ных через сопротивления Дсм, создана дополнительная отрицательная н. с. '
смещения Fyi, препятствующая насыщению их сердечников от Fy2. Поэтому
при включении контактора 1 сердечники МЛЭ2 и МЛЭ3 не насыщались, 
хотя по их включающим обмоткам У2 проходит такой же ток, как и по
обмотке МЛЭ^.
После снижения тока в тяговых двигателях ниже тока регулирования 
сердечники МЛЭру снова насыщаются, появляется напряжение на обмот- .
ках У2, и теперь уже насыщаются сердечники МЛЭ2, так как (Гу2 + Fy3—
—Fyl) > Fyd (см. рис. 201). Далее процесс включения контактора 2 и на-
сыщение сердечников МЛЭру происходит так же, как было рассмотрено
выше при включении контактора 1, с той только разницей, что появляется
напряжение на. выходе ДП2, а у МЛЭ3 — н. с. Fy3^Fyl. При следующем :
насыщении сердечников МЛЭру включается контактор 3 так же, как перед
этим включался контактор 2.
Все элементы системы управления, обведенные на рис. 202, а штри-
хом, не имеют подвижных частей и контактов. Поэтому в эксплуатации
они не нуждаются в осмотрах и уходах. Как указывается в специальной
литературе, срок их службы не зависит от количества включений, если
аппаратура была выбрана правильно и не подвержена механическим по-
вреждениям. Бесконтактные датчики имеют весьма простое перемещение
якоря Я/» поэтому они также практически не нуждаются в уходе.
Однако такого рода системы управления пока значительно сложнее
и дороже контактных. Полупроводниковые триоды и диоды не выдержи-
вают даже кратковременных перегрузок и перенапряжений. Предупредить
появление в цепях с индуктивностями, какими являются цепи управления
электроподвижного состава во всех возможных сочетаниях режимов, чрез-
вычайно трудно. Поэтому потребуется некоторое время для накопления
опыта по исследованию, - проектированию и эксплуатации систем бескон-
тактного автоматического управления прежде, чем можно будет начать
их широкое внедрение на электрическом подвижном составе городского
транспорта.
В 19-66 г. одна из систем с элементами бесконтактного управления была
успешно испытана на троллейбусе. Ее описание см. в § 112.
§ 100. Импульсное регулирование напряжения в силовой цепи
с помощью тиристоров
В настоящее время наиболее перспективными приборами для бескон- •
тактного регулирования тока в силовых цепях являются управляемые
вентили (тиристоры). Они имеют небольшие габариты и вес, высокий коэф-
фициент полезного действия, малую мощность управления и очень большое
быстродействие. По сравнению с полупроводниковыми триодами (Транзис-
торами) их можно изготовить на значительно большие напряжения и токи.
Уже сейчас серийно выпускаются управляемые вентили с допустимым
амплитудным напряжением 1000 в и средним значением прямого тока в
режиме однополупериодного выпрямления' 150 а. С помощью дополнитель-
ных устройств их можно соединять последовательно между собой и пар ал1 
лельно.	’ •
Управляемые вентили состоят из четырех слоев полупроводника с
тремя р — «-переходами (рис. 203, а). Они имеют два силовых зажима
(анод А и катод К) и управляющий электрод УЭ. При отключенном УЭ
и приложенном напряжении к зажимам анод — катод ток через анод прак-
тически не протекает. При этом если к вентилю приложено обратное напря-.
жение, то запирающие слои образуются у крайних р—«-переходов, а при
прямом напряжении запирают средний р—«-переход. Если в последи ем
336
случае на УЭ подать положительный импульс (1—3 в), т. е. к УЭ прило-
жить плюс, а к катоду минус (рис. 203, б), то средний р—«-переход теряет
запирающие свойства, и по вентилю протекает прямой ток, ограниченный
только сопротивлением внешней цепи /?н. Характеристики вентиля пока-
заны на рис. 203, в. При обратном напряжении характеристика проходит,
как у неуправляемого вентиля, в области положительных анодных напря-
жений £/й, форма характеристики определяется величиной тока в управляю-
щем электроде. При отсутствии сигнала управления на УЭ повышение Ua
Рис. 203. Структура (а), схема включения (б) и харак-
теристики (в) управляемого полупроводникового диода
до значения переключения UM вызывает незначительное повышение пря-
мого тока (/а). При /м средний '/?—«-переход теряет запирающее свойство,
и ток 1а резко повышается (точка а) и далее напряжение на вентиле резко
снижается до очень малой величины, проходя точки а, б, в: при номиналь-
ном токе 1а оно составляет 0,5—1,5 в. Величина напряжения переключения
снижается по мере увеличения тока в управляющем электроде /уд. При
некотором значении /уэо вентиль работает как неуправляемый.
Рабочее напряжение цепи с управляемым вентилем выбирают меньше
Z/M, т. е. при/уэ = 0 вентиль закрыт. Для его открывания достаточно через
управляющий электрод пропустить открывающий импульс тока. Откры-
тый вентиль не закроется и после прекращения /уэ- Для его закрывания
необходимо снизить прямой ток до некоторой весьма малой величины (тока
удержания 1ау^. Практически закрывают управляемые вентили, крат-
ковременно изменяя полярность напряжения на рабочих зажимах
анод — катод.
Управляемые вентили являются весьма быстродействующими при-
борами и могут быть использованы для импульсного управления тяговыми,
двигателями. Принципиальная схема импульсного регулирования напря-
жения на тяговом двигателе представлена на рис. 204, а. Здесь двигатель
постоянного тока ТД с последовательной обмоткой возбуждения ОВ под-
ключен к источнику постоянного тока 1/п через импульсный регулятор ИР.
Импульсный регулятор, построенный на тиристорах, подключает на не-
которое время тяговый двигатель к источнику питания — в этот момент
напряжение на двигателе равно </п — и затем снова отключает его — в
этот момент времени напряжение на двигателе практически равно нулю
(рис. 204, б). Среднее значение напряжения на двигателе
=	(463)
яде у — время включенного состояния импульсного регулятора;
Г—-период повторения импульсов.
337
Отсюда видно, что среднее значение напряжения на двигателе можно
менять при постоянном напряжении источника питания (7П, изменяя от-
ношение времени включенного состояния регулятора к периоду повторе-
ния импульсов напряжения на двигателе. Следовательно, импульсные
регуляторы напряжения на тяговом двигателе можно построить либо по
принципу изменения времени у включенного состояния регулятора при
постоянном периоде Т повторения импульсов, либо по принципу измене-
ния периода следования импульсов при постоянной длительности самого
импульса. В первом случае регулятор называют широтноимпульсным,
во втором — частотноимпульсным. Возможно также построение схем им-
пульсного регулирования при меняющихся и частоте и ширине импульсов.
Рис. 204. Принципиальная
схема импульсного регули-
рования напряжения на тя-
говом электродвигателе (а)
и диаграмма значений на-
пряжений на тяговом элек-
тродвигателе (б)
При такой схеме импульсного регули-
рования (см. рис. 204, с) ток in, потребляе-
мый от источника питания, будет пульсирую-
щим (рис. 204, б), а ток нагрузки при
достаточно высокой частоте — сглаженным,
так как при отключении двигателя от источ-
ника питания ток в нем, проникая через диод
До, будет поддерживаться того же направле-
Рис. 205. Принципиальные
схемы сглаживания пуль-
сирующего тока источника
питания:
а —с помощью сопротивления;
б — с помощью реактивного
фильтра
ния за счет электромагнитной энергии, накопленной в индуктивности
нагрузки. При такой форме потребляемого тска от источника питания ,
(рис. 204, б) последний практически должен быть безындуктивным. В про-
тивном случае перенапряжения, возникающие на регуляторе при от-
ключении нагрузки от источника питания, будут опасны для тиристоров j
регулятора. Поэтому в таком виде схема регулятора получила приме- .1
некие только на подвижном составе с автономным источником пита- 1
ния — аккумуляторной  батареей.	J
• При питании же подвижного состава от контактной сети, обладаю- 1
щей индуктивностью, приходится принимать дополнительные меры для ]
предотвращения перенапряжений на регуляторе. В основном все эти меры j
сводятся к сглаживанию тока, потребляемого от источника питания. <
Кроме того, это необходимо с точки зрения уменьшения помех, источни- J
ком которых является контактная сеть с пульсирующим током.	;
Допустимая пульсация тока тягового двигателя определяется в основ-
ном условиями коммутации и дополнительными потерями в двигателе.
Снижения пульсаций в нагрузке можно достигнуть путем увеличения час- ,*
тоты включений импульсного регулятора, либо увеличением индуктивности '
цепи нагрузки (включением дополнительного дросселя).
338
Уменьшения пульсаций тока в контактной сети можно достигнуть
либо включением параллельно регулятору сопротивления, либо включе-
нием на входе схемы с импульсным регулятором реактивного фильтра L, С.
В первом случае ток в контактной сети не разрывается, ‘а уменьшается
при введении в цепь нагрузки некоторого сопротивления. При этом макси-
мальное напряжение на регуляторе ограничено величиной h.MaKCR, где
1т.макс — максимальный ток через регулятор, 7? — сопротивление, вводи-
мое в цепь нагрузки при выключении регулятора (рис. 205, а).
Во втором случае ток в контактной сети тоже не спадает до нуля, а
после отключения нагрузки от источника питания переходит из цепи
нагрузки в цепь входного фильтра, заряжая при этом емкость Сф (рис.
205, б). Причем емкость Сф должна быть по своей величине достаточной
(с определенным запасом), чтобы принять на себя энергию, запасенную в
индуктивности дросселя Ьдр и контактной сети. Если принять, что ток в
двигателе полностью сглажен индуктивностью нагрузки, то процессы из-
менения напряжений на емкости фильтра Сф и тока в контактной сети
можно определить, решив систему уравнений, составленную для схемы,
изображенной на рис. 205, б.
При этом процесс разделяется на два интервала, определяемых рабо-
той тиристорного регулятора. Первый получается при включении регулято-
ра (открывание главного тиристора — К.УВ1), назовем его режим Л. Вто-
рой получается при выключении регулятора — режим Б.
Исходные уравнения для режима А:
U — I dinA- /7
U(1 ДР dt ^'СА'
= ^ПА + icA ’
(464)
При выключении регулятора для режима Б
dt + исБ ;	
	(465)
VCE = ~с^~ J lnndt-	
Используя полученные системы уравнений (464) и (465), составим
уравнения для тока питающей сети и напряжения на конденсаторе
фильтра соответственно в режимах А и Б:
“‘‘«л	+	in А	Л, ' .	
dt*		i-ДрОф	^-ДрОф ’	
Мел	- +	^СЛ		
dt2		^дрСф	^дрСф ’	(466)
4г»„5 dt2	- +	1пБ ^•дрСф	= 0;	
^сб	+	(у'сБ		
di2		^дрбф	^др^'ф	
339
Решив эти уравнения относительно in и (Jc, получим:
для режима А
'нА
sin
1----------
sin
cos [it/о (2t — ?)]};
(467)
sin
U =и___________‘л_ .
сл а 2^0С
sin
(2< — i)J;
для режима Б
.	_ . sin (тд/о)
 cos п/. (2t —
‘nfi ' н
sin
U — U 4- In sin <7п/о) .	/о/—	1
иСБ Уп +	/ /„ \ S n ’'/•!« - f
sm л—7—	L '
(468)
Здесь введены следующие обозначения:
«пл, г’пв — ток, потребляемый из контактной сети, соответственно
жимах А и Б;
Уел, Уев—напряжение на конденсаторе фильтра соответственно
в Ре’
5 Ре‘
жимах А и Б;	J
/н — ток тягового двигателя, который в расчетах принят постоян-
ным (сильно сглаженным индуктивностью нагрузки);
7 — время включенного состояния регулятора Р (режима Л); )
f — частота регулирования;	|
/о— собственная частота входного фильтра:	1
/о ——	'	»
2п У £др£ф
Уравнения (467) и (468) при заданной частоте регулирования / н J
параметрах фильтра (£др и Сф) позволяют определить максимальное зна- !
чение напряжения на емкости фильтра и, следовательно, на тиристорном
регуляторе, а также пределы колебания тока, потребляемого из контакт- '
ной сети. Пользуясь этими уравнениями и задавшись допустимыми преде- <
лами колебания напряжения на емкости фильтра и колебаниями тока, >
потребляемого из сети, можно выбрать параметры фильтра (Ьдр, Сф), а так- й
же частоту регулирования /.	
Таким образом, этот способ регулирования позволяет осуществить :
импульсное управление тяговым двигателем без пусковых потерь, хотя
и требует дополнительного оборудования (фильтр £др, Сф) и, следовательно, J
увеличения веса электрооборудования. Видимо, у этого способа импульс-
ного регулирования большое будущее.	-	5
Как было указано выше, для уменьшения пульсаций тока в контакт-
ной сети тиристоры, отключающие нагрузку от контактной сети, можно *
шунтировать сопротивлением. В этом случае при достаточно высокой час- 
тоте регулирования может оказаться, что не потребуется дополнительного^
дросселя. Для сглаживания тока в контактной сети в этом случае будет
достаточно индуктивности самого тягового двигателя. Этот вариант более,
экономичен с точки зрения стоимости установленного электрического обо- «
рудования и обеспечивает меньший вес электрооборудования, но при этом- <,•
сохраняются пусковые потери.
340	•
При использовании шунтирующих сопротивлений можно построить-
схемы регулирования напряжения на тяговом двигателе, как показано на
рис. 206, а и б (здесь регулятор заменен условно тиристором с двумя управ-
ляющими выводами).
В схеме (рис. 206, а) импульсное регулирование ведется только на
одной ступени сопротивления Rif а
поочередно ступени сопротивлений
R2, R3 и Ri контакторами /,2иЗ.
Причем после каждого включения
очередного контакта импульсный
регулятор поддерживает средний
ток двигателя неизменным, меняя
скважность импульсов напряжения
на двигателе. При таком способе
регулирования требуется мини-
мальное количество дорогостоящих
тиристоров, но сохраняется неко-
торое количество силовых контак-
торов.
В другой схеме (рис. 206, б)
импульсное регулирование напря-
жения на двигателе осуществля-
ется путем регулирования всего
пускового реостата без дополни-
ло мере разгона двигателя замыкаются
Рис. 206. Принципиальные схемы регули-
рования напряжения на тяговом электро-
двигателе:
а — на одной ступени реостата, б — на всех сту-
пенях
тельных силовых контактов.
На рис. 207, а приведена принципиальная схема регулирования ско-
рости двигателя троллейбуса. Здесь тяговый двигатель подключается и.
сети с помощью линейных контакторов Л К.1 и ЛК2 через пусковые соп-
ротивления (Ri + R2). Ток, протекающий в этом случае через тяговый
Рис. 207. Принципиальная схема регулирования скорости
вращения тягового электродвигателя
341
двигатель, определяется при постоянном напряжении сети суммарным
сопротивлением и противо-э. д. с. двигателя и выбирается из условий
маневрового режима троллейбуса. В дальнейшем в процессе пуска выведе-
ние сопротивления осуществляется поочередным закорачиванием равных
между собой его ступеней Ri и Rz с помощью вентилей 1, 2, 3 и 4. При
этом к двигателю прикладываются импульсы напряжения, ширина кото-
рых увеличивается в процессе разгона двигателя. Изменение скважности
импульсов напряжения обеспечивается системой управления. Кроме того,
система управления осуществляет зажигание вентилей /, 3 и 2, 4 со сдви-
гом на 180 электрических градусов. Причем моменты работы управляемых
вентилей /, 2 и 3, 4 могут совпадать (рис. 207, в) или не совпадать
(рис. 207, б). На этих диаграммах через G и i4 обозначены токи через
соответствующие вентили 1, 2, 3 и 4.
Гашение главных вентилей (тиристоров) 1, 2, 3 и 4 осуществляется
с помощью конденсаторов Ci и'С2 при включении вспомогательных вен-
тилей 5 и 6. Цепи диодов Д1 и Д2 вместе с соответствующими дросселями
Др1 и Дръ образуют цепи перезаряда конденсаторов и Cz.
Согласно диаграммам (рис. 207, б и в) пульсация напряжения на на-
грузке и в питающей сети будет в 4 раза выше, чем частота включений
каждого из главных вентилей 1, 2, 3 и 4. При достаточно высокой частоте
пульсаций на нагрузке (400 4- 800 гц) индуктивность двигателя обеспечи-
вает пульсацию тока в нем в пределах 10—15% от среднего значения.
Регулирование тока тягового двигателя при торможении осуществля-
ется той же системой регулирования. Обмотка возбуждения при торможении
питается от вспомогательного генератора, работающего параллельно с
аккумуляторной батареей. Диод Д позволяет собирать тормозной контур
лепи якоря без дополнительных включающих аппаратов.
Глава XXV
ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
§ 101. Общие сведения
г	Надежную работу электрического оборудования в большой степени
определяют расчетные режимы. Значительные отклонения величин напря-
жения и тока от допустимых пределов приводят к повышенному износу
 электрооборудования или к выходу его из строя.
Для предотвращения повреждении и чрезмерно быстрого износа элект-
рооборудования, а также для обеспечения безопасности пассажиров
V тяговые двигатели, пускорегулирующую аппаратуру, провода и вспомога-
тельное электрооборудование защищают специальными аппаратами. В слу-
;	чае возникновения в тяговых электродвигателях или на каком-либо участ-
5.	ке цепи повреждения или аварии защитные аппараты отсоединяют повреж-
> денный участок или все электрооборудование от сети.
?	Электрическое оборудование защищают от перегрузок, коротких за-
s’	мыканий, повышенного и чрезмерно пониженного напряжения, перена-
J	пряжения и токов утечки. Кроме того, на электроподвижном составе уста-
навливают приспособления, защищающие радиоприем от помех, .вызывае-
мых действием электрооборудования.
Под перегрузкой электрической цепи подразумевают величину тока,
превышающую максимальный допустимый ток для элементов этой цепи.
Перегрузки силовой цепи могут возникать из-за преждевременного вы-
ключения отдельных ступеней пусковых или тормозных сопротивлений в
результате неисправности, а также нарушения правильного действия си-
стемы управления при ручном (неавтоматическом) управлении. Короткие
замыкания возникают при нарушении изоляции между проводниками или
токоведущими деталями электрических аппаратов и машин, а также при
круговых огнях на коллекторах тяговых двигателей и вспомогательных
 машинах и при перебросах дуги на корпус электрических машин.
/. Перегрузка и короткое замыкание приводят к перегреву обмоток тя-
говых электродвигателей, аппаратов, проводов и кабелей и при недоста-
s точном . быстродействии защиты могут вызвать повреждение отдельных
элементов электрооборудования и нарушение нормальной коммутации
> ( электродвигателей. Часто повторяющиеся перегрузки вызывают ухуд-
шение коммутации электрических машин и ускоренное старение изоляции.
Повышение напряжения в контактной сети или на зажимах тягового
электродвигателя сверх допустимого значения может произойти при реку-
перативном торможении, если потребление энергии в сети недостаточно.
:	При тяговых электродвигателях смешанного возбуждения в этом случае
Прекращается или резко ослабляется размагничивающее действие после-
довательной обмотки возбуждения, а при тяговых электродвигателях
, последовательного возбуждения ослабляется действие стабилизирующего
сопротивления или встречной обмотки возбуждения возбудителя.
Перенапряжением называют кратковременное или импульсное повы-
шение напряжения в питающей сети и в электрооборудовании при грозо-
вых разрядах, атмосферных индуктированных зарядах и коммутацион-
ных процессах. В отличие от обычного повышения напряжения перенапря-
' жение, например атмосферное, характеризуется кратковременной, но очень
\ высокой величиной, иногда превосходящей в несколько раз номинальное
напряжение. Возникновение чрезмерного напряжения может привести
‘к пробою изоляции элементов электрооборудования, нарушению нормаль-
ной коммутации и к другим неисправностям, которые могут вызвать тя-
желые аварии.
343
§102. Защита от перегрузок и коротких замыканий I
Защита электрооборудования от перегрузок и коротких замыканий j
производится при помощи автоматических выключателей, максимальных .1
электромагнитных реле тока, действующих на линейные контакторы, и I
плавких предохранителей. ,	. '
Обмотка реле максимального тока (реле перегрузки) включается в у
защищаемую цепь. Когда ток цепи превышает ток, на который отрегулиро- |
вано реле, якорь последнего притягивается и своими контактами выклю- |
чает подъемные-катушки линейных контакторов, которые выключают эту j
не должно быть самопроизвольным; оно j
должно осуществляться . после подготов- 1
ки водителем аппаратов для повторного 1
включения. Это может быть достигнуто j
либо соответствующей схемой соедине- ;
ний реле и других аппаратов, либо при
помощи удерживающей катушки или
защелкивающего механизма реле. В J
последнем случае восстановление защел- '
кивающего механизма для повторного
включения цепи производится при по-
мощи электромагнита, вмонтированного '
в реле. Цепь питания его катушки
может включаться только в нулевом
положении контроллера управления
при помощи нажатия кнопки возвра-
цепь. Обратное включение цепи
Рис. 208. Схемы блокировки реле
перегрузки и линейного контактора
та реле перегрузки.
На рис. 208 показаны некоторые из возможных вариантов/схем блоки-
рования реле перегрузки с линейными контакторами, обеспечивающие
выполнение поставленного требования.
В схеме (рис. 208, а) подъемная катушка линейного контактора полу-
чает питание при установке контроллера хода КХ в одно из рабочих по-
ложений 1 или 2 через размыкающие (нормально замкнутые) контакты
реле перегрузки РП и блок-контакты реостатного контроллера РКЦ замкну-
тые только в положении Ц После включения линейного контактора его
замыкающими (нормально разомкнутыми) блок-контактами ЛК шунти-
руются контакты РКЦ в результате чего сохраняется цепь питания ЛК
в процессе вращения вала РК (реостатного контроллера).
При перегрузке срабатывает реле перегрузки, размыкаются контакты
РП и выключается линейный контактор. После выключения ЛК якорь
реле перегрузки примет исходное положение, и контакты РП снова замк-
нутся. Однако линейный контактор не включится, так как контакты
РК1 и «Ж будут разомкнуты. Возврат РК в первое положение произойдет
только при нулевом положении контроллера хода КХ (цепь питания при-
вода РК на схеме не показана).
В схеме (рис. 208, б) реле перегрузки имеет удерживающую катушку
УК- При срабатывании реле перегрузки РП его размыкающие блок-кон-
такты выключают цепь питания катушки линейного контактора; одновре-
менно с этим замыкающие блок-контакты включают цепь удерживающей
катушки, при помощи которой якорь реле удерживается в том положении, ,
в -котором он находился в результате перегрузки. Реле возвращается в ис-
ходное положение при установке контроллера хода в нулевое-положение,
в котором удерживающая катушка выключается.
В схеме (рис. 208, в) при срабатывании реле перегрузки РП его кон-
такты размыкаются и удерживаются в разомкнутом состоянии с помощью
механической защелки. Для возвращения реле в исходное положение
необходимо поставить рукоятку контроллера управления XX- в нулевое
положение и нажать кнопку возврата, КВ. Тогда включение электромаг-
344
нита ВК. освободит защелку, и контакты реле перегрузки под действием:
возвратной пружины вернутся в исходное положение.
При наличии нескольких цепей тяговых двигателей реле перегрузки
устанавливают в каждую цепь. В некоторых случаях эти реле имеют общую
контактную систему с защелкой, как в схеме (рис. 208, в).
Для защиты от перегрузок и токов коротких замыканий, кроме реле
перегрузок, выключающих линейные контакторы, применяются автомати-
ческие выключатели, устанавливаемые в общей цепи. Ток отключения авто-
матических выключателей обычно больше, чем ток отключения реле пере-
грузки, а время их срабатывания — меньше суммарного времени сраба-
тывания реле перегрузки и выключения линейных контакторов. Поэтому
при коротких замыканиях обычно срабатывает автоматический выключа-
тель, а при медленно нарастающих перегрузках — реле перегрузки.
Вспомогательные цепи и цепи управления обычно защищают от пере-
грузок и коротких замыканий плавкими предохранителями. На вагонах
метрополитена вспомогательные цепи защищены автоматическим выклю-
чателем, а каждая цепь — плавким предохранителем.
§ 10?. Защита от чрезмерных повышений и понижений
напряжения
Защита от чрезмерного повышения напряжения применяется только
на подвижном составе с рекуперативным торможением. Чрезмерное повы-
шение напряжения получается в том случае, когда во время рекуператив-
ного торможения происходит отключение
потребителей энергии в контактной сети.
Процесс повышения напряжения на гене-
раторе встречно-смешанного возбуждения
пояснен на рис. 209, где кривая 1 по-
казывает зависимость э. д. с. E(Fa) генера-
тора от н. с. при vT — const, а прямая
2 — падение напряжения в цепи обмотки
параллельного возбуждения от н. с. этой
обмотки. При наличии в контактной сети
потребителей энергии э. д. с. Е создается
под действием разности н. с. F3 =	—
—Ди»с. Ее значение
рис. 209. Построение,
показывающее повыше-
ние э. д. с. генераторов
при исчезновения наг-
рузки
Е = UQ + /тгдв.
Если, ток нагрузки контактной сети,
питающейся только через выпрямители,
становится меньше тормозного тока/т, то
это вызывает снижение последнего и уве-
личение FB, Е и Uc. При полном отсутст-
вии потребителей энергии - /т = 0 и F3 =
Причем по мере роста £ (перемещения точки а по кривой 1 вверх)
и, следовательно, роста напряжения контактной сети Uc происходит уве-
личение тока/ш (перемещение точки б по кривой /вверх). Если при этом
не сработает защита, то э. д. с. достигнет значения ЕийКС, определяемого
точкой в.
При высоких скоростях ит значение £макс может достигать величины,
опасной для диэлектрической прочности изоляции и коммутационной
стойкости тяговых двигателей.
Защита от чрезмерного повышения напряжения осуществляется при"
помощи электромагнитного реле максимального напряжения или автомата
напряжения.
Подъемная катушка реле максимального напряжения или автомата
345.
напряжения подключается к зажимам тягового двигателя через добавоч-
ное сопротивление с малым температурным коэффициентом, благодаря
чему уменьшается влияние изменений температуры на сопротивление
цепи и, следовательно, на напряжение срабатывания реле (реле срабаты-
вает при определенной величине н. с. и токе, протекающем через ка-
тушку).
Включение дополнительного сопротивления позволяет, кроме того,
снизить напряжение на катушке реле, что дает возможность выполнить
ее из более толстого провода с меньшим числом витков.
Обычно при срабатывании реле максимального напряжения его кон-
такты замыкают цепь подъемной катушки контактора, включающего цепь
реостатного торможения. Блок-контактами этого контактора производится
последующее выключение цепи линейных контакторов, отключающих тя-
говые двигатели от контактной сети. При отключении большой нагрузки
в контактной сети и мягких характеристик скорость нарастания напряже-
ния может быть весьма большой. Поэтому за время срабатывания реле
максимального напряжения и включения тормозного контактора напряже-
ние на двигателях может достигнуть опасной величины. Для ускорения
процесса включения реостатного торможения иногда реле максимального
напряжения и тормозной контактор объединяют в общий аппарат — авто-
мат напряжения, время срабатывания которого меньше суммарного вре-
мени срабатывания реле и контактора.
По своей конструкции автомат напряжения выполняется, как кон-
тактор с электромагнитным приводом, но с более тщательной регулиров-
кой магнитной системы, что позволяет его рассчитать на достаточно ста- '
бильной ток срабатывания.
При размыкании цепи параллельного возбуждения в обмотке возбуж- -
дения возникает э. д. с. самоиндукции, которая может вызвать значитель-
ное перенапряжение и пробой изоляции. Для защиты от перенапряже-
ния параллельно к обмотке возбуждения подсоединяется разрядное со- •;
противление, способствующее снижению перенапряжения.
Значительное понижение напряжения не представляет опасности для '
электрооборудования, если не принимать во внимание повышения длитель- ,
ности работы мотор-компрессора и повышенную длительность разряда
батареи. Однако последующее восстановление напряжения без предвари-
тельного включения пускового сопротивления может вызвать перегрузку
и круговой огонь на коллекторах двигателей, который в тяжелых случаях
может сопровождаться перебросами дуги на корпус. Для защиты от по- .
добных перегрузок на всех видах электрического подвижного состава 
ставится реле минимального (нулевого) напряжения. Это реле подключа- j
ется к напряжению контактной сети через добавочное сопротивление так >
же. как и реле максимального напряжения. При нормальном напряжении J
якорь реле находится в притянутом состоянии, а при перерыве питания j
или чрезмерном понижении напряжения (обычно менее 50% номинального)
якорь реле отпадает и его контакты выключают линейные контакторы. ;
Кроме того, подается световой, а на троллейбусах еще и звуковой сигна- -?
лы водителю об отпадании якоря реле, т. е. об отсутствии или чрезмерном
снижении напряжения в контактной сети. При восстановлении напряже- •
ния в сети контакты нулевого реле замыкаются, причем включение сило- J
вой цепи линейными контакторами осуществляется во всех схемах автома- ’
тического управления только при полностью введенных пусковых сопро- :
тивлениях.	‘у
§ 104.	Защита от атмосферных перенапряжений J
Атмосферные перенапряжения в контактной сети возникают при пря- -
мом попадании молнии или индуктируются при разряде проходящего .•
заряженного облака над контактной сетью. Физическая сущность этого 
явления такова. В проводах сети скапливаются заряды, знак которых
346	;
противоположен знаку заряда облака; заряды одинакового с облаком
знака уходят в землю. При быстром разряде облака (ударе молнии) заряд
в проводе освобождается и энергия его электрического поля создает две
расходящиеся электромагнитные волны перенапряжения, амплитуда ко-
торых постепенно затухает. Индуктированные таким образом перенапря-
жения значительно меньше перенапряжений, возникающих при прямом
попадании молнии в провод, но они появляются значительно чаще.
Защита от атмосферных перенапряжений осуществляется путем уста-
новки разрядников на опорах контактной сети и на подвижном составе
трамваев.
На троллейбусах защита от атмосферных напряжений не предусмат-
ривается вследствие больших трудностей отвода зарядов в землю. Устрой-
ства для защиты от перенапряжений устанавливаются только в контакт-
ной сети.
§ 105.	Защита от шов утечки
Защита от токов утечки имеет большое значение только для троллей-
бусов, питающихся от контактной сети, в которой один из полюсов (обыч-
но минус) заземлен.
В связи с наличием на троллейбусе двух токосъемников и изоляции
его корпуса от земли пневматическими шинами всякое ухудшение или
повреждение изоляции токоведущих частей вызывает появление на корпусе
некоторого потенциала. В этом случае через человека, стоящего на земле
и касающегося металлических частей кузова, проходит ток утечки, кото-
рый может достигнуть опасной для жизни человека величины. Наиболее
опасны токи утечки в сырую погоду (дождь, снеготаяние, туман и пр.).
Для защиты и предохранения от токов утечки могут применяться
следующие способы:
а)	усиление изоляции электрической проводки и токоведущих час-
тей электрического оборудования;
б)	сокращение протяженности высоковольтной электрической провод-
ки, разветвленной по кузову;
в)	введение в схему сигнализирующих устройств;
г)	введение в схему специальных устройств для отвода токов утечки
через токосъемник и отрицательный контактный провод в землю.
До последнего времени на отечественных троллейбусах применялся
первый способ — усиление изоляции электрической проводки и токоведу- .
щих частей электрического оборудования. Установка электрического
оборудования внутри кузова, а также замена электропроводов марки ПС.
шланговым проводом ПСШ значительно уменьшили опасность от токов
утечки. Желательна сигнализация о появлении опасных токов утечки
троллебуса. Однако до настоящего времени не разработана надежная си-
стема сигналов, которая давала бы возможность своевременно принимать
меры к устранению неисправности и не являлась бы источником дополни-
тельной опасности попадания под напряжение кузова троллейбуса. ,
Важное значение для предупреждения повышенных токов утечки
имеет тщательная и систематическая проверка изоляции токоведущих
частей троллейбуса перед выпуском их на линию.
§ 106.	Защита радиоприема от помех, вызываемых
электрическим оборудованием подвижного состава
Электрическое оборудование подвижного состава во время его работы
служит источником помех для приемных радиоустановок, расположенных
в районе контактной сети. Основными причинами возникновения радио-
помех, создаваемых электрооборудованием, являются: отрыв токосъем-
ников от контактных проводов, резкие изменения тока при включении и
выключении контроллера управления и контакторов силовой цепи, искрение
 347
-ва коллекторах тягового электродвигателя и других электрических машин,
а также действие звуковой сигнализации.
Наблюдения и исследования, проведенные Центральной лабораторией
индустриальных радиопомех и заводом «Динамо» имени С. М. Кирова,
‘показали, что радиопомехи, имеют различный характер, разную частоту
повторения и величину импульсов, зависящих от режима работы оборудо-
вания.
Поле радиопомех, создаваемых городским электрическим транспор-
том, измеряют в диапазоне частот 0,16—150 Мгц на расстоянии 10 м от
источника помех.
Для защиты радиоприема от воздействий, вызываемых работой город-
ского электрического транспорта, Министерством связи СССР установле-
ны предельные допустимые нормы радиопомех (в мкв)у приведенные в
табл. 18.
Таблица 18
______________ Предельные нормы радиопомех (дкэ)	____________
Условия 'измерения	Нормы радиопомех при частоте в Мгц						
	от 150 до 30	. 20	15	10	от 8 ДО 3	от 1.5 до 0,6	от 0,35 до 0,16
На участках без пересече- ний воздушной сети . . .	50	200	100	20	20	50	100
На участках с пересечени- ями воздушной сети . . .	200	50	50	50	50	100	250
-Защита от. излучения радиопомех в основном сводится к предотвраще-
нию их проникновения в контактную сеть. Последняя при этом действует
как антенна передающей радиостанции. Защиту можно разделить на две
группы: общую для всей схемы электрического подвижного состава и
местную, защищающую .отдельные цепи.
В качестве общей защиты служат радиореакторы (индуктивности),
представляющие собой катушки с большим диаметром без стального сер-
дечника. Они устанавливаются на крыше подвижного состава и соединяются
последовательно с токосъемниками. Обычно устанавливают по две-три
катушки и параллельно каждой подключают так называемые подстроеч-
ные конденсаторы. Для токов высокой частоты каждый из таких радио-
реакторов, включенных параллельно с емкостью, представляет собой боль-
шое сопротивление. Он обладает некоторой резонансной частотой ш =—-—
VLC
при которой имеет теоретически бесконечное, а практически очень высокое
сопротивление. Включая последовательно два-три реактора с различными .
резонансными частотами, можно получить высокое значение сопротивлений
для достаточно широкого спектра излучаемых радиопомех.
_В качестве местной защиты параллельно контактам электрических J
аппаратов и якорям электрических машин обычно включают конденсаторы,
последовательно с омическими сопротивлениями (цепи RC). При разрыве ,
дуги на контактах электрического аппарата или искрении на коллекторе
электрической машины возникающий спектр токов высокой частоты замы- ,
кается через конденсаторы и гасится в цепочке RC. С этой же целью обмот- ;
ки добавочных полюсов тяговых двигателей разделяются на две секции .
й включаются симметрично относительно якоря. Эти обмотки действуют .
как радиореакторы, препятствующие выходу в контактную сеть токов вы-
сокой частоты, возникающих при коммутации и искрении щеток.
Практически выбор параметров защитной схемы производится на
основе экспериментального исследования помех, создаваемых электриче- i
ским подвижным составом, при помощи специальных радиотехнических
приборов.
Глава XXVI
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
§ 107. Общие сведения
Схема электрических соединений троллейбуса связывает тяговые элек.т-
; родвигатели с пусковыми сопротивлениями пускорегулирующей -и вспо-
: могательной аппаратурой и должна обеспечивать в необходимой последо-
вательности все операции управления тяговыми электродвигателями.
К схеме электрических соединений предъявляются следующие тре-
с. бования: обеспечение строгой последовательности действия электрических
' аппаратов в соответствии с позицией контроллера управления; предотвра-
щение образования контуров короткого замыкания и так называемых
вредных контуров, по которым происходит возбуждение катушек аппара-
' тов, не предусмотренное данным положением схемы; своевременное дейст-
. ' вне защиты при возникновении короткого замыкания или чрезмерной пе-
! регрузки, чрезмерного пониженного или повышенного напряжения; надеж-
. ное действие вспомогательных устройств: электродвигателей компрессора
и вентилятора, освещения, отопления и т. д.
В общей схеме электрических соединений, как выше указывалось,
могут быть выделены схемы силовой цепи, цепи управления и вспомога-
тельных цепей.
Силовой цепью называется цепь тока тяговых электродвигателей
троллейбуса. В силовую цепь включаются токоприемники, тяговые элект-
родвигатели, силовые катушки и контакты пускорегулирующей аппара-
туры, пусковые сопротивления и силовые провода.
 Часть схемы, называемая цепью управления, состоит из электрических
аппаратов или их элементов и проводов, с помощью которых осуществля-
ется управление контакторами и другими аппаратами силовой цепи. В цепь
< управления троллейбуса включаются контроллеры управления, подъем-
ные катушки контакторов, реле различного назначения, добавочные со-
противления к подъемным катушкам, включающие и выключающие блок-
:	контакты, выключатели, плавкие предохранители, приборы сигнализации
* (зуммер, контрольная лампа) и пр.
К вспомогательным высоковольтным цепям относятся: цепи
-v электродвигателей вспомогательных машин — компрессора, генератора и
вентилятора, предназначенных для обслуживания троллейбуса, цепи
ц электрического освещения, отопления, стеклообогревателей и т.п.
< В зависимости от полноты графического изображения схемы электри-
К ческих соединений троллейбуса подразделяются на принципиальные, мон-
тажные и, в некоторых случаях, полумонтажные.
l Принципиальные схемы дают наглядное представление о
L взаимодействии тяговых электродвигателей, пускорегулирующей и защит-
k ной аппаратуры, а также о взаимной связи между отдельными катушками
I контакторов, проводов и блок-контактами аппаратуры, всоответствии с
положением контроллера управления.
Полные монтажные схемы строятся с учетом принятой ком-
поновки электрооборудования и его расположения на троллейбусах.
При построении полумонтажных схем учитывают только
компоновку электрооборудования на соответствующих панелях или в ящи-
k ках и не принимают во внимание его расположение на троллейбусе.
Г Основные условные обозначения, применяемые в схемах силовой цепи
г (включая цепь параллельного возбуждения), цепи управления и вспомога-
тельных цепей троллейбусов, приведены в Приложении.
L. Схема силовой цепи и цепи управления обычно изображается в состоя-
349
нии, соответствующем отсутствию тока, т. е. в выключенном положении.,
Индивидуальные контакторы и их блок-контакты в принципиальных схе-
мах, как правило, также изображаются в выключенном состоянии.
Около обозначения плавких предохранителей иногда указывается
величина тока, на которую они рассчитаны.
Существует большое количество различных схем электрических соеди-
нений для троллейбусов. По типу применяемых тяговых электродвига-
телей и по виду торможения они разделяются на следующие группы:
а)	схемы с тяговыми электродвигателями с последовательным возбуж-
дением без применения электрического торможения;
б)	схемы с тяговыми электродвигателями с последовательным возбуж-
дением с применением реостатного торможения;
в)	схемы с тяговыми электродвигателями со смешанным возбуждением
с применением рекуперативного и реостатного торможений.
По принципу управления различают схемы: а) с неавтоматической
системой управления и б) с автоматической системой управления.
В троллейбусах, эксплуатируемых в СССР, применяются главным
образом электрические схемы группы в и на некоторой части троллейбусов,
приобретенных в Чехословацкой Республике и сочлененных троллейбусах
типов ТС-1 и ТС-2, — электрические схемы группы б. В городах СССР
нашли применение троллейбусы как с неавтоматической, так и автомати-
ческой системами управления.
Ниже приведены принципиальные электрические схемы, применяемые
на троллейбусах, эксплуатируемых в СССР.
§ 108. Электрическая схема серийного троллейбуса МТБ-82Д
с тяговым электродвигателем смешанного возбуждения
и с неавтоматическим управлением
Современные троллейбусы, использующие рекуперативное и реостат-
ное торможение, имеют различные электрические схемы. В качестве пер-
вого примера рассмотрим электрическую схему-троллейбуса типа МТБ-82Д.
Троллейбус МТБ—82Д оборудован тяговым электродвигателем ДК-202Б
со смешанным возбуждением и часовой мощностью 78 кет.
Система управления — неавтоматическая, с индивидуальными электро-
магнитными контакторами, управляемыми при помощи контроллера управ-
ления. Система управления и схема электрических соединений обеспечива-
ют: а) пуск троллейбуса при ступенчатом выведении пусковых сопротивле-
ний; б) экономическое регулирование скорости движения путем изменения
тока в параллельной обмотке возбуждения двигателя; в) рекупера-
тивное торможение от максимальной скорости до скорости примерно
25 км/ч; г) реостатное торможение от максимальной скорости до скорости
7 км/ч. Пусковые и тормозные характеристики показаны на рис. 210.
Пуск тягового электродвигателя производится контроллером управ-
ления с приводом от правой педали. Контроллер имеет одиннадцать нефик-
сированных позиций. При нажатии педали контроллера от первой до восьмой
позиции выводятся пусковые сопротивления; при дальнейшем переме-
щении педали от восьмой до одиннадцатой позиции производится ослабле-
ние поля путем введения сопротивления в цепь параллельной обмотки
электродвигателя, в результате чего повышается скорость движения трол-
лейбуса. Рекуперативное торможение наступает при обратном перемещении
педали контроллера на позициях с десятой на восьмую..
Для управления реостатным торможением служит левая тормозная
педаль. В начале хода педали происходит только реостатное торможение
(две нефиксированные позиции), а при дальнейшем нажатии на педаль
приводится в действие пневматический тормоз. В процессе реостатного
торможения тяговый электродвигатель работает как генератор встречно-,
смешанного возбуждения, нагруженный пусковыми сопротивлениями.
350
На рис. 211, а приведена принципиальная электрическая схема трол-
лейбуса МТБ-82Д.
* Перед пуском троллейбуса включается цепьмотор-компрессора и авто-
матический выключатель АВ. При включении выключателей цепи управ-
ления ВУ получит питание катушки реле напряжения PH через размыка-
ющие блокировки PM, R5 и S9. После срабатывания PH замыкаются его
контакты, подготовляя включение цепи подъемной катушки линейного
контактора LB1.
На первой позиции контроллера управления замыкаются его контакты
6, 10 и 9. При этом образуется цепь через контакт 6 контроллера, контакт
КТ1 тормозного контроллера, размыкающую блокировку контактора В,
подъемную катушку линейного контактора LB1, замкнутые контакты
реле PH и РМ.
Кроме того, контактом контроллера 10 через размыкающие блокиров-
ки контакторов В и R5 замыкается цепь подъемной катушки контактора
LB2. В результате этого контакторами LB1 и LB2 тяговый электродвига-
тель подключается к сети через полное сопротивление пускового реостата,
равное 3,808 ом. Ток в силовой цепи проходит при этом от токоприемника
Т1 через замкнутый контактор LB1, катушку реле максимального тока
РМ, контакты реверсора, якорь тягового электродвигателя	кон-
такты реверсора	обмотку последовательного возбуждения двига-
теля, все пусковое сопротивление, замкнутый контактор LB2 и автомати-
ческий выключатель АВ к токоприемнику Т2. Через замкнутый контакт
351
Рис. 211; Принципиальная электрическая схема троллейбуса
контроллера 9 получает питание цепь подъемной катушки контактора S9.
Благодаря включению контактора S9 пуск тягового электродвигателя на
.позиции 1 происходит при частично, ослабленном поле возбуждения; при
этом в цепь обмотки параллельного возбуждения двигателя включается
сопротивление 299 ом.
На позиции 2 контроллера КХ контактом 7 замыкается цепь подъем-
ной катушки контактора S7, при включении которого из цепи обмотки па-
раллельного возбуждения двигателя выводятся две ступени регулировоч-
ного сопротивления; включенным остается только постоянное сопротив-
/ ление 11 ом.
Ослабление поля возбуждения тягового электродвигателя на позиции
1 и последующее усиление его на позиции 2 повышают плавность пуска трол-
лейбуса. Кроме того» использование ослабленного поля на позиции 1 умень-
шает усилие, воздействующее на тяговую передачу, в момент трогания'
троллейбуса с места. При дальнейшем перемещенйи педали контроллера
до позиции 8 включительно замыкаются и размыкаются контакты контрол-
лера 1, 2, 3, 4, 5, 8 и 10 в последовательности, определяемой разверткой
кулачкового вала, и соответственно включаются и выключаются контак-
торы КЦ R2, КЗ, R4, R5, S8 в последовательности, указанной в таблице
Замыкания контакторов (рис. 211, б).
В процессе перехода с одной позиции контроллера на последующие
постепенно выводятся ступени пускового сопротивления. На позиции 8
контроллера хода включением контактора R5 выводится все пусковое
сопротивление, и тяговый электродвигатель начинает работать, по автома-
тической характеристике с максимальным полем параллельного возбуж-
дения (ток возбуждения 3,5 а). Эта позиция является первой безреостатной.
Однако длительное движение троллейбуса на позиции 8 не рекомендуется •
из-за возможности перегрева параллельной обмотки тягового электродви-
гателя, питаемой полным током возбуждения.
При перемещении педали контроллера с позиции 8 до 11 размыкаются
последовательно контакты контроллера 7, 8 и 9, что приводит к выключе-
нию контакторов S7, S8, S9, увеличению сопротивления и уменьшению
тока в цепи обмотки параллельного возбуждения двигателя в такой после-
довательности: 3,5; 2,1; 1,05 и 0,34 а, в результате чего скорость движе-
ния троллейбуса повышается. Позиции с 8 по 11 используются для ходо-
вых скоростей, и продолжительность движения троллейбуса на них не
ограничена.
1 п ; Рем. им	3 3“ § С5	LB1	LB2	R1	RZ	R3	Ri	RS	57	S8	59	в	Сопротивление, on	
													пусковое	шунто- вое
|	’ е°х	1	X	X								X		3, 8 о&	229
	?	X	X						X		X		3,808	//
	3	X	X	X					X		X		2,388	11
	у	X	X	X		><			X		X		1,588	11
	5	X				X	X		X		X		0,	11
	6	X			X		X		X		гх		0,Ц9	11
	7	X			X	X	X		X		X		0,172	11
	В	X						X	X	X	X		0	11
	я	X						X		X	X		0	Р4
	10	X						X			X		0	!99
	11	X						X					0	1339
[Торю-!	1											X	3,026	—
	?									X		X	3,026	9ч
	3								X	X		X	3,026	11
МТБ-82Д и таблица замыкания контакторов
12 И. С. Ефремов
353 ‘
При перемещении педали контроллера в обратном направлении от 8
позиции 11 к 8 замыкаются последовательно контакторы S9, S8, 87 и соот- д
ветственно усиливается ток в параллельной обмотке возбуждения тягового 1
электродвигателя. Усиление поля возбуждения приводит к возрастанию
э. д. с. электродвигателя и переходу на генераторный режим с отдачей ;
энергии в сеть, т. е. на рекуперативное торможение. На позиции 8 тормоз- j
ной эффект достигает максимальной величины. Далее в процессе рекупёра-
тивного торможения ток в якоре электродвигателя будет уменьшаться ;
вследствие понижения скорости, и рекуперация прекратится при скорости, j
близкой к 25 км/ч. При дальнейшем снижении скорости э. д. с. генератора *
станет меньшей, чем напряжение сети, и электродвигатель автоматически i
перейдет на тяговый режим.	'	J
Таким образом, используя позиции от 8 до 11, водитель может полу- i
чить необходимую скорость движения. При обратном перемещении педали д
контроллера с позиции 8 до 2 система управления остается в положении, j
соответствующем позиции 8. Это достигается тем, что контактор R5 остает-  i
ся все время включенным до возвращения педали контроллера в нулевое
положение, поскольку питание его подъемной катушки осуществляется '(
помимо контакта 5 контроллера через собственную замыкающую блокиров- j
ку. Поэтому при возвращении педали контроллера пусковое сопротивление
не вводится в цепь тягового электродвигателя. Такое устройство исключа- (
ет возможность возникновения опасных для двигателя повышений напря-
жения при обратном движении педали контроллера в процессе рекуперации.
Для получения реостатного торможения водитель нажимает левую
(тормозную), педаль, воздействующую на привод тормозного контроллера. <
Тормозной контроллер имеет одну подготовительную позицию и две тор-
мозные.
На подготовительной позиции 1 размыкается контакт КТ1, после чего
замыкается контакт КТ 4 тормозного контроллера. При размыкании кон- :
такта КТ1 разрываются цепи питания катушек линейного контактора »
LB1 и всех реостатных контакторов. При замыкании контакта КТ4 по-
лучает питание подъемная катушка контактора В, который, замыкаясь, (
включает цепь якоря двигателя на постоянное тормозное сопротивление ;
3,026 ом. Цепь параллельного возбуждения двигателя на этой позиции J
отключена от сети.	t	~ j
На тормозной позиции 2 замыкается контакт КХ8 в цепи питания под- J
емкой катушки контактора 88, при включении которого образуется схема
реостатного торможения с встречно-смешанной характеристикой и ослаблен- т
ным полем параллельного возбуждения генератора (сопротивление в цепи .3
обмотки параллельного возбуждения составляет при этом 94 ом).	,Л
На третьей позиции тормозного контроллера ’ замыкается контакт
КТ2 в цепи питания подъемной катушки контактора 87. Этим осуществля- J
ется реостатное'торможение при полном поле параллельного возбуждения - |
(сопротивление в цепи .обмотки параллельного возбуждения снижается J
до И ом) до скорости около 7 км/ч. Для полной остановки троллейбуса (1
водитель дальнейшим нажатием на тормозную педаль вводит в действие |
механический тормоз.	1
Перед применением-реостатного торможения педаль контроллера хода я
необходимо поставить в нулевое положение^ Если нажать на тормозную 4
педаль, когда контроллер находится на одной из ходовых позиций, то кон- ?
тактами КТО размыкаются цепи катушек линейных и реостатных контак-
торов, что приведет к их выключению.
При повышении напряжения в сети или на зажимах тягового электро- . . 5
двигателя, работающего в генераторном режиме, свыше. 750 в срабатывает  •
реле максимального напряжения РМН, контакты которого замыкают цепь
подъемной катушки тормозного контактора В, который своей нормально <
закрытой блокировкой разрывает цепь линейного контактора LB1 и осталь- J
ных контакторов, а нормально открытой блокировкой шунтирует контакты j
354
реле РМН, а результате чего питание подъемной катушки контактора В
поддерживается независимо от положения контактов реле. При замыка^
нии контактора В образуется схема реостатного торможения, при которой
тяговый электродвигатель замыкается на постоянное тормозное сопротивле-
ние 3,026 ом.
Тяговый электродвигатель имеет двухполюсную защиту от перегрузки.
Со стороны токоприемника Т2 установлен автоматический выключатель
АВ типа АВ-1Б-2, разрывающий силовую цепь при токе свыше 450 а.
Со стороны токоприемника Т1 установлено реле/максимального тока РМ,
срабатывающее при токе свыше 350 а, которое своими контактами 12-Т2Б
разрывает цепь подъемных катушек линейного контактора LB1 и нуле-
вого реле PH. Наличие блокировок реле PH и контакторов S9 и R5 по-
зволяет вновь включить контактор LB1 после срабатывания реле РМ лишь
по возвращении педали контроллера в нулевое положение и последующей
установки ее на позицию 1.
При сходе токоприемника с контактного провода во время движения
троллейбуса или исчезновения напряжения в сети якорь реле PH отпадает
и своими контактами замыкает низковольтную цепь зуммера, который сиг- .
нализирует водителю о необходимости немедленной остановки троллейбуса
механическим тормозом. Сигналом водителю об отрыве токоприемника от
контактного .провода служит также погашение неоновой лампы.
При электрическом (рекуперативном или реостатном) торможении за-
гораются две низковольтные лампы под красными стеклами, размещенные
в фонарях стоп-сигналов, на задней стенке троллейбуса. Свет этих ламп
предупреждает водителей идущего сзади транспорта о торможении трол-
лейбуса.
Лампы включаются контактами дифференциального реле стоп-сиг- ‘.
налов РСС, имеющего две обмотки (катушки PCCI и PCCII). Последова-
тельная обмотка реле РСС включена параллельно последовательной обмот-
ке электродвигателя, а параллельная обмотка реле подключена к иапря*
жению сети (последовательно с катушкой реле РМН и добавочным сопро-
тивлением 4200 ом).  При генераторном режиме направление н. с. обеих
обмоток реле РСС совпадает. Когда ток в обмотке реле, включенной па-
раллельно последовательной обмотке возбуждения тягового электродви-
гателя, достигает определенной величины, реле срабатывает, и стоп-сигналы
выключаются.
На ‘ троллейбусе МТБ-82Д установлен электродвигатель компрессора
ДК, пуск которого осуществляется специальным выключателем ВК. В про-
цессе работы электродвигатель компрессора периодически включается и
выключается автоматическим регулятором давления АК. при достижении
соответственно нижнего и верхнего пределов давления сжатого воздуха
в пневматической системе. Цепи отопления, освещения и стеклообогрева*
телей включаются пакетными выключателями со стороны обоих полю-
сов. .
Пассажирское помещение троллейбуса освещается 14. плафонами
С31-С44, в каждом из которых установлены электролампы трамвайного
типа 120 а, 60 ет с цоколем «Сван нормальный». Лампы освещения соединены
.в три группы: в двух группах сосредоточено по пять ламп, а третьей труп- .
пе — четыре лампы; пятая лампа помещена в фонаре освещения номера
/Маршрута. Каждая группа из пяти ламп, включенных последовательно,
присоединяется к сети напряжением 550 в. Две группы ламп освещения
защищаются двумя общими плавкими предохранителями и снабжены
двумя пакетными выключателями. Третья группа ламп имеет свою пару
плавких предохранителей и выключателей.
Для отопления пассажирского помещения в троллейбусе установлены
-шесть электрических печей НЗ-Н8 мощностью по 0,5 кет каждая, соеди-
ненные в две группы, по три печи в каждой. Группа из трех печей, соеди-
ненных последовательно, включаются в сеть при напряжении сети 550 в;
12*	-	.355
каждая печь рассчитана на-напряжение 184 в. В цепи каждой группы пе-
чей имеется два отдельных выключателя и плавкий предохранитель.
Передние стекла кабины водителя предохраняются от замерзания в
зимнее время двумя электрическими стеклообогревателями Н1 и Н2, пред-
ставляющими собой трубчатые электронагреватели ТЭН. Номинальная
мощность ТЭН 300 вт, напряжение 275 в. Оба стеклообогревателя соеди-
няются последовательно и включаются в сеть напряжением 550 в параллель-
но второй группе печей.
Вспомогательные цепи защищаются предохранителями трубчатого
типа с плавкими вставками.
Для защиты радиоприема от помех в схеме имеются радиореакторы
PPI, РР2, ДЦУ, блок конденсаторов БК. Кроме того, параллельно кон- ,
тактам и катушкам в схему управления поставлены конденсаторы и цепи
КС, показанные штрихом.	,
§ 109.	Электрическая схема троллейбуса ЗИУ-5 с тяговым
электродвигателем смешанного возбуждения и с автоматической
системой управления
На троллейбусах ЗИУ-5, выпускаемых отечественной промышлен-
ностью с тяговыми электродвигателями смешанного возбуждения ДК-207А,
осуществлена электрическая схема, обеспечивающая получение следующих
режимов работы:
а)	нормальный автоматический пуск под контролем реле ускорения;
б)	повторный пуск после выбега при ослабленном поле;.
в)	служебное реостатное торможение;
г)	рекуперативное торможение.	-
Указанные .режимы работы задают при помощи контроллера управле-
ния КВП, который имеет шесть рабочих положений, кроме нулевого.
Автоматический пуск с остановки под контролем реле ускорения. Авто-
матический пуск осуществляется при помощи группового реостатного конт- 
роллера РК, состоящего из восьми кулачковых элементов силовой цепи без
дугогашения и 17 кулачковых элементов цепи управления. Реостатный
контроллер, имеющий 16 позиций, ’ приводится во вращение от серводви- 
гателя. Пусковые и тормозные характеристики троллейбуса приведены на
рис. 212.
На рис. 213 приведена электрическая схема силовой цейи троллей-
буса ЗИУ-5, а на рис. 214 — принципиальная схема цепей управления.’
На рис. 215 показана монтажная схема с разверткой группового реостат-
ного контроллера типа ЭКГ-11 А-1 и контроллера цепей управления
КВП-20Б.
При включении силовой цепи (см. рис. 213, а) ток проходит от токо-
приемника Т1, через радиореакторы РРЗ и РР1, шунтированные конден-
саторами, линейный контактор ЛК1, силовую катушку реле тока РМ. •
пальцы реверсора Т18—Я, якорь тягового электродвигателя Д—ЯЯ, паль- j
цы реверсора ЯЯ—К, катушки последовательного возбуждения полюсов j
К—КК. силовые катушки реде выбега Рвыб/, реле ускорения РУ1, тормоз- j
ное сопротивление Рю—Хь пусковые сопротивления Pi—Р2 и Р2—Рз,	«
линейный контактор ЛК2, автоматический выключатель АВ, радиореак- d
тор РР2, шунтированный конденсатором, радиореактор РРЗ и токосъем- 1
ник Т2.	J
При установке педали контроллера в маневровое положение кулачко- 1
вый элемент КХ7(М-5)* (рис. 214) включает цепь катушки реле времени .1
РВ1, при замкнутом контакторе КВ цепи двигателя-вентилятора ДВ.
Контакты РВ1 замыкают после этого цепь йатушек линейных контакторов
* В скобках указаны позиции, на которых замкнут данный кулачковый элемент.
356
ЛК.1, ЛК.2 и промежуточного реле РП, включающего цепь питания обмотки
«вперед» серводвигателя; другая пара контактов РВ1 замыкает цепь ка-
тушки контактора Ш1.
Одновременно через КХ1(М) подается питание на серводвигатель СД
и катушки реле времени РВ2 и стоп-реле СР.
На первой позиции силовая цепь контакторами ЛК1 и ЛК2 подключает-
ся к контактной сети последовательно с пусковым сопротивлением и до-
полнительным сопротивлением Р10—Pit обеспечивающим уменьшение
ударного момента в тяговой передаче при выборе люфтов; сопротивление
Р10—Р{ замыкается на второй позиции контактором 9, включаемым от
блокировки РХ2-Х-16.
На второй позиции размыкается также кулачковый элемент PKJ (25—
23), ток в катушках стоп-реле СР и реле времени РВ2 прерывается, и
цепь якоря серводвигателя отсоединяется от источника питания. В этом
случае размыкающие контакты СР закорачивают якорь серводвигателя,
а реле времени РВ2, кроме того, через определенный промежуток времени
357
Рис. 213. Силовая схема троллейбуса ЗИУ-5
Рис. 214. Схема управления троллейбуса ЗИУ-5
Рве. 215. Монтажная схема с разверткой реостатного контроллера ЭКГ-1
(а) и контроллера цепей управления КВП-20Б (б)
размыкает цепь обмотки возбуждения СД. Наличие реле времени (РВ2) обес-
печивает_сохранение цепи возбуждения серводвигателя на время заторма-
живания его якоря.
На второй' позиции реостатного контроллера, являющейся маневро-
вой, кроме включения контактора 9, замыкается также контактор 1 реостат-
ного контроллера, в результате чего сопротивление Pt—Pz включается
параллельно цепи сопротивления Р{—Pi—Рь—Р5—Р,—Р8. На этой же
позиции вследствие увеличения тока в последовательной цепи возбужде-
ния включается реле выбега Рвыб.
При переводе педали контроллера управления из маневрового в пер-
вое положение .через кулачковые элементы КХ2(1) и РК1-11(26—23) по-
лучают питание катушки реле СР, РВ2 и якорь СД реостатного контролле-
ра. Дальнейшее вращение серводвигателя будет происходить под контролем
реле ускорения; при ’ этом пусковые сопротивления будут переклю-
чаться в последовательности, определяемой таблицей включения контак-
торов (рис. 213,6). Отпадание якоря РУ происходит после уменьшения
тока в силовой цепи до определенного значения, .на которое оно отрегули- |
ровано. В результате отпадания якоря РУ восстанавливается цепь 32—35 i
питания якоря СД и выключается цепь 35—48 закорачивания СД. В про- |
межутке между позициями реостатного контроллера замыкаются его ку-.
лайковые элементы РК-М и возбуждается подъемная катушка реле уско-
рения РУП\ якорь РУ поднимается, размыкая контакты РУ (33—-35) и
замыкая контакты РУ(35—48). При приближении к фиксированной по-
зиции РК-М размыкается, и цепь питания подъемной катушки РУII пре-
рывается. Якорь реле ускорения остается при этом притянутым под
действием возросшего тока в силовой катушке реле ускорения РУ1 в
результате выключения секций пусковых сопротивлений.
После размыкания РК-М замыкается кулачковый элемент РК-Н,
в результате чего по цепи 35—48—6 создается короткозамкнутый контур
якоря серводвигателя СД при сохранении магнитного потока, что ведет
к его затормаживанию до очередного снижения тока в цепи тягового
двигателя и отпадания якоря РУ.
На третьей позиции реостатного контроллера замыкается кулачковый
• элемент РКЗ-4(20—18) и через контакты КХ10(М-1) или РК.З--12 полу-
чает питание катушка контактора Ш4. Одновременно через контакты
PK3—13 включается катушка контактора ШЗ. Контактор Ш4, включаясь,
шунтирует все сопротивления в параллельной цепи тягового электродви-
гателя, и пуск, начиная с третьей позиции РК, происходит при полном
поле параллельного возбуждения. Замыкающая блокировка контактора
ШЗ шунтирует контакты реле выбега Рвыб и кулачковый элемент РКЗ-4, в ре-
зультате чего, последующее их выключение не прерывает цепи питания
провода 18. Одновременно на третьей позиции через блокировки РКЗ+14
я контактор 9 включается катушка, контактора Ш2.
На двенадцатой позиции РК замыкается контактор 8 реостатного
контроллера, замыканием которого завершается вывод всех пусковых
сопротивлений силовой цепи и достигается ходовая позиция при полном
поле тягового электродвигателя. На этой же позиции размыканием кулач-
кового элемента PK1-U прерывается питание якоря серводвигателя ре-
ле СР. Контакты реле СР(35—48) замыкаются, затормаживая СД.
При установке педали контроллера управления во второе положение
получают питание СР, РВ2 и якорь СД через кулачковые элементы КХЗ(2)
и РК1+12.
После поворота вала реостатного контроллера до тринадцатой пози-
ций он снова останавливается вследствие размыкания кулачкового эле-
мента РК1-г12. Одновременно в результату размыкания РКЗ~12 выключа-
ется контактор Ш4 и получается второе ходовое положение с первой сту-
пенью ослабления поля.
При установке педали контроллера управления в третье положение
361
возобновляется питание катушек реле РВ и СР и якоря СД через кулачко-
вые элементы КХ5(3) и PKl-v-13.
При достижении четырнадцатой позиции реостатный контроллер оста-
навливается вследствие размыкания кулачкового элемента РД1-~13. Одно-
временно размыканием PK3+13 выключается контактор 1113 и осуществля-
ется переход на третье ходовое положение при второй ступени ослабле-
ния поля.
При установке педали контроллера^управления в четвертое положе-
ние замыкается кулачковый элемент Кр4(4), обеспечивается питание СД,
и.вал РК вращается до пятнадцатой позиции, на которой вследствие раз-
мыкания элемента PK3-i-14 выключается контактор U12, в результате
чего осуществляется переход на четвертое ходовое положение.
При установке педали контроллера управления в пятое , положение
замыкается кулачковый элемент КХ6(5)\ питание СД и вращение вала
РК заканчивается на шестнадцатой позиции, где он останавливается
вследствие размыкания PKl-rlS. Одновременно в результате размыкания
выключается контактор 1111 и достигается пятая ходовая сту-
пень при максимальном ослаблении поля.
Контакты РКЗ-—11 в проводах 25—26 обеспечивают завершение рео-
статного пуска (поворот вала РК на двенадцатую позицию) даже в том
случае, если водитель вернет контроллер управления на маневровую (М}
позицию до окончания реостатного пуска. Этим предохраняются пусковые
сопротивления от излишнего перегрева, который мог бы иметь место
при неправильном действии водителя.
Возвращение педали контроллера управления в нулевое положение
приводит к размыканию всех кулачковых элементов КХ. При этом вначале
отключается только контактор 9, и в цепь тягового двигателя вводится
сопротивление —Р{. Затем с выдержкой времени отпадает якорь реле
времени РВ1, отключаются линейные контакторы ЛК1 и ЛК2 и реле РП,
а также контакторы 1111, Ш2, ШЗ, Ш4 (если последние были включены).
Предварительное введение сопротивления до выключения ЛК1 и ЛК2
предотвращает резкий толчок при полном прекращении тяговой силы и.
облегчает дугогашение. линейных контакторов. Вследствие отпадания яко-
ря реле РП разрывает цепь обмотки возбуждения вперед и замыкает цепь-
обмотки возбуждения назад. Катушки РВ, СР, обмотка якоря СД при
этом получают питание через размыкающие блок-контакт ЛК2(5—22) и
кулачковый элемент РК2-т~16 (22^-23), что обеспечивает возврат вала
РК на первую позицию. При переходе на нее на первой позиции размыкает-
ся кулачковый элемент РК2~ 16(22-—J23), выключается катушка СР и
затормаживается вал РК.	.
Величина пускового ускорения троллейбуса зависит от величины
перемещения пусковой педали. На первой позиции контроллера хода
замкнуты кулачковые элементы КХ8(М-1) и КХ12(М-2) и по подъемной
катушке реле ускорения (РУП}, которая используется в качестве регу-
лировочной, протекает максимальный ток. В этом случае ток регулирова-
ния ускорения получается минимальным. На второй позиции КХ размы-
кается кулачковый Элемент КХ8(М-1), ток в катушке РУН уменьшается,
а ток регулирования реле ускорения соответственно увеличивается. На
третьей позиции КХ размыкается кулачковый элемент КХ12(М-2), и
ток регулирования реле ускорения становится максимальным, соответству-
ющим ускорению 1,3—1,4 м/сек2.	,
Повторный пуск после выбега при ослабленном поле. Для исключения
рекуперативного торможения во время повторного пуска троллейбуса при
скорости, большей 25 oi/ч, установлено реле выбега. В схеме ЗИУ-5 при-
менено токовое реле с двумя катушками на общем сердечнике. Катушка
Рвы&1 (см. рис. 213, а) включена в цепь якоря тягового двигателя, а катушка
Рвыб/7 через добавочное сопротивление ДС4 и ЛК2 получает питание от
контактной сети. Во время пуска при скорости, меньшей 25 км/ч, Рвыбсра-
362	...
батывает и своими контактами в проводах 9—20 через блокировки РКЗ-4,
РКЗ-12 и РКЗ-13 включает контакторы ШЗ и Ш4. Пуск происходит при
полном поле. Если же скорость больше 25 км/ч, то на третьей и четвертой
позициях РК реле выбега не срабатывает и контакторы ШЗ и Ш4 не вклю-
чаются. В этом случае пуск происходит при ослабленном поле тяговых
двигателей.
Блокировка РК.14-Т-16 в проводах 9—18 служит для восстановления
цепи питания катушек контакторов ШЗ и Ш4 после завершения пуска на
четвертом или пятом положении контроллера управления с последующим
возвратом его во второе или первое положение.
Служебное реостатное торможение. В схеме троллейбуса ЗИУ-5 пре-
дусмотрены три ступени реостатного торможения, управление которым
производится при прмощи тормозной педали.
При нажатии на тормозную педаль размыкается контакт КТ0(13—7)
(см. рис. 214) тормозного контроллера. Если при этом педаль контроллера
Хода находится в рабочем положении, т. е. замкнут КХ7(М-5), то размы-
кание контакта ХТ0(13—7) разорвет цепь катушек линейных контакторов
ЛК1, ЛК2, в результате чего тяговый электродвигатель отключается.
Вал реостатного контроллера в этом случае из любого положения начи-
нает возвращаться на первую позицию.	'
На первой реостатной тормозной позиции замыкается контакт ХТ1-т~
-т-3(5—15) и получает питание подъемная катушка тормозного контактора
Т, который замыкает цепь якоря тягового электродвигателя на тормозное
сопротивление Pi—Рю.
Одновременно подводится питание к катушкам контакторов Ш1 и Ш2,
включением которых достигается первая ступень параллельного возбужде-.
ния тягового электродвигателя, работающего в режиме генератора сме-
шанного возбуждения. Н. с. обмотки последовательного возбуждения при
этом вычитается из н. с. параллельного возбуждения.
При переводе тормозной педали на вторую позицию включается кон-s
такт КТ2-3(5—19), замыкающий цепь питания катушки контактора ШЗ,
в результате чего увеличивается ток цепи параллельного возбуждения и,
следовательно, тормозная сила.	7
На третьей тормозной позиции замыкается контакт КТЗ(5—21), через
который .питается катушка контактора Ш4\ эта ступень соответствует мак-
симальному току параллельной обмотки возбуждения и наибольшей вели-
чине тормозной силы7.	'
При дальнейшем, перемещении тормозной педали вводится в действие
пневматический привод механического тормоза, накладываемого на рео-
статный — электрический.
В эксплуатации весьма часто во время стоянки троллейбуса тормоз-
ная педаль удерживается в нажатом состоянии (при сохранении питания
от сети обмотки параллельного возбуждения тягового электродвигателя),
в результате чего возникает опасность ее перегрева. Во 'избежание этого
в цепи последовательного возбуждения установлено реле максимального
тока РМТ, которое срабатывает при токе в якоре ниже 25 а и размыкани-
ем своего контакта вызывает-выключение катушки контакторов Ш4 и ШЗ.
Размыкание контакторов Ш4 й ШЗ приводит к увеличению сопротивления
цепи параллельного возбуждения и снижению тока /ш с 3,16 до 1,5 а.
Рекуперативное торможение. Рекуперативное торможение в рассмат-
риваемой схеме осуществляется благодаря наличию независимого источни-
ка питания параллельного возбуждения тягового электродвигателя посте-
пенным повышением тока параллельного возбуждения путем перевода
педали контроллера управления XX с пятого на Второе или первое положе-
ние (при переводе педали контроллера управления с пятого на четвертое
и третье положения в схеме ничего не меняется). На втором положении
педали контроллера управления при замыкании ХХ11(М-2) включается
контактор ШЗ и повышается ток параллельной обмотки возбуждения, в
363
результате чего появляется тормозной эффект. При переводе педали конт-
роллера управления в первое положение замыкается кулачковый элемент
КХ10(М-1), включая контактор Ш4. В результате этого создается тормоз-
ной режим при небольшом токе в параллельной обмотке возбуждения.
Рекуперативное торможение даже при максимальном возбуждении при
= 550 в возможно лишь при скорости движения троллейбуса не менее
25 км/ч и при наличии на линии потребителя. При переводе педали контрол-
лера управления с пятого на второе или первое положение вал реостатного
контроллера РК остается на шестнадцатой позиции и, следовательно, пус-
ковые сопротивления выведены из цепи. Осуществление рекуператив-
ного торможения непосредственно после выбега возможно нажатием на
кнопку РЛС, которая подготавливает замыкание цепи подъемных ка-
тушек контакторов ШЗ и Ш4, минуя контакты реле выбега.
Защита электрооборудования. При незначительном потреблении тока
на линии переход на рекуперативное торможение может вызнать значитель-
ное повышение напряжения. Для защиты тягового двигателя и электро-
оборудования силовой цепи от повышенного напряжения в рассматривае-
мой схеме предусмотрено реле максимального напряжения РМН (см.
рис. 213, а), которое срабатывает при Uc = 725 в и своими размыкающими
контактами выключает цепи подъемных катушек линейных контакторов.
JIKJ, ЛК.2 и промежуточного реле РП, а замыкающими контактами
включает цепь катушки тормозного контактора Т. В результате этого
происходит переключение схемы на режим реостатного торможения.
В электрической схеме троллейбуса ЗИУ-5 предусмотрены также ну-
левая защита и защита от перегрузки. При срабатывании нулевого реле PH
или реле тока РТ выключаются J1KJ, J1K2 и РП. Повторное включение
этих аппаратов возможно лишь при постановке ходовой педали контролле-
ра в нулевое положение с последующим возвращением вала реостатного
контроллера на первую позицию, на которой замыкается кулачковый
элемент РК1-2(5—9).
Защиту тягового электродвигателя и пускорегулирующей аппаратуры
от значительных перегрузок и токов короткого замыкания осуществ-
ляет также автоматический выключатель АВ типа АВ-1Б-1.
Вспомогательные цепи. На троллейбусе установлены два вспомога-
тельных высоковольтных электродвигателя: один для привода компрессора,,
второй для привода вентилятора и низковольтного генератора. Цепи управ-
ления, освещения и сигнализации, а также электродвигатели дверных ме-
ханизмов получают питание от генератора типа Г-732 и аккумуляторной
батареи.
§ 110. Электрическая схема сочленённого троллейбуса ТО-2,
с автоматическим управлением
На этом троллейбусе установлены два тяговых двигателя типа ДК-207Б
последовательного возбуждения мощностью по 100 кет каждый при а —
= 50%. Система управления автоматическая.
Выведение пускотормозных сопротивлений и последние две ступени .
ослабления поля* осуществляются реостатным контроллером РК с серво-
двигательным приводом. Контроллер имеет 12 позиций и состоит из 14-
силовых кулачковых элементов типа КЭ-41, 11 блокировочных, типа КЭ-42
и одного переключающего элемента, образующего контакты РКМ1 и РКМ2.
Используются оба направления поворота вала РК. При повороте вала'
РК «вперед» происходит пуск при последовательном соединении, а при
возврате «назад» — пуск и ослабление поля при параллельном соеди-
нении двигателей.
•'Первая ступень ослабления поля осуществляется при помощи двухполюсного'
контактора типа КПД-121 (в схеме Ш1-2).
364
Переключение тяговых двигателей с последовательного на параллель-
ное соединение осуществляется индивидуальными контакторами (С, П1 и
П2) типа КПД-113. Переключение схемы с двигательного режима на тор-
мозной также осуществляется индивидуальными контакторами (ЛК7, ЛК2,
ТКЗ, ТК4) типов КПД-113 и (ГК/-2) КПД-121. Первые две ступени пуско-
тормозных сопротивлений выводятся индивидуальными контакторами
(КБ1 и КБ2) типа КПД-113. С помощью этих же контакторов в цепи тя-
говых двигателей вводятся первые, две ступени пусковых сопротивлений
в случае буксования одного из ведущих скатов (см. описание рис. 216).
Как обычно, управление троллейбусом производят при помощи конт-
роллера управления, состоящего из трех аппаратов: контроллера хода КХ,
контроллера торможения КТ и реверсора ВН. Контроллеры КХ и КТ имеют
контакты только в цепи управления, а реверсор только в силовой це-
пи (непосредственное управление). Силовая схема показана на рис. 216, а,
таблица замыкания контакторов к ней — на рис. 216, б, схема управле-
ния— на рис. 217. В схеме, изображенной на рис. 217, рядом с буквенным
обозначением аппарата (XX, КТ, РК) цифрами указаны позиции, на ко-
торых данные контакты замкнуты, причем знак -г показывает, что контак-
ты замкнуты на всех позициях, расположенных между указанными цифрами.
Автоматический пуск. Пусковые характеристики троллейбуса по-
казаны на рис. 218. Цифры около кривых 1, 2, 3, ... ,21 обозначают но-
мера пусковых позиций.
При пуске КХ можно ставить сразу в любое из пяти положений (по-
зиций). Схема пуска собирается только после возврата РК на первую по-
зицию. Первым включается контактор С (рис. 217), а затем контакторы
Ш1-2, ЛКЦ ЛК2. При установке КХ в первое положение через провода
Ц 5, 6, 7, 18, 22, 60 и контакты РПЦ РП2, КТО, КХ1-г5, РКЦ П2 вклю-
чается подъемная катушка контактора С. После включения контактора С
его блок-контактами в проводах 21—60 происходит включение контактора
Ш1-2 через провода 1, 5, 6, 7,14,16, 21, 60 и контакты РП2, КТО, КХ1—5,,
КХ1+3, ТКТ2, ТКЗ, С, а также включение линейных контакторов ЛК1
и ЛК2 через провода 1, 5, 6, 7, 13, 16, 21, 60 и контакты Р/7/, Р/72, КТО,
КХ/ч-5, PH, ТК1-Ц ТКЗ, С.
При включении силовой цепи ток проходит от токоприемника Т1 через
радиореакторы РР1 (см. рис. 216, а), автоматический выключатель АВ,
линейный контактор ЛК1, обмотку возбуждения К1—ККЦ контакты
реверсора В, катушки реле перегрузки РП1 и реле ускорения и замедле-
ния РУТЦ якорь Яг—ЯЯъ сопротивление ЯЯЦ—Р6, контакты реостат-
ного контроллера РКЦ сопротивление Pj—Р5, контактор С, сопротивление
—Р?, контакты РК2, сопротивление Pi2—Яг, якорь Яг—ЯЯг> катушки
РУТ2 и' РП2, контакты реверсора В, обмотку возбуждения ККг—Кг,
линейный контактор ЛК2, радиореактор РР2 и токоприемник Т2.
Эта позиция называется маневровой и служит для небольших переме-
щений с малыми ускорением и скоростью троллейбуса.
При установке КХ во второе (см. рис. 217) положение после сбора
схемы, соответствующей первому положению КХ, контактами ЛК1 в про-
водах 1—40 включаются стоп-реле СР и реле времени РВ. Питание кату-
шек СР и РВ происходит через провода Ц 40, 41, 42, 47, 60 и контакты
ЛКЦ КХ2-4-5, РК1-4-Н, РР, СР включает якорь, а РВ обмотку возбужде-
ния серводвигателя. Ток в обмотку возбуждения проходит через провода
1, 35, 36, 37, 60 и контакты РВ и РР. Ток в якорь идет через провода 1,
30, 31, 33, 60, контакты СР, РУТ и сопротивление Р29—Р30. Параллель-
но с якорем СД включается сопротивление Р32—Р31, что обеспечивает
более стабильную скорость СД и более равномерный ток в подъемной ка-
тушке реле ускорения и замедления (РУТПО^. Серводвигатель производит
поворот вала реостатного контроллера. В промежутке между двумя смеж-
ными позициями РК, например между первой и второй, происходит раз-
мыкание контактов РКМ2 и замыкание РКМ1. Таким образом, параллель-
365
Рис.' 216. Силовая схема троллейбуса ТС-2
Рис. 217. Схема управления троллейбуса ТС-2
но сопротивлению Р29— Р30 включается РУТМЛ. Под действием этой ка-
тушки и основных катушек, включенных в цепь тяговых двигателей, про-
исходит срабатывание РУТ, т. е. его контакты в проводах 31—33 размы-
каются, а в проводах 33—34 замыкаются. При этом питание якоря СД
еще не прерывается, так как остаются замкнутыми контакты РК.М1. После
приближения РК к следующей позиции происходит размыкание контак-
тов РК.М.1 и замыкание контактов РК.М2. В этом случае, если ток в тяго-
вых двигателях больше тока регулирования РУТ (см. пусковую диаграм-
му при /2 = const на рис. 218) произойдет торможение и остановка вала
РК, так как якорь СД будет замкнут накоротко через провода 33, 34,
60 и контакты РУТ, РКМ2. Поворот вала РК на следующую позицию
будет происходить только после того, когда вследствие увеличения ско-
рости троллейбуса ток в тяговых двигателях снизится и станет меньше
тока регулирования /2. В этом случае произойдет отпадание якоря РУТ,
т. е. размыкание его контактов в проводах 33—34 и замыкание кон-
тактов в проводах 31—33. Через последние восстановится цепь питания
якоря СД и произойдет поворот вала РК на следующую позицию.
Таким образом, вал реостатного контроллера поворачивается до две-
надцатой позиции, на которой размыкаются контакты РК111 (см. рис. 217)
36S
в проводах 41—42 и выключаются реле СР и РВ. Реле СР контактами в
проводах 1—30 отключает якорь серводвигателя от цепи управления, а
другой парой контактов (в проводах 33 — 60) замыкает его накоротко,
что обеспечивает надежную фиксацию вала РК- Реле РВ отключает обмотку
возбуждения СД после некоторой выдержки времени, достаточной для
завершения тормозного процесса в серводвигателе. В этом случае пуск
заканчивается при полностью выведенных пусковых сопротивлениях на
последовательном соединении тяговых двигателей. Более подробное опи-
сание процессов при управлении СД см. гл. XXIII. Пуск на третьей по-
зиции КХ отличается от пуска на второй позиции только более высоким
пусковым ускорением, соответствующим /3 = const. В этом случае через
провода 47, 48, 51, 52, 60, контакты КХЗ-—5, РПР и сопротивление Р33—
P3i получает питание регулировочная катушка реле ускорения и замед-
ления (РУТрег). При этом уставка РУТ увеличивается от 140 до
200 а.
При постановке КХ в четвертое положение вначале пуск происходит,
как на третьем положении КХ, но с большим ускорением, так как парал-
лельно сопротивлению Р33—Р34 включается сопротивление Р35—P3i,
и ток в регулировочной катушке (РУТрег) увеличивается. На этом
и следующем, пятом положении КХ ток уставки РУТ равен 270—
280 а. На двенадцатой позиции РК замыкаются контакты РК.12
в проводах 7—11, включающие контакторы П1 и П2. При этом происхо-
дит переключение тяговых-двигателей с последовательного на параллельное
соединение по схеме моста. Ток питания катушек П1 и П2 проходит через
провода 1, 5; 6, 7, 11, 12, 16, 17, 21, 60 и контакты РП1, РП2, КТО, KXl-r-5
(КБ2), РК12, КХ4‘~5, ТК1-2, ТКЗ, ЛК2. Включившиеся контакторы Л1
и П2 блок-контактами П2 в проводах 18—22 выключают контактор С, блок-
контактами П1 в проводах 7—25 выключают реверсивное реле серводвига-
теля (РР) и блок-контактами П2 в проводах 7—12 обеспечивают цепь пи-
тания катушек Л1 и П2 после поворота вала РК с двенадцатой пози-
ции.
При включении контакторов Л1 и П2 (см. рис. 216, а) в силовой цепи
ток проходит от токоприемника Г/ через PPI, ABt ЛК1, далее разветвля-
ется в первый тяговый двигатель Д1 через Kt—KKi, В, РЛ1, РУТ1,
КБ1, РК9,	/7Л ЛК2, РР2, Т2 и через второй двига-
тель Д2 по Л2, P7—P1V РКЮ, КВ2,	РУТ2, РЛ2', В, КК2—
К* ЛК2, РР2 и Т2.
Реле РР контактами в проводах 35—37 и 36—60 (см. рис. 217) переклю-
чает (реверсирует) обмотку возбуждения серводвигателя (ОВСД). Кроме
того, через контакты РР в проводах 46—47 восстанавливается питание реле
СР и РВ через провода 1, 40, 43, 45, 46, 47, 60 и контакты ЛК1, РК5+12,
КХ4, РЛР, РР. После включения СР и РВ вал РК поворачивается обратно
с двенадцатой позиции в сторону первой. Поворот происходит под контро-
лем РУТ, т. е. переход вала РК с одной позиции на другую начинается толь-
ко после снижения тока в тяговых двигателях до величины, меньшей тока
уставки РУТ. Причем из цепей тяговых двигателей пусковые сопротивле-
ния выводятся поочередно, а РУТ реагирует на суммарное значение токов
обоих двигателей. Нагрузка двигателей в отдельные моменты времени полу-
чается неодинаковой. Однако среднее значение тока каждого двигателя за
весь период пуска получается примерно одинаковое. На пусковой диаграм-
ме (см. рис. 218) сплошными линиями показан ток первого двигателя, а
штриховыми — второго. На четвертой позиции РК контактами РКб-^12
(см. рис. 217) в проводах 40—43 прерывается питание катушек СР и РВ.
Реостатный контроллер останавливается. Это положение РК соответствует
завершению реостатного пуска при параллельном соединении тяговых дви-
гателей. •
Пуск в пятом положении КХ происходит так же, как на четвертом, но
после завершения реостатного пуска производится ослабление поля тяговых
369
двигателей. В этом случае РК возвращается на первую позицию, на кото-
рой блок-контактами РК2+12 в проводах 40—44 прерывается питание
катушек СР и РВ, и реостатный контроллер останавливается.
Переход на выбег. При повороте вала контроллера хода в нулевое
положение в цепь тяговых двигателей предварительно вводится часть пуско-
вого сопротивления {ЛЛа—Р9 и Р12—Лг) (см. рис. 216, а), а затем уже от-
ключаются линейные контакторы ЛК1, ЛК2 и контактор С или П1, П2.
Это обеспечивает более плавное снижение силы тяги и облегчает гашение
дуги линейными контакторами, так цак снижение .силы тяги происходит
в течение большего времени, и линейные контакторы разрывают мень-
ший ток.
Постепенное снижение силы тяги (хотя бы в две ступени, примерно за
0,3 сек) особенно необходимо делать во время пуска с высоким ускорением
троллейбуса. Переход на выбег (т. е. перерыв режима пуска) сопровождает-
ся переменой знака ускорения. Если этот переход происходит в короткое
время, то получается весьма большой темп изменения ускорения, вызываю-
щий неприятные для пассажиров толчки. Кроме того, могут возникать до-
полнительные ударные усилия в механической передаче. Предварительное <
введение сопротивлений на 0,3—0,4 сек перед отключением линейных кон-
такторов улучшает процесс перехода на выбег. Более длительные выдержки
времени хотя и обеспечивают еще более плавный переход на выбег, но неже-'
лательны, так как у водителя создается ощущение потери управления трол-
лейбусом, что затрудняет работу при движении с низкой скоростью на малом
расстоянии от впереди идущего транспорта.
. Процесс выключения тяговых двигателей при переходе на выбег про<
текает следующим образом. После установки КХ в нулевое положение кон-
тактами КХ.1-±5 (см. рис. 217) в проводах 1—2 выключается контактор КБ1Г -
который в цепь тяговых двигателей вводит сопротивление ЛЛj—Р$
(см. рис. 216,а). Выключившийся контактор КБ/ блок-контактами в проводах
9—10 выключает контактор КБ2, который вводит в цепь двигателей вторую
ступень сопротивления Р1в—_Я2. При выключении КБ2 его блок-контакты в
проводах 6—7 размыкают цепь питания контакторов J1KJ, ЛК2, С, П1,
П2 и Ш1-2.





Возврат реостатного контроллера. Цосле сбрасывания пусковой пе-
дали (постановки КХ в нулевое положение) возврат вала РК на первую
(исходную ) позицию происходит по кратчайшему пути. Если в момент вы-
ключения линейного контактора вал РК находился дальше восьмой пози-
ции, то его возврат происходит при движении вперед через двенадцатую по-
зицию. Если же вал РК находится на восьмой или ближней позиции, то его
возврат происходит при движении назад. В этом случае после выключения
линейных контакторов блок-контактами ЛК2 (см. рис. 217) в проводах 5—23
включается реверсивное реле РР, а блок-контактами Л К.1 в проводах 1—38
включаются реле СР и РВ. Цепь питания РР замыкается через провода /,
5, 23, 24,. 25, 60 и контакты РП1, РП2, ЛК2, ТК1-2, РК2-±8. Питание СР
и РВ происходит через провода 1, 38, 39, 47, 60 и контакты ЛК1, Bl, РК2+
-±12. На первой позиции РК вначале размыкаются контакты РК2-~г12, за-
тем PK2-i-8, и вал РК останавливается на первой позиции.’
Электрическое торможение. На троллейбусах ТС-1 и ТС-2 в режиме
торможения применяется независимое возбуждение тяговых двигателей
через стабилизирующее сопротивление. Тормозной контроллер ТК имеет
три позиции для электрического реостатного торможения. При постановке
ТК на первую позицию включается контактор ТК4 (см. рис. 217), затем
контакторы ТК1-2, и ТКЗ, и возникает тормозной режим. Если к этому
времени вал РК вернется на первую позицию, то после включения ТКЗ
включается контактор С, и в силовой цепи параллельно тормозному сопро-
тивлению Pie—присоединяется пусковое сопротивление (Pj—Р5)-г
Ч-(Р7—Рц). Цепь питания катушки контактора ТК4 образуется через про-
вода /, 5, 23, 26, 27, 60 и контакты РП1, РП2, ЛК2, ВЭТ, КТ1-—3. После
370
-включения ТК4 его блок-контактами в проводах 5—28 замыкается цепь
питания катушек контакторов ТКЗ и ТК1-2.
Питание катушки контактора С производится через рассмотренную цепь
тормозных контакторов, далее через провода 28, 7, 18, 22, 60 и контакты
ТКЗ, РК1, П2. Первая тормозная позиция служит для обеспечения плав-
ного нарастания тормозной силы, а также для подтормаживания на неболь-
ших спусках.
В силовой схеме ток возбуждения тяговых двигателей идет от плюса
аккумуляторной батареи через контакты ТК1-2 (см. рис. 216), обмотку
возбуждения Кгг—ККг, контакты В, ТКЗ, стабилизирующее сопротивление
Рц—Pis, контакты В, обмотку возбуждения Д7<1—К1г контакты ТК1-2,
сопротивление Р23—Р21» минус аккумуляторной батареи. Тормозной ток
проходит, например, от якоря первого двигателя Д1 через сопротивление
ЯЯ1—Рь и Р20— Р1Й, контакты ТК4, сопротивление Р12— Яг, якорь
Я2—Я Я г, катушки РУТ2 и РП2, контакты ТКЗ, стабилизирующее сопротив-
ление Pi?—Р18, катушки РП1 и РУТЗ, Я1—ЯЯ1- Для обеспечения правиль-
ной полярности н. с. катушек РУТ направление токов в якорях тяговых
двигателей сохраняется, как в двигательном режиме, за счет направления
тока в обмотках возбуждения.
На второй позиции КТ вначале собирается схема, соответствующая пер-
вой позиции, затем включается контактор В1, увеличивающий ток воз-
буждения тяговых двигателей и тормозную силу. Эта позиция служит для
подтормаживания на спусках и обеспечения плавного нарастания тормозной
силы. Питание катушки контактора В1 (см. рис. 217) происходит по цепи
питания катушек тормозных контакторов, далее через провода 28, 7, 19,
21, 60 й контакты ТКЗ, КТ2-3, С.
На третьей позиции КТ вначале собирается с,хема, соответствующая пер-
вой и второй позициям КТ, затем после включения контактора В2 включа-
ется реле СР и РВ, и вал РК начинает перемещаться с первой на двенадцатую
позицию под контролем РУТ. Питание катушек СР и РВ производится через
провода 1, 38, 41, 42, 47, 60 и контакты ЛК1, В2, РК1+11, РР.
На третьей позиции КТ по сравнению со второй тормозная сила полу-
чается больше вследствие увеличения тока возбуждения тяговых двигателей
и уменьшения тормозного сопротивления по мере снижения скорости. При
помощи реле ускорения и замедления поддерживается примерно постоянным
минимальное значение тормозного тока в тяговых двигателях. Тормозная
диаграмма и кривые замедлений троллейбуса приведены на рис. 219. Цифры
около кривых^указывают номера тормозных позиций.
На двенадцатой позиции РК размыкаются контакты PKl-r-U (см.рис.217)
в цепи проводов 41—42, выключающие СР и РВ. После выключения
РВ его контактами в проводах 28—29 выключается контактор ТК1-2. Это
сделано-для того, чтобы при нажатой тормозной педали на стоянке не проис-
ходило разряда аккумуляторной батареи. Выход РК на^двенадцатую пози-
цию происходит при скорости троллейбуса примерно 5 км/ч, причем на этой
позиции получается эффективное электрическое торможение до скорости
1,5—2 км/ч. Поэтому для использования, электрического торможения до
конца необходимо выдержку реле времени сделать порядка 0,5—0,7 сек.
Схема выполнена таким образом, что водитель может прервать процесс
выведения тормозных сопротивлений, т. е. зафиксировать (остановить)
реостатный контроллер на какой-то позиции. Для этого достаточно вернуть
тормозной контроллер с третьей на вторую или первую позицию. Тогда
выключается контактор В2 и прекращается питание катушек реле СР и РВ.
Это удобно для установления скорости троллейбуса при подтормаживании
на спусках.
Пуск троллейбуса на скользкой дороге. Ведущий мост троллейбуса
ТС-2 не имеет механического дифференциала, у него каждый тяговый дви-
гатель соединен- через двухступенчатый редуктор со своим ведущим скатом.
При последовательном соединении двигателей их сила тяги зависит от сум-
371
мы скоростей ведущих скатов, т. е. как в троллейбусе с механическим диффе-
ренциалом*. Дифференциал необходим для движения на поворотах, но он
значительно ухудшает тяговые свойства троллейбуса при работе его на сколь-
зкой дороге вследствие того, что снижение силы тяги из-за нарушения сцеп-
ления у одного ведущего ската ведет к такому же снижению силы тяги вто-
рого ведущего ската.
У рассматриваемого троллейбуса при параллельном соединении тяговых
двигателей этого не происходит вследствие того, что сила тяги одного веду-
щего ската не зависит от скорости другого ведущего ската. Поэтому при на-
рушении сцепления одного ведущего ската троллейбус продолжает разго-
Рис. 219. Тормозная диаграмма на третьей позиции КТ (а) и кривые замедлений
при нормальной нагрузке (б) троллейбуса ТС-2, где:
JT — ток якоря тягового двигателя; /в —ток возбуждения; v — скорость троллейбуса; Ь — за-
медление
Троллейбус ТС-2 имеет весьма малый сцепной вес (около 40% общего
веса). Поэтому при движении на скользкой дороге необходимо улучшить
его тяговые свойства, что оказалось возможным при некотором усложнений
электрической схемы. С этой целью в схему введены два контактора КБ1 и
К.Б2 (см. рис. 216, а, 217), три реле РВ, РПР, РВБ, два выключателя ВПП
и ВРБ и сопротивления.
Реле РБ должно иметь относительно небольшую н. с. срабатывания и
высокий коэффициент возврата, поэтому оЪо сделано с малым ходом якоря,
большим конечным воздушным зазором и только одной парой замыкающих
контактов. Оно имеет две катушки, каждая из которых включена последова-
тельно с сопротивлением (Р^—Р14 -или Р16—Р1в) на напряжение якоря од-
ного из тяговых двигателей. Н. с. катушек направлены встречно относитель-
но друг друга. При одинаковой скорости скатов разность н. с. катушек;'
* Поэтому ведущий мост с двумя тяговыми двигателями, соединенными последо- 
вательно и не имеющими между собой механической связи, кроме как через сцепление
ведущих колес с дорогой, называют мостом с электрическим дифференциалом.
372
получающаяся из-за некоторого различия характеристик тяговых двигате-
лей, недостаточна для срабатывания реле. При буксовании, когда скорости
скатов различаются на 4—6 км/ч, т. е. при разности напряжений на якорях
двигателей около 100 в, реле РБ срабатывает и включает промежуточное
реле РПР. Последнее контактами в проводах 52—60 выключает регулиро-
вочную катушку РУТрег, и ток регулирования РУТ снижается до 140 а,
второй парой контактов в проводах 10—21 выключает катушки контакторов
КБ1 и КБ2* (в цепь тяговых двигателей вводятся первые две ступени пуско-
вых сопротивлений ЯЩ—Pf, и Рц—Я2) и третьей парой контактов в про-
водах 45—46 размыкает цепь питания реле СР и РВ при параллельном сое-
динении тяговых двигателей. Обычно буксование начинается при последова-
тельном соединении двигателей. Поэтому и после срабатывания реле РБ
вал РК продолжает поворачиваться, но при пониженном токе регулирования
РУТ. Если пуск происходит на четвертом или пятом положении КХ, то на
12-й позиции РК, как обычно, включаются контакторы П1 и 772, и тяговые
двигатели переключаются на параллельное соединение. Однако в этом слу-
чае в их цепи введены большие величины пусковых сопротивлений, чем
при нормальном пуске, за счет сопротивлений ЯЯ1—Р6 и Р12—и пере-
ход происходит с характеристики v(l)i на характеристику о(/)2 (показанную
на рис. 218 штрихом). При этом ток в тяговых двигателях значительно сни-
жается. При переходе на параллельное соединение ток в двигателе буксую-
щего ската резко снижается, что способствует прекращению буксования.
Ток в двигателе небуксующего ската увеличивается, что увеличивает ско-
рость троллейбуса и также способствует восстановлению сцепления буксую-
щего ската. Штриховая характеристика f(/)2 выбрана таким образом, чтобы
во время перехода на параллельное соединение ток в двигателях не превос-
ходил максимального значения пускового тока даже при неподвижном трол-
лейбусе. После выхода на эту характеристику дальнейший пуск троллейбу-
са происходит только после значительного затухания буксования (сближе-
ния значений скоростей скатов), т. е. после отпадания якоря реле РБ (см.
рис. 217) и выключения реле РПР. Контактами последнего восстанавливает-
ся цепь питания катушки РУТрег, включаются контакторы К.Б1, КБ2 и
реле СР и РВ.
При повторном срабатывании реле РБ буксование быстро затухает,
так как новое введение сопротивлений ЯРЦ—Р6 (см. рис. 216, а) и Р12—Яг
вызывает значительное снижение значений токов в двигателях и восстанов-
ление сцепления.
Реле РВБ служит для выключения катушек РБ (см. рис. 217) после
завершения реостатного пуска на параллельном соединении двигателей,
так как они не рассчитаны для длительной работы при напряжении на дви-
гателях 550 в (при напряжении 275 в они могут работать длительно).
При пуске троллейбуса на скользкой дороге рекомендуется постепенно
нажимать пусковую педаль до четвертого положения КХ, так как тяговые
свойства троллейбуса при параллельном соединении двигателей значитель-
но выше, чем при последовательном, а его скорость при движении на харак-
теристике о(/)2 относительно небольшая. В случае срабатывания реле РБ
переход на параллельное соединение происходит при скорости, меньшей
8 км/ч, согласно штриховой характеристике t^/jn показанной на рис. 218.
При пуске на тяжелом подъеме сила тяги при работе на характеристике
и(7)2 может оказаться недостаточной для разгона троллейбуса. В этом слу-
чае, если позволяют условия движения, целесообразно включить выключа-
тель ВПП (см. рис. 217), обеспечивающий поворот вала РК при сработавшем^
РБ. Как показали ходовые испытания, при таком режиме пуска разгон,
троллейбуса происходит достаточно быстро. Однако им нужно пользоваться
* При ослабленном поле на первых пусковых позициях буксование не наступает
или не успевает развиться. Поэтому к моменту срабатывания реле РБ контактор Ш1-2
выключен и его блок-контакты разомкнуты.
’ зта
е осторожностью, так как в этом случае возможны значительные скорости 1
буксующих скатов и при резком восстановлении сцепления троллейбус может |
«забросить» в сторону.	'	1
При движении на чистом асфальте троллейбусы не буксуют. В этом слу- j
чае целесообразно'выключателем ВРБ выключить реле РВБ с тем, чтобы не |
создавать без необходимости нагрев катушек реле РБ, рассчитанных на 1
кратковременный режим работы.	1
Пуск при движении назад. По специфике устройства механической J
части сочлененный троллейбус может перемещаться назад только с весьма J
малой скоростью. Поэтому движение назад предусмотрено только при после-4
довательном соединении тяговых двигателей.	I
Переключение реверсора в положение «назад» производится, как обычно, 4
съемной рукояткой при нулевом положении КХ. При этом в силовой цепи |
замыкаются контакты Н и размыкаются В, в цепи управления ничего не]
меняется. Ila первом положений КХ после включения контакторов С, ЛК1 J
и ЛК2 (см. рис. 216, а) ток в,силовой цепи проходит от токоприемника TiA
через РР1, АВ, ЛК, Ki—KKi, Н, РП2, РУТ2, 5Д2—Д2, Я2—Рм, РК2,4
Р.-Р^, С, P6-Pit РКЦ Р6-ЯЯ<, ЯЯг-Яъ РУТЦ РП1, Н, КК2-К2А
ЛК2, РР2 и Т2, т. е. по сравнению с движением вперед изменяется на- j
правление тока в якорях тяговых двигателей.	?
Защита электрооборудования. Для защиты от перегрузок в цепи каж-|
дого тягового двигателя установлены реле перегрузки РП1 и РП2. При сра-1
батывании любого реле выключаются все индивидуальные контакторы, 1
полностью разбирающие схему. Вновь включение контакторов возможно |
только после возврата реостатного контроллера на первую позицию. Для^
защиты от коротких замыканий силовых цепей служит автоматический вы- j
ключатель, установленный в общей цепи.	j
В схеме имеется реле напряжения PH (нулевое реле), Отключающее ли- ]
нейные контакторы. Оно выключено параллельно двигателю-вентилятору, $
охлаждающему пускотормозные сопротивления. При выключении вентиля- I
тора схема не собирается. Все высоко- и низковольтные вспомогательные ,
цепи защищены плавкими предохранителями.
Вспомогательные цепи. Высоковольтные вспомогательные цепи со-
стоят из цепей электрических машин, цепей стеклообогревателей, j
электрических пегчей для обогрева кабины водителя, места кондуктора
и салона прицепной части троллейбуса. Салон передней части троллейбусу
обогревается тепловой энергией, выделяемой в пускотормозных сопротивЛ
лениях. На троллейбусе установлены три вспомогательные электрические |
машины: двигатель-вентилятор, двигатель для привода низковольтного rej
нератора и компрессора (последний подключается с помощью электромагнит-1
ной муфты, управляемой регулятором давления), одноякорный преобразо-3
ватель для питания люминесцентного освещения пассажирского салона.J
Цепи управления, сигнализации, электродвигательные приводы дверных!
механизмов и аварийного освещения получают питание от низковольтного!
генератора типа Г-732 и аккумуляторной батареи.	'
§ 111.	Электрическая схема троллейбуса ЗИУ-7;|
с автоматической системой управлений
Приведенные ниже электрическая схема и входящее в нее электрическое^
оборудование были разработаны заводом «Динамо»' и впервые установлены^
на троллейбусе типа ЗИУ-7. С 1966 г,- с такой, схемой выпускают троллейбу-|
сы типа ЗИУ-5Г и выпущены опытные троллейбусы типа ЗИУ-9. '	3
На этих троллейбусах установлены тяговые электродвигатели с крем-4
нийорганической изоляцией мощностью 110 квпг. Они имеют повышенный.!
воздушный зазор, что обеспечивает получение более высокого соотношений!
между установившейся скоростью и скоростью выхода на автоматическую^
характеристику. Тяговый двигатель имеет смешанное возбуждение с преоб-|
374 	'I
%
ладающей последовательной обмоткой. Его скоростная характеристика при
полном поле пересекает ось ординат при скорости около 43 кж/ч,.что позво-
ляет осуществлять повторные пуски при полном поле, не опасаясь рекупе-
ративного торможения. Поэтому схема управления получилась значительно
проще, чем у троллейбуса ЗИУ-5.
Выведение ступеней пусковых сопротивлений и ступеней ослабления
поля последовательной обмотки осуществляется реостатным контроллером
(РК) с серводвигательным приводом. Контроллер имеет 18 позиций и состоит
из 12. силовых кулачковых элементов типа КЭ-52, восьми блокировочных
Рис. 220. Пусковые и тормозные характеристики троллейбусов
ЗИУ-7 и ЗИУ-5Г
элементов типа КЭ-42 и одного переключающего элемента типа КЭ-54, обра-
зующего контакты РКМ'и РКП. При движении под током в схеме предусмат-
ривается работа силовых .контакторов только на замыкание. Поэтому все
они выполнены без дугогашения. При руске и регулирований скорости ис-
пользовано только одно направление поворота вала реостатного контролле-
ра— вперед. При торможении реостатный контроллер не используется.
Серводвигатель выполнен по типу реостатного контроллера троллейбуса
ЗИУ-5. Он имеет две обмотки управления: одна используется при пуске
(«вперед») — другая при возврате вала контроллера в первое положение
(«назад»).	,
Для реостатного торможения применено, отдельное нерегулируемое тор-
мозное сопротивление, которое используется также в начале пуска для сни-
жения момента тягового двигателя'при выборе люфтов в механической пере-
даче. Ослабление поля путем шунтирования обмотки последовательного
возбуждения осуществляется индуктивным шунтом.
Включение тягового двигателя-на тяговый и тормозной режимы, выведе-
ние предпусковой позиции и последней позиции реостатного пуска произво-
дится индивидуальными контакторами типа КПД-113. Изменение тока в
375
обмотке параллельного возбуждения осуществляется индивидуальными кон-
такторами типа КПД-110.
Автоматический пуск троллейбуса осуществляется под контролем реле
ускорения (РУ)типаР-52Б. Реле имеет большой воздушный зазор и ненасы-
щенную магнитную систему. При этом коэффициент возврата реле достигает
0,8—0,85. Реле имеет две катушки: основную, включенную в цепь якоря
тягового электродвигателя, и регулировочную, подключаемую контролле-
ром управления на первой пусковой позиции. Обе катушки включены сог-
ласно. Реле не имеет подъемной катушки, служащей для увеличения чувст-
вительности. Поэтому, хотя троллейбус имеет большое число позиций (18),
колебание пускового тока получается значительным (пусковая диаграмма
на рис. 220). Цифры 1, 2, ..., 18 около кривых v — /(/) указывают номера
пусковых позиций. Кривые F — f(J) показывают зависимость силы тяги
от тока в двигателе.
Для защиты электрооборудования в основном использованы такие же
электроаппараты, как и на троллейбусах ЗИУ-5.
Режим работы троллейбуса задается водителем при помощи контролле-
ра управления типа КВП-22, состоящего, как обычно, из трех аппаратов
[контроллера хода (КХ), тормозного контроллера (КТ) и реверсора].
На рис. 221, а приведена схема силовых цепей, на рис. 221, б — табли-
ца замыкания контакторов, а на рис. 222 — цепей управления троллейбуса.
Автоматический пуск и регулирование скорости. При установке ходо-
вой педали контроллера хода в «маневровое» положение в схеме управления
замыкаются контакты контроллера пуска: КХ(М-3} (рис. 222) в проводах
5—11; КХ(М-3) — 11—12; КХ (М-1}—5—26. По цепи /, 3, 5, 11, 12, 13,
14, 15, 16, 6, 4, 2 получают питание подъемные катушки контакторов ЛК1
и ЛК2. Одновременно по цепи 1, 3, 5, 11, 12, 18, 6, 4, 2 получает питание
подъемная катушка контактора Ш1.
При включении линейных контакторов ЛК1 и ЛК2 (рис. 221, а} в силовой
цепи ток проходит от токоприемника Т1 через радиореакторы РР1, РРЗ,
автоматический выключатель АВ, силовые контакты ЛК1, катушку реле
перегрузки РТ, контакты реверсора В1, тормозное сопротивление Р12,
Pi3, ^21. якорь тягового двигателя Д, шунт амперметра, главную катушку,
реле ускорения РУ1, реле минимального тока РМТ, контакты реверсора
В2, контакты реостатного контроллера РК7, пусковые сопротивления Р2,
Pt, Рз, Р^ Р&, Ре, Р?> Р», Рю, обмотку последовательного возбуждения тя-
гового двигателя К—КК, силовые контакты ЛК2, радиореакторы РРЗ,
РР2 и токоприемник Т2. Ток по параллельной обмотке возбуждения тяго-
вого двигателя проходит через токоприемник Т1 по ранее рассмотренной
цепи: РР1, РРЗ, АВ, ЛК1, PT, Bl, Pi2—PJ3; далее через сопротивление
Р13—Рц, обмотку параллельного возбуждения Ш—ШШ, силовые контакты
контактора Ш1, радиореакторы РРЗ, РР2, токоприемник Т2.
При этом ток в тяговом электродвигателе создает момент, достаточный
для выбора люфтов в механической передаче, но не способный сдвинуть трол-
лейбус с места.
Одновременно с включением контактора ЛК2 (см. рис. 222) его блок-
контактами в проводах 7—8 замыкается цепь питания катушки реле времени
РВ по проводам 1, 3, 5, 7, 8, 6, 4, 2. РВ своими замыкающими контактами
РВ(8—9} включает подъемную катушку контактора ЛКЗ. Силовыми кон-,
тактами Л КЗ выводит из цепи якоря /тягового двигателя тормозное сопро-
тивление Р12—Pis—^21-
После включения ЛКЗ момент тягового двигателя становится достаточ-
ным для маневровой работы троллейбуса. На этой позиции пусковые сопро-
тивления рассчитаны для непрерывной работы в течение 5 мин. Маневровая
позиция контроллера хода предназначена в основном для работы троллейбу-
са в парке или в местах скопления транспорта при движении со скоростью
8—10 км/ч.
При установке педали контроллера хода на первую ходовую позицию
376
Рис» 221. Силовая схема троллейбусов ЗИУ-7 и ЗИУ-5Г
замыкаются контакты КХ(!~3) в цепи 5—24 и подается питание на серво- |
двигатель СД. Обмотка возбуждения Вперед включается замыкающими блок- 1
контактами J1K.1 по цепи 5, 24, 29, 6, а обмотка якоря СД — блок-контактами J
Л КЗ по цепи 5, 24, 25, 31, 32, 33, 6. Вал реостатного контроллера повора- Ц
чивается вперед, постепенно выводя пусковые сопротивления. Скорость Я
поворота вала РК регулируется реле ускорения, которое в тяговом двига- J
теле на этой позиции Поддерживает минимальное значение тока около 1
150 a.	i
Снижение тока регулирования РУ осуществлено катушкой РУ2, вклю-
ченной контактами К.Х(М-1) по цепи 5, 26, 6. При токе в тяговом двигателе,
Рис. 222. Схема управления троллейбусов ЗИУ-7 и ЗИУ-5Г
большем 180 а, срабатывает РУ (размыкаются его контакты в проводах
32—33 и замыкаются в проводах 33—34) . При этом в промежутке между
позициями якорь СД продолжает получать питание через контакты РКМ.
При подходе вала РК к положению фиксации размыкаются контакты РКМ
и замыкаются контакты РКП. Якорь СД замыкается накоротко через кон-
такты РУ(33—34) и РКП(34—6) и быстро останавливается.
.После снижения тока в тяговом двигателе до значения 150 а размыка-
ются контакты РУ(33—34) и замыкаются РУ(32—33). Якорь СД снова по-
лучает питание и вал РК поворачивается дальше до следующего срабаты-
вания РУ. На пятнадцатой позиции реостатного контроллера блок-контак-
тами РК15-Т-18 в проводах 26—27 включается катушка стоп-реле (СР),
отключающее якорь СД и останавливающее дальнейший поворот вала РК.
На этой позиции полностью выведено пусковое сопротивление и получена
первая ступень ослабления поля (выключен контактор ZZ/Z). При этом ток
в обмотке параллельного возбуждения снижен с 2 до 0,3 а.
При установке педали контроллера хода на вторую ходовую позицию
.378

выключается катушка РУ2, и ток регулирования РУ увеличивается до
250 а. В этом случае реле ускорения будет срабатывать и останавливать вал
РК при возрастании тока в тяговом двигателе свыше 300 а. С первой по
пятнадцатую позицию РК пуск троллейбуса проходит на первой ходовой
позиции КХ, но при увеличенном ускорении, соответствующем току в тяго-
вом двигателе в пределах 250—320 а. При переходе на'шестнадцатую пози-
цию ослабляется поле последовательной обмотки до 75%. На семнадцатой
позиции происходит дальнейшее ослабление поля до 58%. На этой позиции
контактами РК17+18 в проводах 40—27 включается катушка СР, и вал
РК останавливается.	Л
При установке педали контроллера хода на третью ходовую позицию
пуск троллейбуса проходит так же, как на второй позиции КХ, но вал РК
останавливается на восемнадцатой позиции, соответствующей'максимально-
му ослаблению поля (а « 48%).
При пуске троллейбуса водитель может постепенно, переводить педаль
контроллера хода или сразу ставить на выбранную позицию, например,
на третью. _	•
При сбросе педали контроллера хода на нулевое положение размыкают-
ся все кулачковые элементы КХ и вначале снимается напряжение с катушек
контактора ЛКЗ и реле времени РВ. В цепь якоря тягового двигателя вво-
дится, тормозное сопротивление (см. рис. 221-, a) Pi2—Р13—Р2р Через неко-
торое врем'я (0,3—0,4 сек) после отключения ЛКЗ контактами РВ в проводах
11—12 выключаются контакторы ЛК1, ЛК2 и Р. Таким образом,1 перед от-
ключением тягового электродвигателя от контактной'сети предварительно
вводится сопротивление, снижающее ток. При этом облегчается гашение
дуги на контактах контакторов ЛК1 и ЛК2 и обеспечивается более плавный
переход с тяги на выбег. Это особенно важно при переходе на выбег во вре-
мя пуска троллейбуса, когда ускорение меняется от максимальной величины
до некоторого отрицательного значения, определяемого сопротивлением
движению.
После выключения ЛК1 и ЛК2 получают питание обмотка возбуждения
Назад и якорь серводвигателя СД (см. рис. 222). Вал реостатного, контрол-
лера возвращается в первое положение. Цепь питания СД собирается через
контакты РК2-1-18 (5—24) и размыкающие контакты ЛК1(24—31) и ЛК2
(31—30). При подходе вала РК к первой позиции размыкаются блок-кон-
такты РК2-Т-18 (5—24), отключающие якорь и обмотку возбуждения Назад
СД от цепи управления. Одновременно или несколько позже замыкаются
блок-контакты РК1 (35—6), и якорь СД замыкается через контакты ЛК1
и РК1 накоротко. Вал РК фиксируется на первой позиции.
При возврате вала РК в первое положение ток в цепи якоря тягового
двигателя отсутствует, и реле минимального тока РМТ не срабатывает.
Его контакты в проводах 33—38 разомкнуты. Якорь СД в этом случае не
шунтирован сопротивлением. Поэтому скорость поворота вала РК назад
выше, ’чем при пуске троллейбуса с остановки, что обеспечивает ускорен-
ный возврат вала РК в исходное положение.
Электрическое торможение. Электрическая схема троллейбуса преду-
сматривает две позиции служебного реостатного торможения. При установке
тормозной педали тормозного контроллера на первую позицию размыкаются
контакты ТКО (см. рис. 222) в проводах 12—13 и замыкаются контакты
ТК1-2(5—20)'. первые разрывают цепь питания подъемных катушек контак-
торов ЛК1, ЛК2, Р, а вторые подают питание на подъемные катушки кон-
такторов ШЗ и Т. Цепь питания катушек этих контакторов образуется по
проводам 1, 3, 5, 20, 42,43, 6, 4, 2 через размыкающие контакты контакто-
ров ЛК2 и ЛКЗ.
При включении контактор Т (см. рис. 221, а) силовыми контактами за-
мыкает якорь тягового двигателя на тормозное сопротивление Р12—Pi3~^21,
а блок-контактами в проводах 5—18 замыкает цепь питания катушки кон-
тактора Ш1. Одновременно с крнтактором Т включается контактор ШЗ,
37»
который подает питание От контактной сети на обмотку параллельного
возбуждения тягового двигателя Ш—ШШ. Ток в обмотку Ш—ШШ прохо-
дит по следующей цепи: токоприемник Т1, радиореакторы РР1 и РРЗ, 'ав-
томатический выключатель АВ, силовые контакты ШЗ, часть тормозного
сопротивления (P2i—-Pis), сопротивление Р13—Pit, обмотка Ш—ZZ//Z/, соп-
ротивление Рзь—Т2А, радиореакторы РРЗ и РР2, токоприемник Т2. Вклю-
чением контактора Ш1 выводится сопротивление Р15—Т2А, что приводит
к увеличению тока возбуждения и тормозного тока. При этом тяговый дви-
гатель работает в генераторном режиме, создавая тормозной момент на ве-
дущих скатах троллейбуса.
При реостатном торможении обмотка параллельного возбуждения тяго-
вого двигателя не работает, однако характеристики реостатного торможения
получились примерно такие же, как у троллейбусов МТБ-82Д и ЗИУ-5.
Это достигается тем, что в цепь обмотки возбуждения входит часть тормоз-
ного сопротивления Pi3—Рп. При увеличении тормозного тока ток воз-
буждения и намагничивающая сила генератора уменьшаются, т. е. полу-
чается такая же зависимость, как у генератора встречно-смешанного воз-
буждения.
При установке педали тормозного контроллера на вторую позицию
замыкаются контакты ТК.2(5—21) (см. рис. 222), через которые замыкается
цепь подъемной -катушки контактора Ш2. При включении последнего вы-
водится сопротивление Р13—Piit что приводит к увеличению тока возбуж-
дения и, следовательно, к увеличению тормозного тока и значительному уве-
личению тормозной силы В (см. на рис. 220 характеристики Tt и Т2). Ха-
рактеристики Ti соответствуют первой, а Т%— второй позиции тормозного
контроллера. При большем нажатии тормозной педали на реостатное тор-
можение накладывается пневматическое.
Защита электрооборудования. Для защиты от перегрузки установлено
токовое реле РТ, которое при токе в цепи якоря свыше 450 а размыкающими
контактами РТ(14—15) (см. рис. 222) разрывает цепь питания подъемных
катушек линейных контакторов. ЛК1 и ЛК.2. Последние отключают цепь
якоря тягового двигателя от контактной/сети. Для защиты от коротких
замыканий служит автоматический выключатель типа АВ-8А-1, который
установлен в общей цепи и выключается при токе свыше 500 а.
Для защиты тягового двигателя от толчков тока при кратковременных
перерывах питания служит реле напряжения PH (нулевое реле). Оно вклю-
чено параллельно двигателю-вентилятору, охлаждающему пусковые и тор-
мозные сопротивления. При отключенном вентиляторе схема не собирается.
Если напряжение в контактной сети снизилось до 50% от номинального или
полностью исчезло, то якорь PH отпадает, и размыкаются его контакты
РН(15—16). В этом случае, как и при срабатывании РТ, выключаются ли-
нейные контакторы ЛК1 и ЛК.2. После восстановления напряжения контак-
ты РН(15—16) снова замкнутся, но линейные контакторы Г не включаются,
йока реостатный контроллер не вернется в первое положение (замкнутся
контакты в проводах 5—11). Таким образом, при отпадании якоря PH
так же, как и при срабатывании реле перегрузки РТ, силовая схема собира-
ется только после установки контроллера хода в нулевое положение и воз-
врата вала РК в первое положение, т. е. после введения пусковых рео-
статов.
Для снижения тока в параллельной обмотке возбуждения тягового
электродвигателя, если на остановке тормозная педаль не возвращена в
нулевое положение, служит реле минимального тока РМТ. Подъемная ка-
тушка этого реле введена в цепь якоря тягового двигателя. На остановке
тормозной ток равен нулю. Поэтому якорь РМТ отпадает, и его контакты в ,
цепи подъемной катушки контактора Ш2 размыкаются. В цепь обмотки
параллельного возбуждения тягового двигателя вводится сопротивление
Р13—Р14. При этом ток ц обмотке возбуждения снижается до значения, со-
ответствующего длительному режиму работы этой обмотки.
380
Защита от перегрузок и коротких замыканий электрооборудования
вспомогательных цепей осуществляется плавкими предохранителями. Защи-
та радиоприема от помех выполнена как у троллейбусов МТБ-82Д и ЗИУ-5.
Вспомогательные цепи. К высоковольтным вспомогательным цепям
относятся: цепь двигателя-вентилятора ДВ (см. рис. 221, а), которая вклю-
чается выключателем ВДВ через демпферное сопротивление; цепь двигате-
ля компрессора, которая включается контактором КДК\ цепи стеклообог-
ревателей и отопления кабины водителя. Последние включаются пакетны-
ми выключателями. Каждая из цепей защищена плавкими предохранителями.
К низковольтным цепям относятся: цепи электродвигателей дверных
механизмов, электродвигателя вентиляции кабины, электродвигателей стек-
лоочистителей, цепи освещения и сигнализации.
Низковольтные цепи и цепи управления получают питание от вспомо-
гательного генератора типа Г-732, который приводится в действие двигате-
лем-вентилятором ДВ. Напряжение генератора 28—29 в при токе нагрузки
генератора менее 43 а поддерживается постоянным при помощи регулятор-
ной коробки типа РРТ-32. При увеличении нагрузки генератора свыше
43 — 50 а напряжение генератора снижается ограничителями тока регулято-
рной коробки типа РРТ-32, и часть нагрузки (превышающей 43—50а) перево-
дится на аккумуляторную батарею. Она состоит из аккумуляторов типа
ЖН-100М. Номинальное напряжение батареи 24 в. Батарея работает в ре-
жиме постоянного подзаряда, у нее выведена средняя точка для питания
цепей сигнализации, спидометра и двигателей стеклоочистителей напряже-
нием 12 в.
§ 112.	Опытная схема бесконтактной системы управления
троллейбусом
Московским энергетическим институтом была разработана, .совместно
с заводом СВАРЗ и Управлением пассажирского транспорта Мосгориспол-
кома, и испытана на-троллейбусе типа МТБС опытная схема с элементами
бесконтактного управления.
Рис. 223. Схема развертки и внутренних соединений контроллера
управления
Троллейбус МТБС оборудован тяговым электродвигателем смешанного
возбуждения типа ДК202Б, часовой мощностью 78 кет.
Система управления — автоматическая с индивидуальными контакто-
рами. Она обеспечивает: а) пуск троллейбуса при ступенчатом выведении
381
сопротивлений и ослабление поля под контролем бесконтактного реле
ускорения; б) экономичное регулирование скорости движения путем изме- J
нения тока в параллельной обмотке возбуждения двигателя; в) рекупера- 1
тивное торможение от максимальной скорости, до скорости примерно' j
25 км/ч; г) реостатное торможение от максимальной скорости до 7 км/ч. ' J
Указанные режимы работы задают при помощи контроллера управле-
ния, который состоит из трех аппаратовжонтроллера хода КХ, контроллера
Рис. 224. Силовая схема (а) и таблица замыкания (б) кон-
такторов опытного троллейбуса с бесконтактной системой
управления
торможения КТ и реверсора ВН. Контроллеры КХ и КТ имеют кон-
такты только в цепи управления, а реверсор только в силовой цепи (непос-
редственное управлен-ие). Монтажная схема и развертки контроллера управ-
ления показаны на рис. 223. Контроллер хода имеет четыре позиции, из
которых три ходовых и одна маневровая. Контроллер торможения имеет
одну подготовительную и две тормозные позиции.
Силовая схема троллейбуса и таблица замыкания контакторов представ-
лены на рис. 224, а и б.
382
Выведение пусковых сопротивлений и переключение схемы с двигатель-
ного режима на тормозной производятся индивидуальными контакторами
(ЛК-/, ЛХ2, ЛКЗ, 1, 2, 3, 4, Т) типа КПД-113, а ослабление поля обмотки
параллельного возбуждения тягового двигателя осуществляется индивиду-
альными контакторами (1111,. U12,'ШЗ) типа КПД-110.
Общее число индивидуальных контакторов равно 11. Контакторы разме-
щены на двух панелях, как у троллейбуса МТБ-82. Пусковые и тормозные
характеристики подобны характеристикам, изображенным на рис. 210.
Упрощенная схема управления троллейбусом приведена на рис. 225.
В этой схеме контактными электрическими аппаратами являются контрол-
Рис. 225. Упрощенная схема управления
троллейбусом
лер управления, имеющий 11 контактов, и реле времени РВ с одним контак-
том в цепи проводов 1—2. Это реле служит для отключения линейных кон-
такторов только после введения пусковых сопротивлений, что улучшает
процесс дугогашения ЛК1 и Л К. 2 и делает более плавный переход с пуска
на выбег. При срабатывании защиты Л К.1 и ЛК2 отключаются независимо
от положения РВ.
Таким образом, в схему управления троллейбусом входит всего 12
контактов, т. е. в два раза меньше, чем в схеме управления МТБ-82Д и
•примерно в пять раз меньше, чем в схеме ЗИУ-5. Имеющееся в схеме большое
число бесконтактных элементов не должно усложнять эксплуатацию под-
вижного состава, так как эти элементы не нуждаются в частых осмотрах и
текущих профилактических ремонтах.
Все основные операции автоматического пуска тягового двигателя и
.защиты электрооборудования выполняются бесконтактными магнитными
реле (БМР), которые являются весьма надежными и долговечными. Развер-
нутая схема управления троллейбусом дана на рис. 226. В качестве БМР ис-
пользованы магнитные логические элементы (МЛЭ), выполненные на базе
магнитных усилителей.
В зависимости от назначения МЛЭ применяются с тремя типами харак-
теристик: реле с памятью, реле с высоким коэффициентом возврата и транс-
форматоры постоянного тока.
383
Магнитные логические элементы ЭЛК1, ЭЛК.2, ЭЛК.З, ЭШ1, ЭШ2, ЭШЗ, ;
ЭТ, Э1, Э2, ЭЗ, Э4, ЭР В имеют характеристики вход — выход реле с па*
мятью, показанные на рис. 201 (кривые 3 с петлей бвгдеж). Схема внутренних
соединений этих элементов показана на рис. 227. Характеристика вход —
выход у этих элементов образована при помощи двух обмоток управления.
Обмоткой 2—9, включенной через сопротивление Д0.с параллельно нагруз-
ке, создается положительная обратная связь, образующая петлю беде (см.
рис. 201). Обмоткой 6—13создается отрицательное смещение. Характеристи-
ки вход — выход смещены этой обмоткой так, чтобы петля была симметрич-
на относительно оси ординат.
В схеме управления на рис.
226 обмотки 6—13 всех эле-
ментов соединены последова-
тельно и через сопротивление
Дсм получают питание от цепи
управления. Сопротивление
РД служит для запирания
сигналов от элемента реле
ускорения ЭРУ при ненасы-
щенном МЛЭ. Диод Дд1 пре-
пятствует прохождению сиг-
нала от ЭРУ через рабочие
обмотки, а диод Дд2 запирает
Рис. 227. Схема внутренних соединений МЛЭ
для контакторов
прохождение тока от ненасы-
щенного МЛЭ через нагрузку ЭРУ и управляющие обмотки других МЛЭ.
Диод Др шунтирует нагрузку МЛЭ (подъемную катушку контактора). В
схему рис. 227 входит также выходной трансформатор Тр преобразователя
и диоды Да Д2, которые служат для выпрямления выходного напря-
жения преобразователя. Внешние соединения элемента показаны штри- j
хом. Зажимы + и — МЛЭ в схеме управления троллейбуса (см. рис. i
226) не показаны.	•
Магнитные логические элементы ЭРУ, ЭВ1, ЭВ2, ЭР, ЭРУШ и ЭЗ
типа Л Т-04-014, МЛЭ ЭРУ, ЭРУШ, ЭЗ имеют характеристики вход — выход
реле с высоким коэффициентом возврата, как показано на рис. 202, б. - 1
Такая характеристика создается обмоткой 1Н—1К.. У МЛЭ ЭЗ петля сме-
щена влево от оси ординат, т. е. при отсутствии сигналов на обмотках уп-
равления, исключая обмотку обратной связи 1Н—1К, ЭЗ насыщен. У МЛЭ ;
ЭРУ и ЭРУШ при отсутствии сигналов на обмотках управления, исключая. 
обмотки 1Н—1К, элементы рассыщены.	J
Магнитные логические элементы ЭВ1, ЭВ2 и ЭР имеют естественную
характеристику магнитного усилителя с самонасыщением (см. рис. 201 .
кривая /). Схема внутренних соединений элементов ЭРУ, ЭВ1, ЭВ2, ЭР, J
ЭРУШ и ЭЗ, как и на рис. 227, но нет диодов Др, Дд1, Дд2 и сопротивлений '5|
Дол и Дд. Все пять обмоток управления выведены на внешние зажимы, |
которые обозначены так же, как и на рис. 200.	1
Магнитные, логические элементы ТПТ, ТПН и ТПНВ являются датчи- |
ками. Они выполнены на базе стандартных МЛЭ типа ЛТ-06-014. Соедине- ,1
ние рабочих обмоток этих элементов показано на схеме управления троллей-
бусом (см. рис. 226).
У трансформатора постоянного тока ТПТ обмотки управления эле-
мента не используются. В качестве обмотки управления служит медная
шпилька, поставленная в окно сердечников. По этой шпильке проходит весь
ток якоря тягового двигателя. Ток на выходе выпрямительного моста-(Д30-г J
-т-Д42) пропорционален току тягового двигателя. Часть его протекает по об- -
моткам управления 2Н—2К. элементов ЭРУ и ЭРУШ, а после пробоя ди-
нистора протекает также по обмотке 2Н—2К. элемента защиты ЭЗ. .1
Трансформатор постоянного напряжения ТПН является бесконтакт- “
ным датчиком для защиты от превышения и чрезмерного понижения напря-
384
жения. Его первичная обмотка состоит из двух обмоток управления 4Н—4К.
и 5Н—5К, соединенных последовательно. Они питаются от контактной
сети через сопротивление Re6. На выходе выпрямительного моста (Д^—Д^)
вторичной обмотки ТП'Н ток пропорционален напряжению в контактной
сети.
Трансформатор постоянного напряжения ТПНВ служит для выбора
режима пуска троллейбуса. Его первичная обмотка, состоящая из двух об-
моток управления (4Н—4R и 5Н—5К), соединенных между собой парал-
лельно, включена в диагональ моста. Одним плечом служит тяговый двига-
тель, другим — пусковое сопротивление Rn и два плеча образуются сопро-
тивлениями ДьВ и 7?ЙЭ. Ток по первичной обмотке ТПНВ проходит только
при небольшой скорости троллейбуса, когда мало напряжение на тяговом
двигателе. При скорости троллейбуса выше 22—23 км/ч протекание тока по
первичной обмотке ТПНВ прекращается и на выходе выпрямительного
моста Д6-т-Дя отсутствует сигнал.В этом случае контакторы Ш2 и ШЗ не вклю-
чаются, и пуск троллейбуса происходит при ослабленном поле тягового дви-
гателя. При пуске с остановки, а также при скорости, меньшей 18—20 км/ч,
напряжение на ^нагрузке ТПНВ (сопротивлениях Ri и Т?8) достаточно
для включения контактора Ш2 (насыщения элемента ЭШ2 обмоткой 3—10
ЭШ2). После включения контактора Ш2 обмоткой 3—10 ЭШЗ насыщается
элемент ЭШЗ, и контактор ШЗ включается. В этом случае пуск троллейбуса
происходит при полном поле тягового двигателя.
Стабилитрон Cml ограничивает напряжение на нагрузке ТПНВ вели-
чиной, не превышающей падение напряжения на элементе ЭШ1.
Технические данные элементов, применяемых в схеме управления,
приведены в табл. 19.		.
Таблица 19
Технические данные элементов
Параметры	Тип магнитного усилителя		
	ЛТ-04-014	УТ-06-011	нестандарт- ный (для пи- тания кату- шек контак- торов)
Напряжение питания сети 400 гц, е		24	60	24
Номинальный ток нагрузки, ма		205	240	1250
Сопротивление нагрузки, ом 		71	170	18,5
Выходная мощность; виг Рабочая обмотка:	3	10	30 .
число витков 		1080	1350	600
сопротивление при 15°С, ом 	 Обмотка управления 1Н—1R-, 2Н—-2/С; ЗН—ЗК:	16	18	3,2
число витков .... 		200	*300	—
допустимый ток, ма	,	45	43	—-
сопротивление при 15СС, ом 	 Обмотки управления 4Н—4К; 5Н—5К'-	26	43	—
число витков 		600	1250	
допустимый ток, ма ..........	45	43	—
сопротивление при. 15СС, ом ....... Обмотки управления 4—11-, 5—12:	77	175	—
число витков 		——	—	100
допустимый ток, ма 		—	—	250
сопротивление при 15°С, ом 	 Обмотка управления 3—10:	—	—	4,5
число витков 			—	500
допустимый ток, ма 			—	100
сопротивление при 15°С, ом 		—	— 	64
Переменное напряжение прямоугольной формы для магнитных логи-
ческих элементов снимается с выхода статического преобразователя, полу-
чающего питание от низковольтной сети.
13 И. С. Ефремов
385
Источником напряжения низковольтной сети является аккумулятор1
ная батарея типа ЖН-45, работающая параллельно с выпрямительным мос-
том, включенным на трехфазный синхронный генератор, который приводит-
ся в движение высоковольтным электродвигателем. Переменное напряжение '
на выходе статического преобразователя поддерживается постоянным полу-
проводниковой системой стабилизации, воздействующей на обмотку воз-
буждения синхронного генератора и изменяющей напряжение на входе ста-
тического преобразователя. Пёред пуском троллейбуса включаются цепи
мотор-компрессора, двигателя синхронного генератора и автоматический
выключатель АВ. Затем следует включить статический преобразователь,
и водитель может управлять машиной при помощи контроллера управ-
ления.
Автоматический пуск. При установке педали контроллера хода на манев-
ровую позицию замыкается его кулачковый элемент КХ(М-З) (см. рис. 226)
в цепи проводов 1 и 2 и через замкнутый кулачковый элемент КТО
питание от средней точки выходного трансформатора-преобразователя Тр1
поступает на провод 5. С провода 5 зарядный ток конденсатора Cj через соп- ’ ,
ротивление Ri протекает по обмотке управления 3—10 ЭЛ.К1 на минус вы- ’
прямительного моста, образованного диодами Д1 и Д2. Элемент ЭЛК1 на- ;
сыщается, и контактор ЛК1 включается. От провода 2 через катушку кон-
тактора ЛКЗ, напряжение на которой очень мало, так как элемент ЭЛ КЗ
ненасыщен, течет ток по обмотке управления 4—11 ЭЛК2 через сопро- 
тивление Д4 и рабочие обмотки элемента ЭЛК1. Элемент ЭЛК2 насыщается, 
и контактор ЛК2 включается.	-	'
В силовой цепи ток течет через токоприемник Т/, радиореактор РР1 •
(см. рис., 224), силовые контакты контактора ЛКК последовательную об- '
мотку возбуждения и якорь тягового двигателя, пусковое сопротивление
Р&—Pq, силовые, контакты контактора ЛК2, автоматический выключатель ;
АВ, радиореактор РР2 и токоприемник Т2. В шунтовой цепи ток проходит
через сопротивления К-Ш1 и Ш1-ШЗ, обмотку Ш— ШШ параллельного !
возбуждения, автоматический выключатель АВ, имея минимальное <
значение.	‘
После появления напряжения на катушке контактора ЛК2 начинает i
заряжаться конденсатор С4 через сопротивление Дб, далее заряжается’ «
конденсатор С3 и по мере заряда его увеличивается ток в цепи обмотки уп-
равления 3—10 элемента ЭШ1, включенной через сопротивление Ra и диод J
Д5 параллельно конденсатору С3. Через некоторое время (t — 0,054-0,1 сек)
ток в обмотке управления 3—10 элемента ЭШ1 увеличивается настоль-
ко,’ что последний насыщается, на катушке контактора Ш1 появляется нап- j
ряжение, и . контактор включается, закорачивая секцию сопротивления 4
К—Ш1 в цепи обмотки Ш—ШШ параллельного возбуждения тягового элект- 3
родвигателя; ток в этой обмотке увеличивается до I = 1,05 а, поле тягового J
двигателя усиливается.	
, При пуске с остановки напряжение на якоре тягового электродвигате-
ля мало, поэтому по параллельным обмоткам 4Н—4К и5Н—5К трансфор- ;
матора постоянного тока ТДНВ протекает ток, обусловленный разностью ’4
потенциалов диагонали моста, образованного с одной стороны сопротив- i
лениями Д68 и R6e и с другой — якорем тягового двигателя и пусковыми-
сопротивлениями Дп. Согласно характеристике трансформатора постояв- *
ного тока ТПНВ ток, протекающий по обмоткам А—Х и В—-У, пропорций- >
нален току в обмотке управления 4Н—4К и 5Н—5К, причем коэффициент,
пропорциональности равен отношению числа витков обмоток .ша-х/ммн-як- • >
Этот ток выпрямляется вентилями Дв—Д9, образующими мост, и, протекая ;
по сопротивлениям Д7—Д8, создает на них определенное падение напряже- '
ния, часть которого подается с регулируемого сопротивления Д7 на обмотку >
управления 3—10 элемента ЭШ2. Последний насыщается, на катушке кон- "
тактора Ш2 появляется напряжение, и контактор Ш2 включается, выводя J
секцию сопротивления Ш1—Ш2. Ток в обмотке возбуждения Ш—ШШ тя-
386	-	.	J
гового электродвигателя увеличивается до 2,1 а, поле тягового электродви-
гателя усиливается.
После насыщения элемента ЭШ2 начинает заряжаться конденсатор Сь
через сопротивление R9 и параллельно включенные конденсатор С8 и об-
мотку 3—10 ЭШЗ с сопротивлением /?10. Причем по мере заряда конденса-
тора С8 возрастает ток в цепи обмотки управления элемента ЭШЗ и через
некоторое время (0,05—0,1 сек) достигает значения, при котором элемент
ЭШЗ насыщается и контактор ШЗ включается, выводя секцию сопротивле-
ния Ш2—ШЗ (см. рис. 224) в цепи обмотки возбуждения Ш—ШШ тягового
двигателя. Ток в обмотке возрастает до 3, 5 а, и поле тягового двигателя
достигает максимального значения. Тяговый электродвигатель оказывает-
ся подключенным к напряжению сети через полное пусковое сопротивле-
ние Рь — Ро, при этом ток в обмотке параллельного возбуждения Ш—ШШ
максимальный. На этом пуск троллейбуса на маневровощпозиции контрол-
лера хода заканчивается.
При дальнейшем перемещении педали контроллера хода до позиции /
замыкаются кулачковыеэлементы: а)-КХ1-~3, соединяющий среднюю точку
трансформатора с катушками контакторов 1, 2, 3, 4 и реле РВ-, б) КХ1-2
и КХ1, подключающие через сопротивление/?36 и /?37 обмотки управления
5—12 элементов ЭШ2 и ЭШЗ к катушке контактора 4\в) RX1--3, соединяю-
щий среднюю точку трансформатора с общей точкой нагрузок элементов
ЭРУ, ЭВ1, ЭВ2, ЭР.
Кулачковые элементы КХ(М-Г) и КХ(М-2) остаются замкнутыми, поэ-
тому сопротивление в цепи обмотки ЗК—ЗН ЭРУ минимальное (Д43 + Д4Й),
размагничивающий ток этой обмотки максимальный. При этом ток регули-
рования реле ускорения имеет минимальное значение (7МНН = 170 а).
После замыкания элемента KXl-т-З в цепи катушки реле РВ и контак-
торов /, 2, 3, 4 включается реле РВ. Контакты РВ шунтируют кулачковый
элемент КХ(М-З), соединяющий провода 1 и 2.
После того как замкнется кулачковый элемент КХ1-±3, соединяющий
среднюю точку трансформатора Тр2 с общей точкой нагрузок элементов
ЭРУ, ЭВ1, ЭВ2, ЭР, появится напряжение на сопротивлении /?48, нагрузке
элемента ЭВ1, насыщенного рацее, и по цепи обмотки управления ЗН—5К
элемента ЭРУ, включенной через сопротивления Р41, Р42 и диод Д31 па-
раллельно сопротивлению Д48, потечет ток, создающий смещение характе-
ристики элемента ЭРУ, при котором рассыщение элемента ЭРУ произойдет
при токе тягового двигателя / = 1704-280 а. В зависимости от положения
педали контроллера хода, принижении тока тягового двигателя до опре-
деленного значения, пропорционально снизится ток в обмотке управления
2К—2Н ЭРУ (см. рис. 226) в цепи напряжения трансформатора постоянно-
го тока ТПТ; элемент ЭРУ насытится^ а на его нагрузке (сопротивле-
нии R4 о) появится напряжение. Поддействием этого напряжения через обмот-
ку 3—10 элемента Э1, включенную через дополнительное сопротивление/?д
, ЭЛК2 (напряжение на котором мало, при насыщенном элементе ЛК2~) и
; диод Дм, потечет ток, насыщающий элемент Э1. На катушке контактора 1
появится напряжение, контактор 1 включится, закорачивая секцию пуско-
вого сопротивления Р4—Ро (см. рис. 224). Ток якоря тягового двигателя
:	при этом возрастет.
> С появлением напряжения на катушке контактора 1 по обмотке управ-
* ления 4Н—4К. элемента ЭРУ, включенной через сопротивление R30, прой-
дет ток-заряда конденсатора С1о, рассыщающий элемент реле ускорения на
Г. период времени, определяемый постоянной т = 0.1—0,12 сек- Это нёобхо-
\ димо для того, чтобы снять напряжение с нагрузки элемента ЭРУ на отрезок
: времени от момента появления напряжения на катушке контактора 1 до
у момента изменения тока тяговою Электродвигателя, вызванного замыкани-
v . ем контактов контактора 1. В противном случае (имея в виду, что время вклю-
J чения магнитных логических элементов значительно меньше времени вклю-
г чения контактора) за указанный выше отрезок времени произойдет насыше-
13*
387
ние всех остальных элементов, питающих катушки контакторов, контакто-
ры включатся, и ток тягового двигателя возрастет до недопустимой
величины, вызывающей срабатывание защиты.
После насыщения элемента Э1 напряжение на сопротивлении 7?д, вклю-
ченном параллельно рабочим обмоткам элемента Э1, становится достаточно
малым. Когда ток тягового двигателя уменьшится вследствие увеличения
скорости троллейбуса и элемент ЭРУ снова насытится, то на его нагрузке
(сопротивлении /?4о) появится напряжение и через сопротивление Э1 по
обмотке управления 3—10 Э2 потечет ток, и Э2 насытится. Контактор 2
включится, закорачивая секцию Pt—Pz пускового сопротивления. Ток
тягового двигателя возрастает.
В момент появления напряжения на катушке контактора 2 по обмотке
управления 4Н—4К элемента ЭРУ и сопротивления Р29 пройдет ток заря-
да конденсатора С15, рассыщающий элемент реле ускорения ЭРУ. Назначе-
ние и действие этого контура аналогичны действию рассмотренного выше
контура С16—Рзо, включенного параллельно катушке контактора 1. Те же
задачи выполняют контуры С14—RZ3, С13—Ri7, С17—/?31, С18—#32, вклю-
ченные параллельно катушкам контакторов 3, 4, ЛКЗ, ЛК2, поэтому в даль-
нейшем действия этих контуров подробно не рассматриваются.
При насыщении элемента Э2 напряжение на его рабочих обмотках ста-
нет малым и при насыщении элемента реле ускорения ЭРУ по обмотке 3—10
элемента ЭЗ пройдет ток, насыщающий этот элемент. На катушке контактора
3 появится напряжение, и контактор включится, закорачивая секцию Р2—
Р3 пускового сопротивления.
После насыщения элемента ЭЗ через соответствующий контур С и—
при помощи обмотки 4Н—4К ЭРУ на некоторое время размагнитится эле-
мент реле ускорения ЭРУ.
Когда ток тягового двигателя уменьшится до тока насыщения элемента
реле ускорения ЭРУ, на его нагрузке (сопротивлении /?4о) появится напря-
жение. По последовательно соединенным обмоткам управления 3—10
элементов ЭЛКЗ и ЭЛК2 через сопротивление /?д, параллельное рабочим
обмоткам элемента ЭЗ. напряжение на которых мало, пройдет ток, насыщаю-
щий эти элементы. Элемент ЭЛК2 был насыщен ранее, поэтому в данном слу-
чае насыщается только элемент ЭЛКЗ. На его нагрузке — катушке кон-
тактора ЛКЗ —появится напряжение, и контактор ЛКЗ включится, закора-
чивая секцию Р3—Р± пускового сопротивления; при этом произойдет даль-
нейший разгон машины.
При появлении напряжения на катушке контактора ЛКЗ при помощи
обмотки управления 4Н—4КЭРУ рассыщется. Одновременно, вследствие вы-
равнивания потенциалов между точками /элементов ЭЛКЗ и ЭР В, пропадет
ток в обмотке управления 4Н—4К ЭВ1, включенной через сопротивление
и диод Д15. При этом элемент ЭВ1 рассыщется, напряжение на его нагрузке
(сопротивлении /?48) становится мало. Ток, протекающий по обмотке уп-
равления 5Н—5К ЭРУ, включенной через сопротивления Ra и Т?42 и диод
Д51 параллельно сопротивлению Т?48, становится почти равным нулю. Та-
ким образом, элемент ЭРУ не может насытиться даже при малом токе тяго-
вого электродвигателя, так как отсутствует смещение, создаваемое обмоткой
управления 5Н—5К.
При насыщении элемента ЭЛКЗ восстановится высокое сопротивление
стабилитрона Cm3 и прекратится питание обмоток управления 5Н—5К эле-
ментов ЭРУШ и ЭР. Через некоторое время (после разряда конденсатора
С1е) ток в обмотках управления 5Н—5К элементов ЭРУШ и ЭР станет рав-
ным нулю, т. е. снимается их размагничивающее действие.. Вследствие ра-
венства потенциалов между точками 7 элементов ЭЛК1 и ЭЛКЗ пропадает
ток во. включающей обмотке управления 4—И элемента ЭЛК2, подключен-
ной через сопротивление Ri к точкам 7 элементов ЭЛК1 и ЭЛКЗ. Одновре-
менно с провода 3 через катушку контактора 4 и стабилитрон Cm2, который
примет на себя напряжение порядка 5, 6 в, напряжение поступит на парал-
388
лельнуюцепь, состоящую из диода Д24, сопротивления R3i, обмотки управ-
ления 5—12 элемента ЭЛК2 и диода Д2П, сопротивления /?38, а также обмот-
ки управления 4Н—4К элемента ЭР. -Ток, протекающий по обмотке управ-
ления 5—12 элемёнта ЭЛК2, вызовет рассыщение последнего, напряжение
на катушке контактора ЛК2 станет равным напряжению холостого хода
элемента ЭЛК2, и контактор Л К.2 отключится.
Ток, протекающий по обмотке управления 4Н—4К элемента ЭР, вызо-
вет насыщение этого элемента, на его нагрузке (сопротивлении /?,6) появит-
ся напряжение около 20—22 в. В этом случае на нагрузку включена цепь,
состоящая из стабилитрона Ст4 и параллельных ветвей: обмотка управле-
ния 4—11 элемента Э1 последовательно с сопротивлением Д49 и диодом Д33,
обмотка управления 4—И элемента Э2, соединенная последовательно с
сопротивлением Д31 и диодом Дзд, а также обмотка управления 4—11 эле-
мента ЭЗ последовательно с сопротивлением Д5е и диодом Д35. Напряжение
на стабилитроне Ст4 при этом станет равным напряжению стабилизации
этого элемента U = 5,6 в, а на параллельных ветвях, включающих обмотки'
1 управления 4—11 элементов Э1, 32, ЭЗ, напряжение окажется равным нап-
ряжению нагрузки за вычетом падения напряжения на стабилитроне Ст4.
Под действием этого напряжения и по обмоткам управления пройдет ток,
рассыщающий элементы Э1, Э2, ЭЗ. Напряжение на катушках контакторов
Э1, Э2, ЭЗ пропадет, и контакторы выключатся.
После рассыщения элемента ЭЛК2 получает питание намагничивающая
обмотка 5Н—5К ЭВ2, но этот элемент насыщается только при отсутствии
напряжения на катушках контакторов ЛК2, 1, 2, 3. Если же на. катушке
какого-либо из перечисленных контакторов сохранится напряжение, то
питание поступит на размагничивающую обмотку 4Н—4К ЭВ2, препятству-
ющую насыщению ЭВ2. Ток по обмотке 4Н—4К ЭВ2 проходит через ка-
тушку контактора 4 (напряжение на которой мало, так как элемент Э4
ненасыщен) и далее через сопротивление диод Д18 и один из диодов
Д2з, Д21, Д20, Ди> на точку 7 того элемента, катушка которого осталась
под напряжением. По обмотке управления 4—11 элемента Э4, включенной
через сопротивление Д.28 и диод Д22 (параллельно указанной выше 'цепи
обмотки управления 4Н—4К ЭВ2 сопротивления Т?24 и диода Ди>) также
будет проходить ток, препятствующий насыщению элемента Э4, если есть
напряжение на катушке хотя бы одного из контакторов ЛК2, 1, 2, 3.
Это предотвращает включение контактора 4, если один или несколько выше
перечисленных контакторов не успели отключиться, так как в противном
случае вследствие выведения нескольких ступеней пускового сопротивле-
ния сразу возникнет недопустимый бросок тока тягового двигателя. Поэто-
му даже после снятия напряжения с катушек контакторов ЛК2, 1, 2, 3 ток
в обмотке управления 4—11 элемента Э4 поддерживается некоторое время,
необходимое для размыкания контактов контакторов ЛК2, li, 2, 3, за счет
разряда конденсатора С12 на эту обмотку через последовательно включенные
сопротивления и /?26. Аналогично поддерживается некоторое время ток
в обмотке управления 4Н—4К ЭВ2, но за счет разряда конденсатора Си
через сопротивления Д24 и /?28.
Спустя некоторое время после выключения контакторов ЛК2, 1, 2, 3
исчезнет ток в обмотке управления 4—11 элемента Э4 и снимется сигнал,
препятствующий насыщению элемента ЭВ2. В результате ЭВ2 насытится,
на его нагрузке (сопротивлении /?52) появится напряжение, и в цепи обмот-
ки 5Н—5К. элемента ЭРУ (включенной параллельно сопротивлению Рб2
через сопротивления #41 и/?48 и диод Д3) пойдет ток, создающий положи-
тельное смещение характеристики элемента реле ускорения ЭРУ. Если
значение тока тягового двигателя оказывается меньше величины тока, при
которой насыщается элемент реле ускорения на данной позиции контрол-
лера хода, то этот элемент насытится и на его нагрузке (сопротивлении
Д4о) появится напряжение, а по обмотке управления 3—10 элемента Э4
потечет ток, насыщающий элемент 34, и контактор 4 включится. Этот ток
389
проходит через сопротивление /?л, параллельное рабочим обмоткам насы-
щенного элемента ЭЛКЗ (напряжение на которых мало), и диод Д5з- При
этом параллельно секции пускового сопротивления Р5—Рл подключается
ступень сопротивления Ро—Р4. В результате суммарное пусковое сопро-
тивление уменьшится, а ток тягового двигателя увеличится. Происходит
дальнейший разгон троллейбуса.
После появления напряжения на катушке контактора 4 через обмотку
управления 4Н—4К элемента ЭРУ и сопротивление Д27 появится ток заря-
да конденсатора Ci3, рассыщающий на некоторое время элемент ЭРУ..
Кроме .того, вследствие выравнивания потенциалов между точками 7
элементов ЭЛКЗ и Э4 исчезнет ток в обмотках управления 5 — 12 эле-
мента ЭЛК2 и 4Н—4К элемента ЭР , включенных через сопротивления
Да* и Диоды Д24 и Д2б и общий стабилитрон Cm2 на разность потенциа-
лов между этими точками. При этом рассыщется элемент ЭР и снимается
сигнал с обмоток 4—11 элементов Э1, Э2, ЭЗ, включенных через сопротив-
ления R4fh R5l и RdS и диоды Дзз, Д34 и Д36 на нагрузку элемента ЭР5.
Когда величина тока тягового двигателя уменьшится до значения тока
насыщения элемента реле ускорения, на нагрузке этого элемента (сопротив-
лении /?4о) появится напряжение. По обмотке управления 3—10 элемента
Э1 ток проходит через сопротивление /?д, параллельное рабочим обмоткам
элемента Э4, диод Д=,3 на сопротивление Д4о. На его нагрузке — катушке
контактора 1 — появится напряжение, и контактор 1 включится, закорачи-
вая секцию Ро—Pi пускового сопротивления. Таким образом, параллельно
секции Р4—Pg пускового сопротивления остается включенной секция сопро-
тивления Pi—Р4. Ток тягового двигателя увеличится, и произойдет даль-
’нейший разгон троллейбуса.
После появления напряжения на катушке контактора 1 через обмотку
управления 4Н—4К элемента ЭРУ и сопротивление Rs6 пройдет ток заряда
конденсатора CJfi, рассыщающий на некоторое время элемент ЭРУ.
При снижении тока тягового двигателя до определенного значения про-
изойдет насыщение элемента реле ускорения ЭРУ: на его нагрузке (сопротив-
лении /?4()) появится напряжение, и по обмотке управления 3—10 пойдет ток,
насыщающий элемент Э2, этот ток идет через сопротивление параллель-
ное рабочим обмоткам элемента Э1 (напряжение на котором мало при насы-
щенном элементе Э1), и диод Д23 на сопротивление Ri0. После насыщения
элемента Э2 включится контактор 2. закорачивая секцию пускового сопро-
тивления Pt—Р2. В этом случае ток якоря тягового двигателя проходит
по' двум параллельным ветвям пусковых сопротивлений Р4—Рь и Ра—Р4.
После появления напряжения на катушке контактора 2 в обмотке уп-
равления 4Н—4К элемента ЭРУ и сопротивлении R29 возникнет ток заряда
конденсатора С15, рассыщающий на некоторое время элемент ЭРУ. При но-
вом снижении тока тягового двигателя до определенного значения произой-
дет насыщение элемента ЭРУ и на его нагрузке (сопротивлении /?4о) поя-
вится напряжение, под действием которого по обмотке 3—10 элемента ЭЗ
пройдет ток, насыщающий элемент ЭЗ, и контактор 3 включится, выводя
секцию Р2—Рз пускового сопротивления. В цепи якоря тягового двигателя
остаются две параллельно включенные 'секции пускового сопротивления
Pi—Pf, и Р3—Р4.
После появления напряжения на катушке контактора 3 в обмотке уп-
равления 4Н—4К элемента ЭРУ и сопротивлении /?30 возникнет ток заряда
конденсатора С14, рассыщающий на короткий промежуток времени элемент
ЭРУ.
При следующем насыщении элемента реле ускорения ЭРУ по обмоткам
управления 3—10 элементов ЭЛК2 и ЭЛКЗ, включенных через'сопротивле-
ние Ra, параллельное рабочим обмоткам элемента ЭЗ (напряжение на кото-
ром мало при насыщенном элементе 35), и диодД2з пройдет ток, насыщающий
элементы ЭЛК2 и ЭЛКЗ. Так как элемент ЭЛКЗ был насыщен ранее и
контактор1 Л КЗ был включен, то в результате включится только контактор
390
ЛК2. Пусковое сопротивление будет полностью выведено, и движение станет
происходить по безреостатной характеристике при максимальном токе в ,
обмотке параллельного возбуждения тягового двигателя.
После появления напряжения на катушке контактора ЛК2 прекраща-
ется питаниехобмотки 5Н—5К, и элементы ЭВ2 и ЭРУ рассыщаются. Одно-
временно восстанавливается высокое сопротивление стабилитрона Cm3,
так как напряжение стабилизации его выше, чем напряжение между точкой
7 элемента ЭЛ КЗ и средней точкой диодрв Д\ и Д2 выпрямительного моста,
на которые он включен через последовательно соединенные с сопротивле-
нием Д39 обмотки управления 5Н—5К элементов ЭР и ЭРУЩ, шунтирован-
ных конденсатором С19 через сопротивление р35.
После разряда конденсатора С19 на обмотки 5Н—5К элементов ЭРУШ
и ЭР через сопротивления Рз5 и Д39, ток в этих обмотках станет равным ну-
лю, элемент ЭР насыщается. Характеристика элемента реле ускорения для
ослабления поля [ЭРУШ) при этом смещается так, что насыщение его про-
исходит при уменьшении тока тягового двигателя до 270—280 а. Таким
образом осуществляется подготовка элемента ЭРУШ для дальнейшей ра-
боты.
При насыщении элемента ЭР на его нагрузке (сопротивлении Д6б)
появится'напряжение. По обмоткам 4—11 элементов Э1, Э2, ЭЗ, включенным
через сопротивления Д61, Дб3, диоды Д33, Д34, Дзь и общий стабилитрон
Ст4, на нагрузку элемента ЭР пройдет ток, рассыщающий указанные эле-
менты. В этом случае напряжения на катушках контакторов 1, 2, 3 становят-
ся очень малыми, и контакторы отключаются.
На этом заканчивается пуск троллейбуса на позиции 1 контроллера хода.
Дальнейшее движение осуществляется по безреостатной характеристике при
полном поле, т. е. максимальном токе в обмотке параллельного возбуждения
(Ш—ШШ) тягового электродвигателя.
При установке педали контроллера хода на позицию 2 пуск троллейбу-
са осуществляется аналогично описанному выше до момента выхода на без-
реостатную характеристику полного поля. Но вследствие размыкания ку-
лачкового элемента КХ(М-1) на позиции 2КХ в цепь намагничивающей
обмотки ЗН—ЗК элемента ЭРУ вводится сопротивление Я44, ток регулиро-
вания реле ускорения ЭРУ равен уже 220—230 а.
После завершения реостатного пуска при полном поле вступает в дей-
ствие элемент реле ускорения для ослабления поля (ЭРУШ). В этом слу-
чае сигнал, пропорциональный току тягового двигателя, подается посредст-
вом трансформатора постоянного тока ТПТ на обмотку управления 2Н—2К
элемента ЭРУШ по цепи, аналогичной описанной выше цепи обмотки
управления 2Н—2К элемента ЭРУ. При определенном токе в обмотке управ-
ления ,2/У—2К, соответствующем току цепи якоря тягового двигателя 1П~
—270—280 а, произойдет насыщение элемента ЭРУШ. На его нагрузке (со-
противлении Д68) появится напряжение, и по обмотке 4—11 элемента ЭШЗ,
включенной через сопротивление Д19 на нагрузку элемента ЭРУШ, пройдет
' Ток, рассыщающий элемент ЭШЗ. Это произойдет вследствие того, что
. сигнал, препятствующий рассыщению этого элемента, снят с обмотки управ-
ления 5—12 ЭШЗ, поскольку разомкнут на позиции 2КХ кулачковый эле-
мент КХ1. В этом положении напряжение на катушке контактора ШЗ ста-
нет настолько малым, что этот контактор отключится. Сопротивление в цепи
обмотки параллельного возбуждения возрастет, следовательно, ток в ней
уменьшится, т. е. произойдет ослабление поля тягового двигателя.
После восстановления напряжения на рабочих обмотках элемента ЭШЗ
током заряда конденсатора Ci0, проходящим по обмотке 4Н—4К ЭРУШ
и сопротивлению Я18 (включенным между точкой 7 элемента ЭШЗ и средней
точкой диодов Дь и Д2 выпрямительного моста), рассыщается элемент ЭРУШ
на время, достаточное для рассыщения элемента ЭШЗ, выключение контак-
тора ШЗ ц нарастание тока в цепи якоря тягового электродвигателя вслед-
ствие. ослабления его поля.
' 391
При увеличении скорости троллейбуса и уменьшении тока тягового
электродвигателя до 270—280 а снова насыщается элемент ЭРУШ, и на его
нагрузке (сопротивлении Я5Й) появляется напряжение. В этом случае по
обмотке управления 4—11 (элемента ЭШ2), включенной через катушку кон-
тактора ШЗ (напряжение на которой мало), диод Д13, сопротивление ft1R, на
нагрузку элемента Э-РУШ проходит ток, создающий намагничивающую силу,
направленную на рассыщение элемента ЭШ2. Однако элемент ЭШ2 не рас-
сыщается, так как эта намагничивающая сила компенсируется намагничи-
вающей силой обмотки управления 5—12 элемента ЭШ2, включенной через
замкнутый на позиции 2К.Х кулачковый элемент КХ1-±2 и сопротивление
Д3. на катушку контактора 4. При насыщенном элементе Э4 на катушке кон-,
тактора напряжение 20—22 в.
Дальнейший разгон троллейбуса происходит по безреостатной харак-
теристике, соответствующей первой ступени ослабления поля тягового
электродвигателя.
При установке педали контроллера хода на позицию 3 пуск троллейбуса
протекает аналогично описанному выше до момента выхода на безреостатную
характеристику первой ступени ослабления тягового электродвигателя.
При этом элемент реле ускорения ЭРУ насыщается уже при увеличенном
токе тягового электродвигателя до 280 а.
После выхода на безреостатную характеристику первой ступени ос-
лабления тягового электродвигателя (при отключенном контакторе ШЗ) и
снижения величины тока тягового электродвигателя до 280—290 а насыща-
ется элемент реле ускорения ЭРУШ. При этом на его нагрузке появится
напряжение, и по обмотке управления 4—11 элемента ЭШ2, включенной
через катушку контактора ШЗ (напряжение на которой мало), диод Д13 и
сопротивление Д1б, пройдет ток, создающий намагничивающую силу, нап-
равленную на рассыщение элемента ЭШЗ. Ток в обмотке 5—12 ЭШ2, соз-
дающий намагничивающую силу, препятствующую рассыщению элемента
ЭШЗ, прерван, так как разомкнут кулачковый элемент КХ1--г2. В этом слу-
чае элемент ЭШ2 рассыщается. Напряжение на катушке контактора Ш2 ста-
новится малым, и контактор Ш2 отключается. В результате в цепь обмотки
параллельного возбуждения тягового электродвигателя вводится сопротив-
ление Ш1—Ш2 и, следовательно, ток в этой обмотке.уменьшается. Таким
образом, происходит переход на вторую ступень ослабления поля тягового,
электродвигателя.
После появления напряжения на рабочих обмотках элемента ЭШ2
через сопротивление Д15 и обмотку управления 4Н—4К ЭРУШ на некоторое
время током заряда конденсатора С9 рассыщается элемент ЭРУШ.
При новом уменьшении тока тягового электродвигателя до 280—290 а
насыщается элемент реле ускорения ЭРУШ. По обмотке 4—11 элемента ЭШЦ
включенной через катушку контактора Ш2 (напряжение на которой мало),
диод Д1ь сопротивление ft17 на нагрузку элемента ЭРУШ, пройдет ток,
рассыщающий элемент ЭШ1. Напряжение на катушке контактора Ш1 ста-
новится малым и контактор Ш1 отключается; при этом в цепь обмотки па-
раллельного возбуждения тягового двигателя вводится сопротивление ft—
Ш1 (см. рис. 224).
В этом положении ток-в обмотке параллельного возбуждения уменьша-
ется до 0,4 а. Тяговый электродвигатель работает при максимальном ослаб-
лении поля.
Дальнейший разгон троллейбуса осуществляется по безреостатной
характеристике, соответствующей максимальному ослаблению поля тяго-
вого электродвигателя.
Рекуперативное торможение. Рекуперативное торможение можно осу-
ществить только при достаточно высокой скорости троллейбуса путем воз-
врата педали контроллера хода с положения 3 в положение 2 и затем на 1.
В положении 2'замыкается кулачковый элемент KXl-r-2 в цепи обмотки
управления 5—12 элемента ЭШ2. Так как катушка контактора 4 находится '
392.
под напряжением, то по обмотке управления 5—12 ЭШ2 и сопротивлению
Дз5, включенным через этот кулачковый элемент на катушку контактора 4,
подается ток, насыщающий элемент ЭШ2. При этом контактор Ш2, являю-
щийся нагрузкой этого элемента, включается, закорачивая сопротивление
Д’—Ш1 и Ш1—Ш2 в цепи обмотки параллельного возбуждения тягового
электродвигателя. Ток в этой обмотке увеличивается, увеличивая поле тя-
гового двигателя. Усиление поля возбуждения приводит к возрастанию
э. д. с. электродвигателя и при достаточно высокой скорости движения
(выше 37 км/ч) к переходу на генераторный режим. Таким образом, возни-
кает рекуперативное торможение троллейбуса.
При возврате педали контроллера хода в положение 1 замыканием ку-
лачкового элемента КХ1 обмотка управления 5—12 элемента ЭШЗ подклю-
чается на напряжение катушки контактора 4 через сопротивление Д37.
Ток, проходящий по этой обмотке, насыщает элемент ЭШЗ, что приводит
к включению контактора ШЗ и замыканию сопротивления Ш2—ШЗ. При
этом ток в обмотке параллельного возбуждения двигателя имеет максималь-
ное значение. Если скорость троллейбуса больше 27 км/ч, то двигатель пере-
ходит в режим рекуперативного торможения. При снижении скорости ток
тягового электродвигателя будет уменьшаться и при скорости троллейбуса
27—25 км/ч рекуперация прекращается, так как э. д. с. тягового электро-
двигателя становится равной напряжению контактной сети. При дальней-
шем снижении скорости наступает двигательный режим.
Реостатное торможение. При установке контроллера торможения на
позицию 2 размыкается кулачковый элемент КТО в цепи проводов 2 и 5,
при этом обесточиваются катушки линейных контакторов и контакторов,
выводящих секции пускотормозного сопротивления, если они были вклю-
чены. Далее замыкаются кулачковые элементы КТ 1~3 в цепи проводов 1—4.
При замыкании элемента КТ 1 к-3, через сопротивление получает пита-
ние обмотка управления 4—11 элемента ЭТ, включенная между средней
точкой трансформатора Тр1 и общей точкой диодов Дх и Д2 выпрямительно-
го моста. Элемент ЭТ насыщается, на его нагрузке — катушке контактора
Т — возникает напряжение, и контактор Т включается. При этом якорь
тягового электродвигателя и последовательная обмотка возбуждения К—КК
замыкаются на постоянное тормозное сопротивление Р—Ръ (см.
рис. 224).
При замыкании кулачкового элемента КТ2-К-3, соединяющего точку
7 элемента ЭШ2 с проводом И, катушка контактора Ш2 подключается меж-
ду средней точкой трансформатора Тр1 и общей точкой выпрямительных
диодов Дх и Д2 на выпрямленное напряжение полуобмоток трансформатора
питания.
В результате включения контактора Ш2 образуется схема реостатного
торможения при встречно-смешанном возбуждении генератора (тягового
электродвигателя). Сопротивление в цепи обмотки параллельного возбуж-
дения равно 94 ом.
При постановке педали тормозного контроллера на позицию <3 замыкает-
ся кулачковый элемент КТЗ и, помимо включения описанных выше элемен-
тов, подается питание на катушку контактора ШЗ. После включения кон-
тактора ШЗ интенсивность реостатного торможения возрастает, так как
увеличивается ток в обмотке параллельного возбуждения тягового двигате-
ля (сопротивление в цепи этой обмотки составляет 11 ом). При скорости
троллейбуса 7—8 км/ч реостатное торможение становится' мало эффектив-
ным. Дальнейшее торможение троллейбуса осуществляется при помощи
пневматической системы торможения.
Защита электрооборудования. Тяговый электродвигатель имеет двух-
полюсную защиту от перегрузки. Со стороны токоприемника Т2 установлен
автоматический выключатель типа АВ-1Б-2, разрывающий силовую цепь
при токе свыше 450 а. Со стороны токоприемника Т1 установлен трансфор-
матор постоянного тока, который при токе свыше 350 а выдает сигнал через
393
бесконтактный магнитный элемент ЭЗ на отключение линейных контакторов '
ЛК.1, ЛК2 и реостатные контакторы 1, 2, 3, 4.
Осуществляется это следующим образом. Если ток тягового электро- -
двигателя превышает 350 а, то ток на выходе трансформатора постоянного
тока ТПТ увеличивается настолько, что падение напряжения на сопротив-
лении 7?6(| пробивает динистор включенный через обмотку управления
2Н—2К. -элемента защиты ЭЗ и сопротивление /?70 параллельно со стабили-'
троном Стб на -сопротивление Дб£|. По обмотке управления 2Н—2 К эле-
мента защиты ЭЗ проходит ток, насыщающий этот элемент. На нагрузке >
этого элемента появляется напряжение и по обмоткам управления 5—12
элементов ЭЛК1 и Э4, включенным через дополнительное сопротивление
Яв0, обмоткам управления 2Н—2К элементов ЭР и ЭВ1 и 2Н—2К, элемента
ЭВ2, включенным через сопротивления Де1 и /?62, пройдет ток, рассыщаю-
щий эти элементы. Напряжения на катушках контакторов ЛК1 и 4 становят-
ся настолько малы, что контакторы отключаются, разрывая силовую цепь.
Характеристика элемента защиты ЭЗ и схема включения его выбраны таким
образом, что после срабатывания ЭЗ повторное включение контактора ЛК1
может осуществиться только после возврата педали контроллера Хода в нуле-
вое положение и последующей ее установки на любую ходовую или манев-
ровую позиции.
ч При повышении напряжения в контактной сети или на зажимах тяго-
вого электродвигателя, работающего в .генераторном режиме, до 750 а и
выше срабатывает защита от максимального напряжения, отключающая
тяговый электродвигатель от контактной сети и переводящая его на режим
реостатного торможения. Эта защита включает в себя: трансформатор пос-
тоянного напряжения ТПН, ток нагрузки которого пропорционален нап-
ряжению сети; обмотки управления 3—10 элемента ЭТ и 4Н—4К, элемента
ЭЗ, подключенные через сопротивление Т?72 и динистор Дн2 к выходу ТПН,
а также элемент защиты ЭЗ,. воздействующий на магнитные логические эле-
менты, питающие катушки силовых контакторов.
При возрастании напряжения в контактной сети до 750 в ток в цепи ТПН
возрастает, вызывая повышение падения напряжения на ней, динистор Дя9
пробивается, и через обмотки управления 3—10 ЭТ и 4Н—4Й ЭЗ, а также
сопротивление Д72, включенные на нагрузку ТПН, пройдет ток, насыщаю-
щий элемент/защиты ЭЗ, и создающий намагничивающую силу, направлен-
ную на насыщение элемента ЭТ. По нагрузке элемента ЭЗ (обмоткам управ-
ления 2Н—2К ЭР и 2Н—2К. ЭВ1), сопротивлению 7?в1, обмоткам.у правления
5—12 элементов ЭЛК.1 и Э4, сопротивлению Дв0, обмотке управления 2Н—
2К элемента ЭВ2 и сопротивлению пройдет ток, рассыщающий перечис-
ленные в скобках элементы. Напряжение на катушках .контакторов ЛК.1
и 4 становится настолько малым, что контакторы разомкнутся, отключая .
тяговыйч электродвигатель от контактной сети.
После снятия напряжения с катушки контактора ЛК1 включенная -
через диод Д8 ^сопротивления R2 и %з обмотка управления 5—12 элемента
ЭТ потеряет питание. Но ток в этой обмотке, создающий намагничивающую
силу, препятствующую насыщению элемента ЭТ, спадает до нуля лишь при
полном разряде конденсатора С2 на указанную выше обмотку управления ’
через сопротивление Rg. После этого насыщается элемент ЭТ, включая
контактор Т, переводящий тяговый электродвигатель в режим реостатного
торможения. Включение обмотки управления 5—12 элемента ЭТ на катуш-
ку контактора ЛК.1 позволяет задержать на некоторое время насыщение
элемента ЭТ и, следовательно, включение контактора Т и тем самым пре-
дотвратить замыкание контактной сети на секцию пускового сопротивления
Р—Ро через еще не разомкнувшиеся контакты контакторов ЛК1 и Л К. 2 и
уже замкнувшиеся контакты контактора Т.
Нулевая защита осуществляется при помощи обмотки ЗН—ЗК элемен-
та защиты ЭЗ, включенной на выход ТПН. При снижении уровня напряже-
ния в контактной сети уменьшается ток в первичных обмотках 4Н—4К и
394	'	" .
5Н—5К ТПН, включенных через дополнительное сопротивление Rw на
напряжение контактной сети, и, следовательно, пропорционально уменьша-
ется ток на выходе ТПН, т. е. в обмотке ЗН—ЗК ЭЗ, включенной последо-
, вательно с сопротивлениями /?е8 и Rn. При снижении напряжения контакт-
ной сети до 220—200 в ток в обмотке ЗН—ЗК ЭЗ уменьшается настолько,
что элемент ЭЗ насыщается и, воздействуя, как было сказано выше, на эле-
менты ЭЛК1 и Э4, отключает при помощи линейных контакторов тяговый
электродвигатель от контактной сети. Повторное включение линейных кон-
такторов возможно только при возврате педали контроллера хода в нулевое
положение и последующем ее нажатии на одну из ходовых позиций.
Защита от излучения радиопомех осуществляется, как у троллейбусов
ЗИУ-5. ;
Глава XXVII
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОАППАРАТОВ И
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
§ 113.	Классификация тяговых электрических аппаратов
Тяговые электрические аппараты принято классифицировать* по наз-
начению и конструкции основных элементов. Исходя из основного назначе-
ния, аппараты или части аппаратов подразделяются на коммутационные,
соединительные и потребляющие.
Коммутационными называются аппараты, предназначенные для замы-
кания и размыкания цепей тока. Коммутационные аппараты могут быть:
разрывающими, если они осуществляют замыкания и размыкания
цепи при любых величинах тока, допускаемых для данной цепи (рубильни-
ки, контакторы, автоматические выключатели и пр(.), и разъединя-
ющими , если они осуществляют замыкания и размыкания цепи при от-
сутствии или незначительных величинах тока в ней (разъединители, отклю-
чатели тяговых электродвигателей, штепсельные междувагонные соединения
и пр.).
Соединительными называются аппараты или элементы, осуществляю-
щие разъемное соединение электрических цепей при помощи зажимных уст-
ройств — винтов, болтов, шпилек (коннекторы тяговых электродвигателей,
зажимные устройства и кабельные наконечники для присоединения прово-
дов к зажимам аппаратов).
Потребляющими электрическую энергию называются аппараты, не
несущие коммутационных или соединительных функций, а лишь превращаю-
щие электрическую энергию в другой вид энергии (электрические печи;
пускотормозные, регулировочные и ограничительные сопротивления; элект-
ропневматические вентили; клапаны пантографа; электромагнитные тор-
мозы и пр.).
Электрические аппараты в большинстве случаев имеют следующие конст-
руктивные элементы: проводники — части цепи тока, обеспечивающие сое-
динение отдельных частей или деталей аппаратов друг с другом; катушки—
детали аппаратов, создающие магнитный поток; контакты — детали или
конструктивные узлы аппаратов, обеспечивающие замыкание или .размыка-
ние электрических цепей; дугогасительные устройства — элементы аппара-
тов, осуществляющие локализацию и гашение электрической дуги, возни-
кающей между контактами при их размыкании; приводы — части или
конструктивные узлы аппаратов, осуществляющие рабочее перемещение под-
вижных деталей; т. е. срабатывание аппаратов; оболочки, кожухи или ящи-
ки, в которые заключаются собственно аппараты.
Наиболее сложными. и ответственными тяговыми электроаппаратами
являются коммутационные, классифицируемые обычно по конструкции
основных элементов: по видам применяемых контактов; по устройству дуго-
гашения; по роду привода и по видам оболочек.
В зависимости от геометрической формы касания применяемых кон-
тактов различают аппараты споверхностными, линейными
и точечными контактами. С другой стороны, в зависимости от кине-
матической схемы движения и конструкции механизма главных контактов
аппараты подразделяют на следующие группы: со с т ы к о в ы м и, ба-
рабанными, клиновыми и штепсельными контак-
тами.
* В основу приведенных ниже классификаций, определений и технических тре-
бований, предъявляемых к тяговой электроаппаратуре, принят ГОСТ 9219—-59 <Аппа-
раты электрические постоянного тока тяговые».
396
По устройству дугогашения, а также по способу локализации и гаше-
ния электрической дуги коммутационные аппараты бывают: с д у г о г а -
сительными камерам и различных форм; с роговым
дугогашением; с дугогасительными,, или деионными,
решетками; с применением тверд ы х газогенерирую-
щих вещ еств и др.
По роду привода, а также источника его питания различают аппараты:
с непосредственным ручным или ножным приводом или с дис-
танционным электромагнитным, ’ 'пневматическим,
электродвигательным или гидравлическим приводом.
В некоторых случаях коммутационные аппараты классифицируют
также и по конструктивному исполнению кожухов или ящиков, в которые
заключаются механизмы аппаратов, по признакам их защиты от влияния
окружающих условий.-.
§ 114.	Основные виды тяговых электроаппаратов и их назначение
К основным видам тяговых электроаппаратов относят:
а)	выключатели;
б)	контакторы;
в)	штепсельные и соединительные аппараты;
г)	контроллеры, переключатели и реверсоры;
д)	реле и автоматы;
е)	автоматические воздушные выключатели;
ж)	регуляторы и электромагнитные аппараты разного назначения;
з)	токоприемники;
и)	сопротивления, печи и индуктивные шунты;
к)	специальные защитные аппараты.
Выключателями называются аппараты с ручным приводом, осуществля-
ющие : включение и выключение цепей управления и вспомогательных це-
пей (кнопочные выключатели,'рубильники); соединение и разъединение раз-
личных участков силовой цепи, главным образом без тока (разъединители,
отключатели электродвигателей); включение и выключение источников пи-
тания цепей управления (выключатели управления).
Контакторами называются коммутационные одноступенчатые аппара-
ты дистанционного действия с электромагнитными, пневматическими или
механическими кулачковыми приводами, предназначенные, как правило,
для частых включений и выключений электрических цепей при нормальном
режиме работы. Замыкание и размыкание цепей контакторами осуществля-
ется контактами стыковой конструкции. В зависимости от типа привода кон-
такторы делятся на э ле ктромагнитные, пневматичес-
кие и кулачковые. Кулачковые контакторы обычно приводятся
в действие групповым приводом, имеющим на своем валу несколько кулач-
ков эксцентрикового типа, каждый из которых включает и выключает
соответствующий контактор.
В зависимости от назначения контакторы бывают силовыми,
шунтовыми, вспомогательными, линейными,
пусковыми, переходными. и ослабления поля.
Силовым контактором называется аппарат, главные контакты которо-
го коммутируют ток силовой цепи.
Шунтовым контактором называется аппарат, главные контакты кото-
рого коммутируют ток цепи параллельного возбуждения тягового электро-
двигателя.
Вспомогательным контактором называется аппарат, главные контак-
ты которого коммутируют ток вспомогательной цепи.
Линейным контактором называется коммутационный аппарат, предназ-
наченный для включения и выключения силовой цепи как при нормальной
нагрузке, так и при перегрузках.
397
Пусковым контактором называется силовой контактор, предназначен-
ный для изменения .величины пускового сопротивления тяговых электро-
двигателей.
Переходным контактором называется силовой контактор, предназна-
ченный для коммутирования тока при изменении схемы соединения тяговых
электродвигателей с последовательной на параллельную или на последова-
тельно-параллельную, а также с последовательно-параллельной на парал-
лельную (при наличии на электрическом подвижном составе двух или че-
тырех тяговых двигателей).
Контакторами ослабления поля называются силовые контакторы, пред-
назначенные для коммутирования тока цепи возбуждения тяговых электро-
двигателей в целях уменьшения их магнитного потока.
Во многих случаях электромагнитные и, пневматические индивидуаль-
ные контакторы,' кроме главных контакторов, имеют дополнительные —
блокировочные контакта (блок-контакты), предназначенные "для обеспече-
ния необходимой последовательности коммутирования тока в цепях управ-
ления или сигнализации.
Приведенный в действие привод контактора обычно вызывает замыка-
ние контактов. В тех случаях, когда при действии привода происходит раз-
мыкание контактов, контакторы называются негативными.
Штепсельными и соединительными аппаратами называются между-
вагонные соединения цепей управления при управлении поездами по системе
многих единиц; междувагонные соединения цепей отопления, а также соеди-
нительные коробки и коробки заземления, при помощи которых осуществля-
ется соединение отдельных проводов друг с другом или заземления электри-
ческих цепей подвижнрго состава электрического транспорта.
Контроллерами называются многоступенчатые коммутационные аппа-
раты, осуществляющие включения, выключения и переключения электри-
ческой схемы соединений как с целью изменения самой схемы, так и с целью
изменения величины включенных сопротивлений.
Контроллеры подразделяются в зависимости:
а)	от назначения'— на силовые, осуществляющие непосредствен-
ное изменение схемы главной, т. е. силовой цепи, и управления,
осуществляющие изменение электрической схемы цепи управления;
б)	от рода привода — на ручного действия, пневматй-
ческие, электромагнитные и электродвигатель-
н ы е;
в)	от конструкции контактных элементов и способа их взаимодействия—
на барабанные и кулачковые.
Пневматическим кулачковым контроллером называется многоступенча-
тый аппарат с пневматическим приводом и коммутирующим устройством в
виде кулачковых контакторов, предназначенный'главным образом для уп-
равления работой тяговых электродвигателей.
Переключателями называются электрические .аппараты, имеющие ку-
лачковое или барабанное коммутирующее многополюсное устройство с дву-
мя рабочими положениями (без промежуточных ступеней) и предназначен-
ное для изменения схемы соединений электрической цепи путем переключе-
ния относительно большого числа элементов схемы*.
Переключатели, подразделяются на: тор м о з н ы е, переключающие
схему соединений с режима тяги на режим торможения и обратно; пере-
ходные, осуществляющие переключение тяговых электродвигателей
с последовательного на параллельное соединение; реверсоры, или
реверсивные переключатели, осуществляющие пересоеди-
нение обмоток тяговых электродвигателей с положения Езда вперед на поло-
жение Езда назад или наоборот; п'ер еключ ател и напр я ж е -
* На магистральных электровозах используются также переключатели на три
и четыре положения.
398
ния, переключающие электрическую схему соединений на различные ра-
бочие напряжения.
Реле и автоматами называются электрические аппараты автоматичес-
кого действия, воспринимающие воздействие входного электрического пара-
метра (тока, напряжения, мощности и т. п.) или другого контролируемого
ими фактора (температуры, давления воздуха, времени и пр.) и осуществля-
ющие скачкообразное изменение выходного параметра при определенном
значении входного параметра.
В зависимости от рода контролируемого параметра различают: реле
тока; реле напряжения; реле,мощност и; реле
времени (предназначенные для получения заданного интервала времени
между моментом получения импульса и моментом срабатывания аппарата);
тепловое реле, срабатывающее при определенных значениях тем-
пературы, обусловленных нагреванием током срабатывающего органа реле;
сигнальные реле, предназначенные для приведения в действие
звукового или светового сигнала; комбинированное реле, реа-
гирующее да два или более параметров и пр.
Кроме того, реле подразделяют в зависимости от направления измене-
ния величины и значений разности контролируемых параметров, на кото-
рые реле должно реагировать, например: максимальное, реле,
срабатывание которого происходит при определенном возрастании парамет-
ра; минимальное реле, срабатывающее при убывании параметра
до установленной величины; дифференциальное реле, сраба-
тывающее при заданных значениях разности контролируемых пара-
метров.
Во многих случаях названия определяются назначением аппарата
на электрическом подвижном составе, например: реле перегрузки
защитного типа, представляющее собой максимальное защитное реле тока,
срабатывающее при увеличении тока защищаемой электрической цепи сверх
величины уставки; реле пониженного напряжения защитного
типа, реагирующее на минимальное напряжение (ниже величины уставки)
в контактном проводе и предотвращающее повреждение оборудования при
внезапном восстановлении напряжения; реле ускорения, предназ-
наченное для регулирования величины ускорения электрического подвиж-
ного состава и представляющее собой минимальное реле, срабатывающее
при достижении пусковым током минимального значения, т. е. ниже тока
уставки; р е л е обратного тока, предназначенное для предотвра-
щения прохождения тока в направлении, противоположном нормальному;
реле ослабления поля, осуществляющее изменение электри-
ческой схемы соединения с целью ослабления поля тяговых двигателей
после понижения тока до определенной величины; реле буксования,
предназначенное для изменения схемы электрических соединений при воз-
никновений буксования, срабатывающее при повышении разности напряже-
ния на зажимах тяговых электродвигателей; промежуточное р е -
л е, применяемое в качестве дополнительного в тех случаях, когда основ-
ное реле при срабатывании не может оказывать непосредственное воздействие
на коммутирование тока требуемой величины, а также для размыкания
блокировок индивидуальных контакторов.
Автоматы,- или автоматические воздушные выключатели на электри-
ческом подвижном составе, обычно выполняют защитные функции и сраба-
тывают при возникновении чрезмерно высоких значений тока (превышаю-
щих ток уставки), вызванных ненормальными условиями — перегрузкой
или коротким замыканием.
Быстродействующими автоматами, называются электрические одно-
ступенчатые коммутационные аппараты, у которых время с момента воз-
никновения тока, вызывающего срабатывание, до момента начала расхож-
дения главных контактов,'T. е. собственное время размыкания, не превы-
шает 0,01 сек.
399
Регуляторами называются электрические аппараты, предназначенные
для изменения схемы или режима работы машин и аппаратов при повышении
или понижении величины какого-либо параметра (например, напряжения (
генератора собственных нужд, давления сжатого воздуха, температуры воз-
духа пассажирского помещения и пр.) до определенных пределов. В резуль-
тате величина параметров, на которые реагируют регуляторы, остается в
заданных пределах. В соответствии с назначением различают регуляторы:
напряжения, давления, температуры и др.
Электропневматическими вентилями называются клапаны, управляе-
мые электромагнитом и предназначенные для впуска и выпуска сжатого
воздуха, питающего пневматические приводы тяговых аппаратов или другие
пневматические устройства электрического подвижного состава. Электро-
пневматические вентили подразделяются на: включающие, когда ,
при срабатывании электромагнита они впускают сжатый воздух в пневмати-
ческие аппараты, а при выключении тока в обмотке электромагнита выпус-
кают его, и выключающие, действующие в обратном порядке.
Электромагнитными тормозными башмаками называются электромаг-
ниты, создающие значительное поле и большую силу нажатия между баш-
маками и рельсами, а следовательно, и высокий эффект торможения вагонов
трамвая городского электрического транспорта.
Токоприемниками называются аппараты, осуществляющие подвиж-
ный контакт с контактным проводом или рельсом и предназначенные, глав-
ным образом, для питания электроэнергией оборудования электрического
подвижного состава от контактной сети или рельсов. В зависимости от кон-
струкции механизма, обеспечивающего действие элементов токосъема, токо-
приемники бывают: пантографные, выполненные в виде одно- или
двухплоскостной системы из четырех рычагов, вращающихся на двух не-
подвижных шарнирах и соединенных тремя подвижными шарнирами (при-
меняются на электропоездах и электровагонах); д у г о в ы е, выполненные в
форме дуги (применяется, главным образом, на трамвайных вагонах);
штанговые, выполненные в форме штанги, на конце которой крепится
головка токоприемника скользящего или роликового типа (применяются на
троллейбусах и трамвайных вагонах), рельсовые, осуществляющие
токосъем с контактного рельса.
Сопротивлением называется электрический аппарат, потребляющий
электрическую энергию и превращающий ее в тепловую. Комплект сопро-
тивления обычно состоит из нескольких элементов, соединенных в заданной
последовательности и снабженных.контактными зажимами для обеспечения
их связи между собой и присоединения к электрической цепи.
Элементы сопротивления представляют' собой конструктивные узлы,
выполненные из материала с высоким активным сопротивлением и имеющие
в необходимых случаях изолирующие детали или покрытия из теплостой-
ких материалов, пригодные как по форме, так и по механической прочности
д^я встраивания в электрические аппараты.
В зависимости от назначения сопротивления разделяются на: п у с к о -
в ы е, предназначенные для ограничения тока при пуске тяговых электро-
двигателей; тормозные, осуществляющие потребление электрической
энергии, генерируемой тяговыми электрическими машинами при реостат-
ном торможении; регулировочные, предназначенные для регули-
рования величины поля параллельной обмотки в случае применения элект-
родвигателей смешанного возбуждения; д о б а в о ч н ы е, предназначен-
ные длй поглощения части напряжения, подводимого к катушкам электри-
ческих аппаратов; демпферные, присоединяемые последовательно к
обмотке главным образом вспомогательных электродвигателей и осуществля-
ющие ограничение их пускового тока.
Электрическими печами называются аппараты, состоящие из не-
скольких элементов сопротивлений, потребляющих электрическую
энергию и преобразующих ее в тепловую. При помощи электрических
400	,	;
печей производится отопление пассажирских, а'также и служебных помеще-
ний электрического подвижного состава.
Индуктивными, шунтами называются электрические аппараты, осу-
ществляющие шунтирование обмотки возбуждения тяговых электродвига-
телей в целях выравнивания индуктивности шунтирующих цепей с шунти-
руемыми обмотками возбуждения. Выполняются индуктивные шунты в виде
катушек, намотанных на стальные сердечники.
Предохраншпелями называются электрические аппараты, предназначен-
ные для размыкания электрических цепей путем расплавления плавкой
вставки при возникновении тока больше заданной величины.
 Разрядниками называется электрические аппараты, осуществляющие
защиту электрооборудования от перенапряжений, возникающих во время
атмосферных разрядов, а также в результате явлений, вызванных неуста-
новившимися процессами и другими причинами.
§ 115. Основные технические требования, предъявляемые
к тяговым электроаппаратам
Технические требования, предъявляемые к тяговым электроаппара-
там и, в частности, к электрическим аппаратам, применяемым в троллейбу-
сах, предназначены для аппаратов, работающих при температуре окружаю-
щего воздуха от—50 до+40° С и высоте над уровнем моря не более 1200 м.
Конструкции движущихся механизмов аппаратов и крепленая непод-
вижных массивных деталей и узлов должны рассчитываться на переменную
весовую нагрузку в условиях вертикальных колебаний с частотой 3 гц при
амплитуде до 6 мм и частотой до 0,5 гц при амплитуде до 25 мм. Все крепеж-
ные винты, болты и гайки должны быть предохранены от самоотвертывания.
 Для обеспечения нормальной работы аппаратов при воздействии атмос-
ферных осадков, выпадании росы или появлении инея, а также при- повы-
шенной относительной влажности воздуха — до 80% —поверхности дета-
лей их черных металлов, за исключением материала для сопротивлений,
рабочих поверхностей аппаратов, магнитных систем и трущихся частей,
а также токоведущие детали из цветных металлов в местах неподвижных
контактных соединений должны иметь антикоррозионное покрытие. Изоля-
ционные поверхности должны иметь размеры и структуру, обеспечивающие
возможность работы в увлажненном состоянии.
В целях предохранения от воздействия атмосферных осадков, песка и
пыли аппараты, установленные вне закрытого кузова и имеющие подвижные
части (за исключением токоприемников и крышевых разъединителей), долж-
ны снабжаться оболочками, обеспечивающими брызго- и пыленепроницае-
мость. Это требование не относится к аппаратам, не имеющим подвижных
частей. Однако изоляция их токоведущих частей должна быть приспособле-
на для работы в условиях воздействия атмосферных осадков, песка и пыли.
Номинальные и максимальные напряжения, на которые рассчитывают-
ся характеристики тяговых аппаратов, питающихся от контактной сети,
должны соответствовать напряжению данной сети. В качестве номинальных
напряжений аппаратов, а также вспомогательных цепей, питающихся от
источника, независимого от напряжения контактной сети, рекомендуется
24, 50, 75 и 110 в.
Электрические аппараты, действующие от катушек напряжения, при
отсутствии специальных технических условий должны срабатывать (нагрев
катушек до t — 40°) при напряжении не более 70% от номинального в слу-
чае питания катушек от контактной сети и не более 80% — при питании ка-
тушек от аккумуляторной батареи или от генератора с регулятором напря-
жения.
Установившаяся температура частей тяговых электроаппаратов при
номинальном токе продолжительного режима работы не должна превосхо-
дить величины, приведенные в табл. 20.
401
ТаблицаЗО*
Допустимые перегревы электрических аппаратов
Наименование частей аппаратов	Исполнение	Предель- ная тем- пература нагрева, °C	Допустимое прёвышение температуры над окружа- ющей средой (при темпе- ратуре среды -Н0иС), °C
Контакты			
Непружинящие	Медные массивные	115	75
	То же, но с контактными пла- стинами из серебра	1'25	85
	Стальные блок-контакты с кон- тактными пластинами из серебра	85	45
Пружинящие	' Клиновые медные контакты ру-	90	50
	бильников и разъединителей		
	То же, предохранителей Щтепсельные-и щеточные:	125	№
	а) медные	70	,	30
	б) бронзовые	90	50
Соединения			
Контактные с зажимными винтами, зажимы	Медные шины или кабельные на- конечники, защищенные против коррозии в местах контактов слоем олова или кадмия 	100	60
	То же, но защищенные слоем серебра' Медные шины, спаянные оловя- нистыми припоями	120	80
Цельнометаллические кон- тактные		120	80
	То же, но спаянные серебряны- ми или меднофосфористыми при- поями или латунью	290	250
Гибкие ленточные плете-	Медные	115	75
ные Проводники (не соприка- сающиеся с изоляционными материалами)	В местах, не имеющих контак- тных соединений		
Голые медные шины		115	75
	В случаях соединений с частя- ми аппаратов, имеющих темпера- туру более 115°С	290	250
Токовые катушки одно- слойные, голые или изоли-	Из медной шины	130	90
рованные эмалями			
	Литые чугунные	490 •	450
	Из константана и других ана- логичных сплавов	390	350
Сопротивления	Из жаростойких сплавов по ГОСТ 2238—58 или ГОСТ 2615-54	640	600
	Трубчатые эмалированные, про- волочные или ленточные	340	300
Изоляция (изоляционные детали, а также проводники и‘шины, соприкасающиеся с изоляционными материала- ми)			
класс А		105	65
класс В		130	90
класс F		155	115 
класс Н		180	140
402
Продолжение табл. 20
Наименование частей аппаратов	Исполнение /	Предель- ная тем- пература нагрева, °C	Допустимое превышение температуры над окружа- ющей средой (при темпера- туре среды 4-40 °C). °C
Обмотки катушек из изо-			
лированного провода			
I. При	измерении			
температуры тер- мометром или н е з а- ложен н ойтер м о п а- Р О й			
класс А		105	65
класс В		130	90
класс F		155	115
класс Н		180	140
11. При измерении	1		
температуры ме- тодом сопротив- л е ни я класс А		125	85
класс В		145	105
ч класс F		165	125 .
класс Н		190	150
Оболочки, ящики и дру- гие детали, доступные для случайного прикосновения		80	40
Номинальная отключающая способность аппаратов; предназначенных
для размыкания цепи под током, характеризуется предельным, номиналь-
ным и критическим значениями отключаемого тока при определенных: ин-
дуктивности цепи, номинальном напряжении между зажимами главной цепи
аппарата и условиях, при которых смонтированы аппараты.
Максимальная отключающая способность тех же аппаратов характери-
зуется предельным значением отключаемого тока (при максимальном напря-
жении и определенной индуктивности цепи) и условиями, при которых смон-
тированы аппараты.
Если применяется несколько последовательно включенных аппаратов,
отключающие способности этой группы аппаратов определяются в целом,
как одного аппарата.
При отсутствии оговорок в технических условиях значение критичес-
кого отключаемого тока принимается равным 0,1 номинального тока, но не
более 50 а, а значение индуктивности — равным 10 мгн.
Напряжение, возникающее при отключении предельного, номинального
и критического отключаемых токов, не должны превосходить величину амп-
литудного значения испытательного напряжения данного аппарата.
Аппараты должны выдержать три отключения предельного отключае-
мого тока с интервалами 2 мин и с интервалами 2 мин следующее количест-
во отключений номинального отключаемого тока: автоматические выключа-
тели — 60, остальные аппараты — 180.
При практическом выполнении аппаратов допускаются отклонения от
номинальных данных. Для уставок автоматических регуляторов напряже-
ния и реле допускаются следующие отклонения:
а)	регуляторы напряжения автоматические ±3%;
б)	все реле тока ±5%;
в)	реле напряжения без механической защелки ±5%;
г)	реле напряжения с механической защелкой ±7,5%;
д)	интервал времени с момента появления режима, определяющего сра-
403
батывание аппарата, и до момента срабатывания для электромагнитных
реле с заданной выдержкой времени не более ±20%.
Градуировка шкал должна производиться с точностью ±10%.
Отклонения величин сопротивлений при температуре 20° С от расчет-
ных значений допускаются в пределах:
а)	для комплекта элементов сопротивлений из сплавов высокого омичес-
кого сопротивления ±10%;
б)	для комплекта элементов сопротивлений из чугуна ±7,5%, а для
отдельных элементов ±15%;
в)	для нерегулируемых сопротивлений, стабилизирующих ток или нап-
ряжение, и сопротивлений для шунтировки обмоток • возбуждения двига-
телей ±5% независимо от количества элементов, составляющих ком-
плект.
Электрические аппараты с пневматическим приводом рассчитываются
на номинальное давление сжатого воздуха 0,5 Мн/м2- (5 ат) и должны выдер-
живать’без повреждений давление сжатого воздуха, равное 1,5 номинально-
го, а также сохранять работоспособность при изменениях давления от 0,75-
до 1,35 номинального и при температуре окружающей среды от —30 до
+40° С. При температурах от —50 до —30° С допускается снижение пока-
зателей работоспособности аппаратов по специальным техническим условиям.
Тяговые электрические аппараты или их узлы, предназначенные для
работы при номинальном напряжении t/H, должны выдерживать без явле-
ний пробоя или поверхностного перекрытия в течение одной минуты пере-
менное напряжение U частотой 50 гц. Значения испытательных напряжений
U в зависимости от £/н, условий работы аппарата в эксплуатации и условий
приложения испытательного напряжения приведены в табл. 21.
При контрольных испытаниях аппаратов серийного производства до-
пускается длительность приложения напряжения 1 ± 0,1 сек при условии
повышения испытательного напряжения на 20%.
Данные этой таблицы не распространяются на специальные аппараты и
узлы, подвергающиеся в эксплуатации частому воздействию атмосферных
, или коммутационных перенапряжений (например, разрядники, катушки
электромагнитных приводов быстродействующих автоматических выключа-
телей), для которых должны быть установлены более высокие испытатель-
ные напряжения.
Аппараты, имеющие подвижные изнашивающиеся части и работающие
при пуске, торможении и реверсировании электрического-подвижного соста-
ва, должны испытываться на износ. Быстроизнашивающиеся или сменные де-
тали и узлы аппаратов (например, контакты, гибкие соединения, пружины,
катушки и пр.) должны быть взаимозаменяемыми и иметь конструкцию, поз-
воляющую производить замену их без специальной подгонки и примене-
ния специального инструмента.
Резьбовые контактные соединения аппаратов должны быть выполнены
так, чтобы контактнее нажатие не передавалось через изоляцию.
Патроны (трубчатые оболочки), плавкие вставки и контактные стойки
(зажимы) предохранителей одинаковых номинальных токов должны быть
взаимозаменяемы.	-
Плавкие вставки предохранителей при температуре окружающей среды
+25° С в течение 1 ч: а) не должны плавиться при токе, равном 1,3 номи-
нального; б) должны расплавляться при токе, равном 1,6 номиналь-
ного.
Комплект собранных на электрическом подвижном составе аппаратов
должен быть проверен на работоспособность без токовой нагрузки при номи-
нальных напряжениях цепи управления и давлении сжатого воздуха пнев-
матических приводов. Число полных циклов пуска и торможения с возвратом
в нулевое положение и с применением реверсирования через определен-
ное число циклов, а также интервалы времени между циклами должны соот-
ветствовать наиболее тяжелому эксплуатационному режиму. При этом ра-
404
Таблица 21
Испытательные напряжения
1 Ц/u W	Условия эксплуатации	Место приложения испытательного напряжения	Испытательное напряжение U, в
1	Отдельные аппараты и узлы при UH выше 110 до 550 в включительно	Между главными цепя- ми и заземленными частями, а также между главными це- пями и цепями уп- равления	2,2 ии+ 1000
2	То же, но при С/Ивыше 550до 3000 в включительно	То же	2,5 Un + 2000
3	Аппараты и узлы, полностью размы- кающие цепи при ия выше ПО до 550 в включительно	Между разомкнутыми контактами при уста- новленных дугогаси- тельных камерах	1,65 Ун.+ 1000
4	То же, но при UK выше 550 до 3000 а включительно	То же	2,2 Ун+ 1500
5	Аппараты и узлы, разомкнутые кон- такты которых шунтируются соп- ротивлением при UH выше ПО до 550 в включительно	i	>	1,24 Ua + 750
6	То же, но при Utt выше 550до3000в  включительно	»	1,65 UH 4- 1100
7	Аппараты, катушки которых зазем- лены	Между катушками и заземленными частя- ми при отключенном заземлении катушек	1,1
8	Аппараты силовых вспомогательных цепей и цепей управления при UR до 30 з включительно -	Относительно заземлен- ных частей	550
9	То же, но при UH выше 30 до ПО в включительно	То же /	1500
10	Комплект соединенных аппаратов и узлов, у которых низшее испыта- тельное напряжение одного из ап- паратов или узлов равно U	»	0,85
11	Аппараты силовых и вспомогательных цепей, выдержавшие испытания по . пп. 1, 2, 7„, 8 или 9 настоящей таблицы, установленные на. под- вижном составе	»	0,85 U по пп. 1, 2, 7, 8 или 9 настоящей табли- цы
12	Аппараты цепей управления, выдер- жавшие испытания по п. 9, уста- новленные на подвижном составе	2	1000
бота в течение первых и последних циклов должна происходить при мини-
мальном напряжении цепи управления.
Тяговые электрические аппараты подвергаются обычно контрольным и
типовым испытаниям.
Контрольным испытаниям подвергается каждый выпускаемый заводом-
изготовителем или капитально отремонтированный аппарат.
Типовые испытания проводятся при выпуске новых типов аппаратов
после освоения технологических процессов их производства, а также час-
тично или полностью при изменении конструкции, материалов или техноло-
гических процессов, если эти изменения могут оказать влияние на номиналь-
ные характеристики аппаратов.
При отсутствии таких изменений конструкции, материалов или техно-
логических процессов типовые испытания производятся не реже одного раза
в два года, за исключением испытаний на износ» которые могут производить-
ся один раз в четыре года.
Глава XXVIII
НАГРЕВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНТАКТЫ ТЯГОВОЙ ЭЛЕКТРОАППАРАТУРЫ*
§ 116. Общие сведения о нагревании тяговых электрических
аппаратов
В результате действия токов, проходящих через элементы электричес-
ких аппаратов (проводники, катушки, контакты сопротивления и пр.), пос-
ледние нагреваются, и их температура обычно превышает температуру окру-
жающей среды. Это превышение температуры называется перегревом (т.)
При чрезмерном перегреве элементов электрических аппаратов в них •
возникают разрушительные процессы/ Изоляция начинает подвергаться
химическим и механическим разрушениям; на поверхностях контактов уси-
ливается процесс окисления; расширение и удлинение отдельных частей
превышают допустимые размеры, в результате чего, в частности, увеличива-
ется трение в движущихся частях и т. д. .
Во избежание опасных последствий чрезмерного перегрева деталей
тяговых электроаппаратов ГОСТом установлены максимально допустимые
величины нагрева отдельных элементов аппаратов &маКс, приведенные в
табл. 20:
= йо +(469)
где — температура окружающей среды, т. е. воздуха.
Охлаждение нагреваемых элементов аппарата достигается рассеиванием
тепловой энергии в окружающую среду через соответствующие поверхности
проводника или детали. Большие поверхности уменьшают перегрев, но вы-
зывают увеличенный расход материалов и повышают стоимость токоведущих
частей. Задача конструктора состоит в том, чтобы при наименьших, сечени-
ях создать детали, имеющие наибольшую поверхность охлаждения.
Измерение температуры деталей тяговых электроаппаратов может про-
изводиться: методом-термометра, когда температура измеряется термомет-
ром, прикладываемым к испытуемой детали аппарата; методом термопары в
случае измерения температуры термопарой, представляющей собой спайку
двух проволок из разнородных металлов, на концах которых при нагрева-
нии образуется разность потенциалов, пропорциональная температуре нагре-
ва; методом сопротивления, позволяющим определить температуру нагрева
элемента аппарата путем последующего расчета ее по разности активного
-сопротивления обмотки в нагретом и холодном состояниях.
Электрическая энергия W, расходуемая элементом аппарату при его
нагревании, определяется по формуле:
W = IzRt вт*сек,	(470)
а выделяемая мощность
ч , N = /2/? вт, .	(471)
где / — ток, протекающий в проводнике или элементе аппарата;
Я —сопротивление на пути тока в данном проводнике или элементе;
t — время прохождения тока через проводник или элемент аппарата.
Электрическая энергия W, расходуемая на нагрев, преобразуется в
тепловую и отдается в окружающую среду (воздух) путем теплопроводнос-
ти, конвекции и лучеиспускания, т. е.
* В основу гл. XXVIII—XXIX положена теория аппаратов, изложенная в кни- •
гах А. И. Кричко «Тяговая электроаппаратура», Госэнергоиздат, 1956 и М. А. Баби-
кова «Электрические аппараты»,, ч. I, «Основы теории», Госэнергоиздат, 1957.
406	'	'
Qo = QT + G + Q^ 	(472>
где Qo—общее значение теплоотдачи в окружающую среду;
QT — отдача тепла нагретой деталью путем теплопроводности;
фк — отдача тепла в окружающую среду путем конвекции;
Фл— отдача тепла нагретой деталью путем лучеиспускания.
Закон теплопроводности выражается формулой:
Q, = —\~St,	(473)
где Qr — количество тепла, проходящего через площадь поперечного се-
. .чения;
S — сечение материала, проводящего тепло;
к — коэффициент теплопроводности материала, характеризующий
уменьшение температуры & на единицу длины / теплопередачи.
Знак минус показывает, что поток тепла направлен в сторону уменьше-
ния температуры.
Величина теплового потока, т. е. общее количество тепла Ф, проходя-
щего через сечениеS в единицу времени, может быть получена на основании
предыдущего уравнения по формуле:
-2l = X-Ls = Ф.	'	(474)
Выбор изоляции элементов аппарата, обладающей большим или мень-
шим значением коэффициента теплопроводности X, в значительной степени
определяет размеры и стоимость большинства тяговых электроаппаратов.
Отдача тепла в окружающую среду путем естественной конвекции в
общем виде определяется по формуле (полученной экспериментальным пу-
тем):
<?Й = А?К?’233 t, ч	(475).
где k — коэффициент теплоотдачи, определяемый положением и структурой
поверхности;
FK — площадь поверхности тела, с которой происходит теплоотдача;,
т— величина перегрева элемента аппарата;
t — время, в течение которого происходит передача тепла.
При искусственной конвекции (например, при вентиляции) достигает-
ся значительное ускорение передачи тепла. В случае расположения тяго-
вых электроаппаратов под кузовами электрического подвижного состава,
при скорости его движения 30—40 км/ч, теплопередача увеличивается на
20—30%.
Для определения количества тепла, отдаваемого в окружающую среду
путем лучеиспускания, пользуются уравнением:
<2л = 8 К© + 273)4 - (& + 273)4] FRt,	(476)
где б — постоянная величина, характеризующая интенсивность излучения
поверхности, излучающей тепло;
О — температура поверхности нагретого тела;
В- — температура поверхности тела, на которую падают лучи;
Ря— поверхность тела, с которой происходит лучеиспускание;
i— время, в течение которого происходит лучеиспускание.
Чем более темной и шероховатой является поверхность, тем выше ее
способность к лучеиспусканию. Основное значение для охлаждения аппара-
тов, за исключением пускотормозных сопротивлений, имеют конвекция jt
теплопроводность. При высоких температурах нагрева — до 250—350° С—
приобретает определенное значение и лучеиспускание.
Общее уравнение теплового баланса имеет вид:
«7 = QM + Qo = QM + QT + QK + &,	(477>
407
где QM. — количество тепла, поглощенное материалом детали или провод-
ника и затрачиваемое на повышение их температуры:
=	(478)
здесь G — вес детали или проводника;
с — удельная теплоемкость материала детали или проводника;
Дт — изменение перегрева детали или проводника, относительно ок-
ружающей среды.
Элементы тяговых электроаппаратов обычно рассчитываются при крат-
ковременных, повторно-кратковрфленных и продолжительных режимах их
нахождения под током.
§ 117.	Расчеты нагрева при кратковременных
и повторно-кратковременных режимах
При кратковременных режимах нагрузки, в течение которых тепловая
энергия практически не успевает рассеиваться с поверхности аппаратов,
в (477) можно принять Qo = 0, и, следовательно, F = Qu, или
NM = Gckx.	(479)
Обычно считают, что теплоотдача в окружающую среду практически
отсутствует:
а)	в голых (неизолированных) проводах, шинах, гибких соединениях
и элементах сопротивлений при
—у-< 0,01;
б)	в изолированных проводах, кабелях, шинах и катушках, у которых
теплоотдача происходит через некоторый слой изоляции с низкой теплопро-
водностью, при
-у-< 0,015,
где ta — время кратковременной нагрузки элементов аппарата;
Т — постоянная времени нагрева.
Значение /а для применяемых конструкций элементов аппаратов обыч-
но соответствует следующим величинам:
а)	для элементов сопротивлений ta я? 34-8 сек-,
б)	для обычных катушек тяговых электроаппаратов весом 14-2 кг
/а як 104-30 сек',
в)	для изолированных проводов и шин сечением 104-120 мм2 ta » 54-*
4-15 сек.
Постоянная времени нагрева представляет собой время, необходимое
для нагревания детали или проводника (при отсутствии теплоотдачи) до
перегрева, который получается при выделяемой мощности в случае длитель-
ного нагревания и полной теплопередачи в окружающую среду.
Постоянная времени
Т = -~ или,.Т = ту1§^,	(480)
где а =-^------коэффициент теплоотдачи, вт1дм2'град\
р—поверхность, с которой происходит рассеивание тепла;
Ту — значение перегрева при установившемся режиме;
р — угол наклона подкасательной ОА (рис. 228) к кривой
нагрева в начале координат;
дг _ мощность, превращающаяся в тепло.
408
Если принять, что в начале режима нагревания температура детали
равна окружающей, т. е. т = 0, то

(481)
Графическое изображение уравнения (481) показательной (экспонен-
циальной) функции изображено на рис. 228 сплошной линией ту = /(/).
Из уравнения (481) следует, что теоретически установившийся-перегрев
ту наступает при t = оо. Приведенный на рисунке график позволяет опре-
делить значение установившегося перегрева в зависимости от общего времени
нагревания, которое с достаточной
точностью может быть принято рав-
ным 47.
Если в уравнении (481) положить
t = Т, то получим, что постоянная
времени нагрева Т есть время, за ко-
торое температура перегрева достига-
ет 0,632 Ту. Величина ту может быть
определена по ходу кривых нагрева
Рис. 229. Кривые нагревания и охлаж-
дения при краткогременном (а) и при
повторно-кратковременном (б) режимах
Рис. 22?» Кривые нагревания и
охлаждения
элемента аппарата током в течение времени от Т до 47.
При расчетах отдельных элементов тяговых электроаппаратов обычно
принимают:
а)	для катушек 47 == 1-т-З ч\
б)	для элементов фехралевых сопротивлений 47 — 154-30 мин.
Процесс охлаждения элемента аппарата определяется при N = 0 по
уравнению:
Т — т .	(482)
Построенная по этому уравнению кривая охлаждения, приведенная на
рис. 228 в виде штриховой линии, представляют собой зеркальное отобра-
жение кривой нагревания.
Во многих случаях отдачу тепла в окружающую среду приходится учи-
тывать и при кратковременной нагрузке. В этом случае процесс нагревания
и охлаждения протекает по кривым ОА и АБ, приведенным на рис. 229, а
и построенным по уравнениям (481) и (482). Отрезок О— ta здесь показыва-
ет время нагрузки при мощности кратковременного режима NKp, при дли-
тельном действии которого получается перегрев ту. Расчет допустимой на-
грузки кратковременного режима в этом случае 'производят методом срав-
нения с условиями нагрузки при установившемся режиме. Приведенная
409
на рис. 229, а кривая ОАВ соответствует нагреванию элемента аппарата при .'1
продолжительной нагрузке, соответствующей кратковременному режиму
мощностью Л/кр до установившегося перегрева тм, кривая ОД — нагрева- 1
нию того же элемента при продолжительной нагрузке мощностью Мдп до |
установившегося перегрева ту.	j
Время нагрузки кратковременного режима обычно бывает известно.
Мощность Мдл при продолжительной нагрузке определяют расчетным пу-
тем с последующей экспериментальной проверкой по формуле
Л^дл =
Значением tM задаются, в результате чего находят допустимое отноше-
ние	'	.
Значение мощности Мкр кратковременного режима находят так же,
как и Мдл, по формуле	•	<
при этом
=	__	(483) |
N ДЛ	]
Исходя из характера кривой ОАБ при £ —/а» получим	5
Следовательно,	J
К = —'-у	'	(484) ]
 1-е т	j
После определения Т (расчетным путем) по уравнению (484) нахо- !
дят К, а затем При малом значении отношения tJT уравнение
(484) принимает простой вид:
К = у~.	'	(485)	!
При помощи уравнений (484) и (485) рассчитываются элементы сопро- ;
тивления, катушки и другие детали аппаратов. Прямые проводники, имею- '
щие постоянную теплоотдачу единицы длины на всем протяжении провод- J
ника, рассчитывают, исходя из Допустимой величины тока, на основании f 'к
соотношения:	.
>=1/4^=^-	w 1
'ДЛ У '*ДЛ	'	t
Совместное решение уравнений (484), (485) и (486) дает
Ку = |/----.	(487)
1—е т
и
' (488) J
’ ‘а
Повторно-кратковременный режим работы характерен для проводов,
лускотормозных сопротивлений,- катушек контакторов и реле, работающих
410
на электрическом подвижном составе городского транспорта и электроваго-
нах пригородных железных дорог, имеющих частые пуски и остановки.
Производить расчеты на нагревание при повторно-кратковременном
режиме с достаточно практической точностью можно в том случае, когда
нагрузка носит периодически повторяющийся характер, или может быть
приравнена к эквивалентной периодической, а также . продолжительной,
нагрузке, имеющей аналогичную закономерность.
На рис. 229, б представлены кривые нагревания и охлаждения элемен-•
тов аппарата при повторно-кратковременном режиме. Здесь отрезки а —'
периоды времени, на которые включаются элементы аппарата в цепь то-
ка /Кр- Следовательно, происходит их нагревание в соответствии с уравнением
(481). Отрезки b — периоды времени, в течение которых детали выключены
из цепи тока и охлаждаются в соответствии с уравнением (482).
Если бы включенный в цепь тока элемент находился под нагрузкой /кр
до установившегося перегрева гм, ,то процесс нагревания происходил бы
по кривой ОА, а затем, после выключения тока, процесс охлаждения —
по кривой БВ. Но так как кратковременность режимов не дает возможности
достигнуть установившегося перегрева то при периодически повторяю-
щихся нагрузках кривые нагре-
вания и охлаждения будут иметь
пилообразную форму, как это
показано на рис. 229, б.
Методика построения пило-
образных кривых следующая.
Сначала нагревание происходит
на участке 0—1 по кривой ОА, '
затем наступает первый цикл
охлаждения. Процесс охлажде-
ния, как уже указывалось, ха-
рактеризуется кривой БВ, и по-
тому для получения кривой пер-
вого цикла охлаждения точка /
0 t? t2 t5 tg ly tg	t,
Рис. 230. Диаграмма расчета эквивалент-
ного среднеквадратичного тока
переносится параллельно оси t на кривую БВ в точку Откладывая
вправо отрезок Ь, получают на кривой БВ вторую точку 2'. Затем уча-
сток Г—2' кривой охлаждения переносится параллельно оси t влево
до совпадения точек 1 и /', и таким образом образуется участок 1—2 кривой
охлаждения первого цикла.
Отрезок кривой 2—3 второго периода нагревания вначале находится
на кривой ОА в виде отрезка 2"—3" переносом точки 2 в точку 2" и откла-
дыванием отрезка абсциссы а вправо от точки 2", а затем переносом точ-
ки 3" параллельно оси / вправо на расстояние отрезка Ь.
Аналогичным образом определяют кривую <3—4 второго цикла их ох-
лаждения и т. д.	_
Направление пилообразной кривой-показывает, что по истечении опре-
деленного времени повторно-кратковременного режима она достигает прак-
тически установившихся значений с постоянными колебаниями температу-
ры перегрева в пределах тмакс Ч-тмин.
Во многих случаях в условиях движения городского электрического
транспорта-кривая нагрузки элементов аппаратов при повторно-кратковре-
менном режиме оказывается весьма сложной, и математическое выражение
ее практически' невозможно.
В этом случае производится приближенный расчет нагревания элемен-
тов аппаратов графоаналитическим методом эквивалентного тока, т. е.
такого тока, действие которого эквивалентно (в отношении наибольшего
установившегося перегрева) действию переменных по величине токов крат-
ковременной нагрузки.
Если представить повторно-кратковременный режим нагрузки элемен-
тов аппарата в виде диаграммы, показанной на рис. 230, то штриховая линия
411
изображает действительный график изменения квадрата тока нагрузки, а
сложная ломаная — выпрямленный график нагрузки, в котором по пло-
щадям отдельных участков (i2/) может быть найден эквивалентный ток для
периода времени 0~t8 по формуле:
(489) .
• При периодическом изменении нагрузки, Как это видно на рис. 230,
/9 является эквивалентным длительным Током, по которому и производится
расчет установившегося перегрева по формуле:
_у_
dF
PR
aF
(490)
Результаты теоретического расчета в ряде случаев значительно расхо-
дятся с фактическим нагревом, поэтому при разработке конструкций аппара-
тов серийного производства опытные образцы предварительно подвергают
проверке, в лабораторных условиях.
§ 118. Расчет нагрева элементов аппаратов
при продолжительном режиме
Для расчета нагревания единицы длины голых проводов и шин с одно- .
образным по всей длине сечением пользуются формулой:
-=10-^.	(491)
где р — удельное сопротивление материала, Х)м>мм/м\
а—коэффициент теплоотдачи, вт/дм2 • град; •
/ — нагрузочный ток продолжительного режима, а;
р — периметр поперечного сечения проводника, мм;
s — сечение проводника, лг.и2.
Из приведенной формулы следует,..что при продолжительной нагрузке ;
(при прочих равных условиях) перегрев проводника обратно пропорциона-
лен произведению периметра на сечение проводника, т. е. наивыгоднейши-
ми являются проводники с небольшим периметром (при одинаковых се- ;
чениях).
Расчет нагревания изолированных проводов и шин производится с уче- •,
том перепада температуры Д& в изоляции проводников, так как перегрев
тп на их поверхности меньше, чем перегрев ту на поверхности металла про-
водников, а именно:
ту = тп 4- Д&;	(492) ;
= <493) 1
или
ЮЛ/ /2	1
<494) j
где рп — наружный периметр проводника с ’изоляцией;	1
s — сечение проводника.
Значение полного перепада температуры Д& в слое изоляции круглого i
проводника определяется по формуле	4
Д& = 1^Г1п£-	<495>
* Приведенная формула получается в результате преобразований и подстановок
в основной формуле N = aFx?f где F = pl.
412
где D — наружный диаметр проводника с учетом изоляции; .
d — наружный диаметр проводника без изоляции;
L — длина проводника;
X — теплопроводность слоя изоляции.
Произведя подстановку значений тп и Д& в уравнении (492), получим
+ <496>
На основании (491), заменяя мощность Я. через ток и сопротивление
проводника и полагая р = ~D, можно преобразовать (496), исключив из
него значение длины провода:
v=10v-4(4- + 4r.In4)-	<497>
При наличии многослойной изоляции с разной теплопроводностью
значение 0 рассчитывают отдельно для каждого слоя, и тогда: .
<498>.
где ЕЛО — сумма величин перепада температуры во всех слоях изоляции.
При расчете перепада температуры в слое однородной изоляции, имею-
щей толщину 8 для шины прямоугольного сечения, пользуются формулой:
= <4")
Полагая Л'=/2гш, где сопротивление шины лш — 106-^- и
2(& + А) = р, получим:
= ,<50°)
Произведя необходимые подстановки и преобразования с учетом
уравнения (492), получим:
Cy=10-^-/J- + 4-V	(501)
у	?s [ арп 1 \р )
где р„ = 2(В + Н);
В — ширина шины прямоугольного сечения с учетом изоляции;
b — ширина шины без изоляции;
Я— высота шины прямоугольного сечения с учетом изоляции;
h — высота шины без изоляции;
р — удельное сопротивление проводника, нагретого до температуры
т = + 60-
При расчете нагревания сопротивления и катушек следует иметь в ви-
.ду, что тепло, рассеиваемое с их поверхности в окружающую среду, опреде-
ляется размерами, формой и.положением всех поверхностей этих деталей
и практически не зависит от формы сечения проводника.
Для упрощенного расчета катушек и сопротивлений можно воспользо-
ваться формулой:
г=4г,	(502)
ЯГ
где принимаются следующие значения F для различных форм катушек
.или элементов сопротивлений:
а)	для цилиндрической формы:	'
413
если > 7, то F » :rD/z,
где D — наружный диаметр цилиндра;
h — высота цилиндра;
б)	для прямоугольной формы:
F = 2 (ah + bh + ab),
где а — длина большей стороны основания;
b — длина меньшей стороны основания;
h — высота прямоугольника.
Значение коэффициента теплоотдачи а при упрощенных расчетах ко-
леблется от0,07до0,25. Оно зависит от конструкции, формы и расположе-
ния поверхности элементов, осуществляющих отдачу тепла. Поэтому ре-
зультаты расчета проверяются опытным путем на аналогичных конструк-
циях. Если погрешность не превышает 10—15%, то степень точности упро-
щенного расчета считают достаточной.
§ 119. Общие сведения о контактах и контактном
сопротивлении
Замыкание и размыкание электрических цепей производятся аппарата-’
ми, состоящими в общем случае из контактной части, привода, дугогасящего
устройства и соединительных деталей.
Контактами (контактами-проводниками) называются детали аппара-
тов, предназначенные для непосредственного замыкания и размыкания
электрической цепи и обеспечивающие
Рис. 231. Изменение сопротив-
ления проводников в месте их
контакта
необходимую проводимость тока в зам-
кнутом состоянии.
Контакты подразделяются на взаим-
но подвижные и неподвижные. Взаимна
подвижные контакты осуществляют за-
мыкание и размыкание цепей в процес-'-
се эксплуатации аппаратов, как при от-
сутствии в них тока (разъединяющие кон- -
такты), так и при наличии любых ве-'
личин тока, возможных по условиям^
заданного режима работы тех или иных
цепей (разрывающие контакты).
Взаимно неподвижными называются \
контакты, неразмыкаемые в процессе -
эксплуатации аппаратов. К ним от- j
носятся -все типы постоянных соеди- *•
нений проводников в виде ‘кабельных наконечников, подводящих за-
жимов, винтов, болтов, шпилек и пр. Надежность работы электрических
аппаратов зависит от состояния и исправности всех типов контактов.
Электрическим контактом называется место касания контактов- •-*
проводников. Добавочное сопротивление, возникающее в месте касания >
двух контактов-проводников, называется электрическим контактным соп- >
ротивлением. Проводимость контактов обратно пропорциональна их сопро-
тивлению. При данном значении тока сопротивление контактов определяет :
степень нагревания контактов-проводников. Чрезмерное их нагревание в j
замкнутом состоянии нередко служит причиной выхода из строя контактной
части и, следовательно, прекращения работы всего аппарата.-	. ’ J
Общее сопротивление контактов-проводников складывается из сопро-
тивления материала, из которого они изготовлены, и переходного сопротив- -
ления в месте их соприкосновения. Наиболее существенной частью общего J
сопротивления является переходное или контактное сопротивление, удель- .j
ное значение которого показано на рис; 231.	-	|
Как видно из рис. 231, на графике изменения сопротивления на единицу
длины двух проводников а и б постоянного сечения имеется скачок зависимос-
ти ДЯ/Д/. Этот скачок объясняется наличием контактного сопротивления,
так как действительное касание поверхностей контактов-проводников про-
исходит не по всей площади,.а лишь через несколько пар микроскопичес-
ких выступов. Количество этих пар и размеры площадок их соприкосновения
зависят от качества обработки контактов-проводников, механических свойств
материала контактов и силы их взаимного нажатия.
Проведенными исследованиями доказано, что
'	(503)
где RK — сопротивление выступов на поверхности контактов;
F—сила контактного давления или нажатия;
п — коэффициент, изменяющийся от 0,5 до 1 в зависимости от типа кон-
тактов (для одноточечного контакта п = 0,5, при большом числе
соприкасающихся деформированных выступов п = 0,74-1,0);
Л — постоянная величина для каждого данного контакта:
J К = с рк,
здесь рк — удельное сопротивление материала выступов контактной поверх-
ности, т. е. окисленного материала контактов;
с— коэффициент, характеризующий структуру контактной поверх-
ности.
С учетом сказанного получим
=	(504)
В табл. 22 приведены ориентировоч-
ные сравнительные значения удельного
•сопротивления некоторых технически
чистых металлов в нагретом состоянии,
получивших наиболее широкое примене-
ние в электроаппаратостроении (рк меди
принято за единицу).
Поскольку практически в подавляю-
щем большинстве случаев контакты-про-
водники тяговых электроаппаратов со-
прикасаются при помощи большого
количества деформированных выступов,
величина коэффициента п близка к
•единице и, следовательно, контактное
сопротивление RK обратно пропорцио-
нально контактному нажатию и не зави-
сит от кажущихся размеров контактных
поверхностей.
Окислению в различной степени
подвергаются все металлы, применяе-
мые для изготовления контактов. Их
.расположение в порядке возрастающей
медь — медь; медь — латунь; медь — сталь; медь — алюминий; латунь —
сталь; сталь — сталь; латунь — латунь; алюминий — сталь; алюминий —
латунь; алюминий — алюминий; ПОС-ЗО —ПОС-ЗО; олово — олово; кад-
мий— кадмий; серебро — серебро.
Контактное сопротивление окисленных поверхностей соприкосновения
в несколько раз превышает сопротивление неокисленных поверхностей.
Процесс образования окислов на поверхности металлов связан с их хими-
1 феской активностью, поэтому требуется регулярная зачистка поверхностей
Таблица 22
Удельные сопротивления чистых
металлов
Род материала контакта
а его покрытия
Сравни-
тельное
значение
Медь . ............. 1
Медь с гальваническим
покрытием оловом . .	0,7
Медь с горячим покры-
тием оловом.........	2,0
Медь с гальваническим
покрытием серебром	.	0,3
Серебро	0,2
Алюминий . .	. . .	2,5
Сталь .........	35
Уголь . . -........... 1000
Латунь—латунь ....	4,0
Медь—латунь..........-	2,2
Медь—алюминий' ...	1,3
Медь—сталь . . . , •	7,0
стойкости к окислению таково:
415
соприкосновения. В конструкции обычно предусматривается возможность
удаления окислов с контактной поверхности в процессе включения и выклю-
чения аппаратов. Достигается это тем, что замыкание и размыкание контак- J
тов сопровождается относительным скольжением их, при котором и проис-
ходит зачистка поверхностей соприкосновения. Кроме того, периодическая/'
. зачистка контактов производится при ревизионных и профилактических •
ремонтах аппаратов.	,
Контактные поверхности из легко окисляющихся материалов (сталь, 
алюминий, медь), не подвергающиеся во время работы механическому изно- j
су или воздействию электрической дуги, в целях защиты от окисления по-,
крывают защитными малоокисляющимися материалами: ПОС-ЗО*, оловом,',
кадмием, серебром, густыми неорганическими смазками и пр.
Контакты электрических аппаратов рассчитываются на работу в опре-
деленных температурных условиях. По мере повышения температуры кон-•
такта величина удельного сопротивления материала контактных выступов.'
рк, а следовательно, и RK возрастает.
Как показали экспериментальные исследования, для чистого неокислен-
ного материала контактных в_ыступов
Rt =Я0(1 + 4 а&’)-
(505)
Таблица 23
Степень увеличения контактного
сопротивления
Материал контактов	Время окисления в днях при 0 = 70°С	Увеличение сопротивления контактов (количество раз)
Медь—медь Медь—ла-	36	15000
тунь . . Медь,—алю-	38	1765
 Линий . . Латунь—ла-	41	1290
тунь . . . Латунь —	46	820
алюминий Алюминий—	58	160
алюминий Сталь—	54	70
сталь	57,5	900
где — контактное сопротивление при нагревании контактов до .
Ro — контактное сопротивление (RK) при 0° С;
а — температурный коэффициент материала.
При повышении температуры и активизации процессов окисления^зна-..'.
чение а меняется, и закономерность, выраженная уравнением (505), нару-
шается. Степень увеличения контактного сопротивления при повышении
температуры воздушной среды до & = 70° С характеризуется • данными .
табл. 23.
Из таблицы следует, что медь под- •:
вержена весьма интенсивному окисле-
нию, однако несмотря на это, большин-
ство контактов в электроаппаратах-,
троллейбусов изготовляется из меди. Это j.
объясняется тем, что подавляющее боль-
шинство аппаратов троллейбуса отно-
сительно часто включаются и выклю-'
чаются, а следовательно, поверхности
соприкосновения контактов системати- '•
чески очищаются от окислов при отно- .
сительном скольжении контактных эле- :
ментов.
Кроме того, разрушению пленки
способствуют: увеличение общего кон-
тактного нажатия и увеличение4 удель- .
ного контактного нажатия Fo = F/SK
(SK — кажущаяся величина контактной
поверхности).
Недостаточное контактное нажатие
или неправильный выбор нагрузки, может привести к свариванию кон- '
тактов и выходу из строя аппарата. Во избежание сваривания контактов,
рекомендуется выдерживать следующее соотношение:
F>KP, н,	’	(506)
* ПОС-ЗО представляет собой оловянисто-свинцовый припой, содержащий 30%
олова.
416
где F — сила нажатия, требуемая для работы контактов без сваривания;
I — ток, проходящий через контакты;
К — постоянная величина, зависящая от материала контакта; для кон-
тактов из меди К = (2,5-т-9,0)10“в.
Следует также принимать меры для предотвращения оплавления кон-
тактов, возникающего при некотором критическом значении величины а/к,
т. е.
(507)
где / — плотность тока на единицу кажущейся контактной поверхности; '
t — время горения дуги при разрыве контактного тока аппарата.
Для меди wK — 2 • 10б, для серебра u»K = 1 • 10б, для стали =
= 5 • 104.
В последнее время для изготовления контактов начали применять ме-
таллокерамические изделия, представляющие собой плотную механическую
смесь двух практически несплавляющихся металлов. Смесь уплотняют
методом спекания порошков металлов или пропиткой порошка одного ме-
талла другим расплавленным металлом. Металлы подбирают так, чтобы
один из них имел хорошую электропроводность, а другой — высокую,меха-
ническую прочность и тугоплавкость. Наибольшее распространение получи-
ли металлокерамические контакты в следующем сочетании: сёребро —
вольфрам, серебро — молибден, серебро — никель, медь — вольфрам, медь—
Металлокерамика используется для контактных соединений, рассчитан-
ных на средние и большие токи. Контакты из металлокерамики^бладают
высокой твердостью, хорошей электрической и механической износостой-
костью. Существенным недостатком металлокерамических контактов явля-
ется их Пониженная электропроводность. Поэтому рекомендуется применять
Металлокерамику в виде тонкой облицовки, напаянной на контактные по-
верхности.
Качество обработки поверхностей соприкосновения контактов оказы-
вает большое влияние на переходное (контактное) сопротивление, особенно
при небольших контактных давлениях..
По мере улучшения обработки поверхностей контактное сопретивление
^уменьшается. Наилучшие результаты дает прищлифовка поверхностей со-
прикосновения контактов, но такая тщательная обработка оправдывает
•себя лишь в упругих скользящих контактах, не подвергающихся значитесь- .
дым толчкам и ударам и не размыкающих цепи под током. Для большинства
-троллейбусных аппаратов применяется более грубая обработка поверхнос-
ти контактов — опиловка напильником, причем в целях снижения переход-
ного сопротивления контактное давле-
ние прйнимается возможно большим,
j Поверхности изготовленных таким об-
разом, а также подгоревших жестких
контактов обычно запиливают бархат-
ным напильником и очищают стальной
-щеткой и стеклянной шкуркой. Нельзя
 зачищать подгоревшие поверхности кон-
тактов наждачной шкуркой, так как ча-
стицы наждака въедаются в поверх-
ность соприкосновения контактов и в
Несколько раз увеличивают контактное
‘сопротивление.
< Контакты, применяемые в тяговой
^электроаппаратуре, имеют различные
f-формы. Основные из них следующие:
^поверхностные — с плоской поверх-
ностью соприкосновения контактов,
<1/а 15 И. С- Ефремов
°)
в)
Рис. 232. Принципиальные схе-
мы основных форм контактов
-417
круглой, квадратной и прямоугольной конфигурации (рис. 232, а); линей-
ные— с теоретическим соприкосновением по прямой линии и практичес-
ким—по очень узкой полоске (рис. 232, б); точечные — с теоретическим
соприкосновением в одной точке и практическим — по очень небольшой
круглой поверхности (рис. 232, в).
Сравнительную оценку контактных сопротивлений при различных фор-
мах касания можно произвести на основании следующих данных.
Поверхностное сопротивление при контактном давлении 9 кГ сос-
тавляет:
. а) у плоского квадратного контакта размером 25 X 25 Мм — 35 мком;
б)	у плоского квадратного контакта размером 75x75 мм—14 мком;
в)	у линейного контакта с радиусом закругления 75 мм при ширине
25 мм —5 мком;	'	
г)	у точечного контакта с радиусом 75 мм — 17 мком.
По мере увеличения контактного давления сопротивление уменьшается
в большей степени у плоских контактов и в меньшей —у линейных и точеч-
ных. Сопротивление у линейных контактов при одинаковых контактных
давлениях примерно в два раза меньше, чем у плоских и точечных. В преде-
лах незначительных контактных давлений, применяемых в троллейбусной
аппаратуре, наиболее приемлемы, за небольшим исключением, линейные
контакты.	•
Сопротивление металла самих контактов зависит от площади их сече-
ния, перпендикулярной к направлению'тока. Чем меньше эта площадь,
тем больше сопротивление.
§120. Замыкание и отталкивание .контактов
При замыкании контактов, особенно в момент первоначального каса-
ния, между ними возникают усилия, противодействующие их сближению.
Это явление объясняется тем, что в начальный момент замыкания, когда
касание происходит в точке, ток начинает проходить по искривленной
линии вследствие резкого изменения сечения проводника. При этом появля-
ются силы F2, отталкивающие контакты. На рис. 233 показана схема услов-
ных направлений? усилий при взаимодействии потоков, возникающих вокруг
условно проведенных линий тока согласно закону Био — Савара.
Рис. 233. Схема на-
правления усилий
при взаимодействии
токов
Рис. 234. Контактная система электро-
магнитного привода
Одновременно при замыкании контактов действует усилие упругой де-
формации их материала, аналогичное явлению упругого удара. Это усилие
также стремится оттолкнуть Контакты. Под действием отталкивающих уси-
лий возможны подпрыгивание контактов при их замыкании и образование
электрической дуги в момент отрыва контактов. Во избежание подгара и
оплавления поверхности рабочего контакта ее удаляют от места замыкания
и размыкания, т. е. от места разрыва тока.
,418	‘
Выше отмечались эрозийное, тепловое и механическое действия, ока-
зывающие влияние на износ или повреждение контактов. Этот износ в зна-
чительной степени увеличивается при отскакиваниях контактов, что про-
исходит в моменты замыкания тока. Они могут возникать в большей или
меньшей степени при неправильном выборе размеров деталей контактной
системы, кинематической схемы их движения и величины сил, определяю-
щих скорость движения деталей.	,	.
Для выявления основных причин отскакивания контактов электромаг-
нитных контакторов, применяемых на троллейбусах, на рис. 234 приведена
ь контактная система со следующими обозначениями:
Д — якорь электромагнитного контактора;
Ф — полюс электромагнита;
Г 9 — сила притяжения полюса электромагнита;
— центр поворота контактной системы;
Кп — пассивный неподвижный контакт линейного типа;
Ка — активный подвижный контакт линейного типа;'
Fn— сила нажатия пружины П, передаваемая на контакт Ла
через рычаг К подвижного контакта Ка;
О2 — ось поворота подвижного контакта Ка;
FK — реакция активного подвижного контакта;
;	М — общая масса якоря и системы подвижного контакта, распо-
*	ложенная в центре тяжести;
j JH = MR* — экваториальный момент инерции относительно оси Оь
i	— ограничительные упоры.
:	При включении контактора в момент касания контактов К3 и Кп не-
I подвижный контакт воспримет некоторую кинетическую энергию Е в виде
^ударного действия рабочей массы М.
К Кинетическая энергия, накопленная движущейся массой во время вклю-
i чения, определяется уравнением:
L	Е =	. (508)
£ , С другой стороны, при включении контактора в пассивном неподвижном
г; контакте К„ возникает ударная реакция Sn, которая вызывает ударный
импульс S.v в оси О2. В полюсе электромагнита также возникает ударная
, реакция S,w, которая вызывает импульс SM в оси О,. Ударные импульсы ока-
 зывают значительное влияние на износ втулок.
Для уменьшения износа втулок контактной системы необходимо стре-
миться к достижению минимального значения ударных импульсов Sn и
('" SM. Известно, что Зм = 0 и 8« = 0 при условии, если:
Г 1) импульсы лежат в плоскостях симметрии якоря и рычага К, располо-
женных перпендикулярно осям вращения соответственно Oi и 02;
? '	2) направление силы ударного импульса S.v. перпендикулярно прямой
\ Oi—направление Sn—прямой О2—М2;
/	3) соблюдены условия:
для Зд:
=	'	(509)
’ и для Злг
(	Js = Af2Z,/4.	•	(510)
i где Ji — момент инерции якоря относительно оси О(;
Г- Ji — момент инерции контактного узла относительно оси О2.
V. Конструктивная схема, приведенная на рис. 234, обеспечивает выпол-
; ..некие первого и второго условий. Для выполнения третьего условия тре-
k буется такой подбор весов и размеров подвижных частей, который позво-
!. лил. бы соблюсти условия (509) и (510).
При поглощении кинетической энергии Е, воспринимаемой контактами
f в виде ударной работы массы М, возникают: во-первых, остаточная (плас-
.	15-	419
тическая) деформация, вызывающая смятие материала, и, во-вторых, упру-
гая деформация, вызывающая отскакивание контактов.
Если обозначить через: Et — часть кинетической энергии, поглощаемой
остаточной деформацией; Е2— кинетическую энергию системы при первом
отскакивании, расходуемую на сжатие пружины и преодоление трения в оси
О2, то
&Е1 = Е1 — Е2.
Второе ударное включение (после первого) происходит при меньшей
кинетической энергии £3, при этом
Д£а = £2 —£3 и т. д.
На рис. 235 представлена диаграмма последовательных отскакиваний
контактов с уменьшающейся амплитудой xt, х2, х3.
Рис. 235. Диаграмма последова-
тельных отскакиваний контактов
Первоначальная величина амплитуды отскакивания уменьшается при: '
повышении пластичности материала контактов; увеличении нажатия кон-
тактов в момент их касания; увеличении коэффициента жесткости пружины
уменьшёнии скорости включения контактной системы; достижении оп-
тимальных значений силы притяжения электромагнита, близких к мини-
мальным значениям Fa.
Возможность отскакивания контактов зависит также от того, предус-,
мотрено ли начальное нажатие FKae контакта.
При отсутствии преднажатия сила FK нажатия контакта к моменту ка-
сания контактов при их замыкании равна нулю и увеличивается по мере де-
формации пружины, а в случае постоянной скорости движения контакта
Кп — прямо пропорциональна сжатию пружины или времени t, т. е.
Fe = a/,	(511)
где а — коэффициент пропорциональности.
При наличии начального нажатия FKac, как это предусмотрено в конст-
руктивной схеме, приведенной на рис. 234, контактное нажатие FK в момент
касания не равно нулю, и дальнейшее нарастание силы нажатия происходит
по мере деформации пружины П, т. е.
= ^х.о + «<.	,	(312)
На рис. 236 показана диаграмма сил нажатия в контактных системах
без начального нажатия и с преднажатием, а также электродинамических
сил Ft, отталкивающих контакты друг от друга в результате действия тока.
/. Провал кривой Ff объясняется уменьшением электродинамических сил
420
отталкивания к концу процесса включения по мере увеличения поверхности
касания контактов.
Из приведенной диаграммы следует, что в контактных системах без на-
чального нажатия в заштрихованной зоне возникает разность сил — FK,
способных вызывать отскакивание контактов. Совместное действие ударных
, импульсов и сил Ft — FK будет обязательно вызывать отскакивание контак-
 тов и делать их практически непригодными к эксплуатации.
Контактные системы с начальным нажатием, как видно из этой же ди-
аграммы, не всегда имеют избыточное усилие FK, прижимающее контакты
друг к другу. В .этом случае вероятность отскакивания оказывается весьма
. незначительной и определяется, как было показано выше, главным образом
' правильностью выбора кинематических параметров системы.
; Следует вместе с тем отметить, что действие отталкивающих сил при
•' размыкании контактов повышает скорость выключения аппарата, т. е.
Доказывает положительное влияние на процесс размыкания.
L
Рис. 237. Кинематическая-^ схема скольже-
•ния точки касания контактов
на поверхности контакта достаточно не-
J	§ 121. Кинематика движения контактных механизмов
' Выше было указано, что для удаления окислов в современных конструк-
5 днях контактных механизмов при замыкании и размыкании контактов дос-
г тигается относительное скольжение их, при котором происходит зачистка
Д поверхностей соприкосновения,
|.;Для этого необходимо, чтобы
| точки касания и точки контакта
Ь во включенном положении были
г бы удалены друг от друга. Это
I достигается в пределах одного
и того же контакта относитель-
ным скольжением и перекатом
-контактов и называется прити-
ранием.
При разработке механизма
притирания следует иметь в ви-
ду’, что для разрушения окиси
значительного скольжения и что с увеличением относительного скольже-
ния сильно возрастает механический износ контактов-проводников. Поэто-
му при конструировании контактных систем необходимо соблюдать два
требования: а) возможно больше удалять друг от друга точки касания и
точки контакта; б) допускать возможно1 меньшее относительное сколь-
жение контактов.
На рис. 237 представлена кинематическая схема скольжения расчетно-
£ го активного контакта О4 по плоскости, представляющей собой пассивный
^неподвижный контакт, где I — расстояние между неподвижным центром
pi и контактом О4; Zt и Z2 — длины рычагов контактной системы; а и j —
«углы поворота рычагов Z£ и Z2; х— величина относительного скольжения.
£ В процессе скольжения контактора в момент касания контактов рычаг
занимает положение Ot—02, а при полном включении — положение
01—0s.
Полная величина относительного скольжения может быть найдена по
‘уравнению:
х = Z2 — Z,	(513)
а переменное расстояние / между неподвижным центром Ох и подвиж-
ным контактом 04 будет определяться отношением:
I = cosa + Za cosp.	(514)
 В рассмотренной схеме отсутствует взаимное перемещение точки каса-
ния контактов путем переката, и притирание происходит лишь за счет отно-
14 И. С. Ефремов	,	421
сительного скольжения. В этом смысле приведенный пример является наи-
худшим.	-
Условия достижения максимального пёреката контактов при их замы-
кании, обеспечивающего наибольшее удаление начальной и конечной точек
касания, возможны при взаимодействии: I) подвижного контакта, имеющего
цилиндрическую поверхность, с неподвижной плоскостью; 2) подвижного
контакта, имеющего плоскую поверхность, с неподвижным контактом, име-
ющим цилиндрическую поверхность; 3) подвижного и неподвижного контак-
тов, каждый из которых имеет цилиндрическую поверхность.
На рис. 238, а, б, в показаны кинематические схемы для указанных
трех случаев.
Согласно рис. 238, а получим: ..
1) Ка —подвижный контакт в положении 1, соответствующем началь-
ному касанию в точке Б f,
2) Ка — подвижный контакт в положении 2, соответствующем конечно-
му касанию в точке В2;
Oj,—At и О2—-А2 — прямые, соединяющие шарнир подвижного контакта :
центром дуги радиуса г, образующей циливдоап-
ские поверхности контакта;
у— расстояние переката подвижного контакта.
Учитывая равенство гипотенуз в треугольниках AiBOi и А2ВЭ2, по-
лучим:
(АХВ)2 4- (ВО^ = (А2В)2 + (ВО2)2
или	.
Zi+(r-Z)2 = (/2^i/)2-h(r + 2)2,
откуда	______,
у =1г±У ll — 4rz.	(515)
Имея в виду, что у должен быть меньше 12, в (515).принимается во вни-
мание только знак минус.
При рассмотрении рис. 238, б, где контакты подвижный Ка имеет форму
плоскости, а неподвижный Кп—форму цилиндра, легко убедиться, что
значение- у определяется по такой же формуле, как и для схемы, изображен-
ной на рис. 238, а.
На рис. 238, в показана схема, когда поверхности подвижного Ка и
неподвижного Кп контактов имеют цилиндрическую форму, что соответст-
вует конструктивной схеме, изображенной на рис. 234.
,3десь, как и в предыдущих схемах,
(AtB)* + (ВО,)2 = (А2В)2 + (ВО2)2.
При наличии одинаковых радиусов контактов Ка и Кп имеем:
А,В — I2 ~2~ У
и	'
Л2В = /2---1 у.
Произведя соответствующую подстановку в предыдущее уравнение,
получим:	-
4 + -f-)a + (r‘-2)2 = (Z2—г^2 + <г + 2)2’ •
откуда .	______•
У^1г — У 2rz.	(516)
Во всех трех рассмотренных случаях пренебрегаем незначительной
величиной скольжения контактов при их замыкании.
422
I Следовательно, чем больше радиус кривизны г, значения а и г, тем боль-
|тпе величина переката у. Она увеличивается также с уменьшением /2 (рассто-
Г яние от оси вращения контактного рычага до точки первоначального каса-
ния контактов).
Рассмотрение уравнений (515) и (516) также показывает, что при нали-
[ чии одного из контактов с плоской поверхностью достигается большая ве-
|личина переката у, чем у пары контактов, имеющих цилиндрическую форму.
Рис. 238. Схемы переката:
а — при плоском неподвижном и цилиндрическом подвиж-
ном контактах: б — при цилиндрическом неподвижном и
плоском подвижном контактах: в — при цилиндрическом
подвижном и неподвижном контактах
В качестве примера привода аппарата, обеспечивающего удаление мес-
та замыкания и размыкания контактов от их рабочих поверхностей сопри-
косновения, приведена конструктивная схема на рис. 239.
По этому принципу устроены приводы контактов, применяемых в сов-
)еменных троллейбусах. В положении / схемы контакты касаются в точ-
Й1, достаточно удаленной от точек 2, условно изображающих места рабочих
поверхностей соприкосновения. Сила FK', представляющая собой давление
касания контактов в точке /, создается в результате приложения к главному
рычагу 6 контактора силы F'. Эта сила передается держателем 3 подвижного
контакта, постоянно находящегося под действием притирающей пружины 5.
?ычаг 6 поворачивается вокруг неподвижной оси Ot, а держатель 3 кон-
такта — вокруг оси О2, перемещающейся вместе с правым концом главного
>ычага. В разомкнутом положении контактов в момент их касания держа-
тель 3 под действием пружины 5 упирается в упор 7. По мере увеличения
14*	,	423
силы Fi главный рычаг начинает поворачиваться по направлению, указан-
ному стрелкой. При некотором значении силы F главный рычаг займет по-
ложение II, а держатель 3 повернется под действием этой силы до упора 4.
В результате поворота рычага 6 и держателя 3 подвижный контакт от
начала замыкания в точке 1 будет перекатываться по неподвижному кон-
такту со скольжением до окончательного включения в точке 2 (положение
II), сжимая пружину 5. При полном включении контактов контактное дав-
ление под действием сжатой пружины 5 достигнет некоторого значения FK.
Динамические и термические явления, возникающие при замыкании
контактов, вызывают необходимость определенного контактного давления с
момента их касания. В противном случае, как указывалось выше, возможны
отскакивание контактов, их
Рис. 239. Конструктив-
ная схема привода ап-
парата, обеспечивающая
удаление места замыка-
ния и размыкания кон-
тактов от их рабочих
поверхностей соприкос-
новения:
I — положение касания; II —
положение полного включе-
ния
оплавление или приваривание.
Притирание осуществляется специальной
пружиной, которая создает начальную силу
FK' нажатия контактов. Достигается это сле-
дующим образом: в выключенном состоянии
контактора притирающая пружина нажимает
на держатель 3 подвижного контакта и соз-
дает некоторое давление на упор 7; как толь-
ко подвижный контакт при своем включении
дойдет до неподвижного, усилие пружины FK',
действовавшее на упор 7, сразу же прило-
жится к поверхности касания в точке 1.
Дальнейшее нажатие будет увеличиваться
за счет последующего сжатия пружины 5 до
достижения упора 4. Конечное контактное
давление FK определяется усилием F. В неко-
торых конструкциях конечное давление кон-
тактов определяется притирающей пружи-
ной.
Процесс притирания контактов достига-
ется и при иных конструкциях их привода.
Иногда вместо системы контактов с пе-
ремещением места соединения применяют
систему с дугогасителями, роль которых вы-
полняют добавочные контакты, упруго сое-
диненные с главными контактами, однако в
современных троллейбусах подобные системы контактов не применяются
в виду их сложности и недостаточной надежности.
Описанная схема отличается простотой, эксплуатационной надежностью
и возможностью легкого восстановления поврежденного контакта путем
его опиловки. Конструктивное исполнение схемы может значительно отли-
чаться от приведенного на рис. 240, но принцип относительного перемещения
контактов сохраняется.
На рис. 240, а и б изображен пальцевый контакт. Подвижным контактом
служит сегмент барабана 1, а неподвижным — палец 2. Пружина 3 создает
необходимое начальное нажатие на палец, соответствующее давлению паль--
цедержателя на упор 4 в выключенном состоянии. При повороте барабана
в направлении, указанном стрелкой, пальцевые контакты замыкаются. Ко-
нечному давлению пальца на сегмент соответствует положение, показанное
на рисунке. Второй конец пальца при этом опирается на точку 5, а между
упором 4 и пальцем образуется зазор.
На рис. 240, виг показан блок-контакт в выключенном и включенном
состояниях. Точки первоначального и длительного касаний здесь не удале-
ны вследствие незначительного дугообразования. При включении аппарата
каждая точка стержня описывает дугу 1—1 и поэтому после первоначально-
го касания подвижные контакты при дальнейшем нажатии пружины пере-
мещаются на величину I и скользят по неподвижным на величину Д/.
424
Перекат и скольжение контактов находятся в определенной связи с их
эовалом, величина которого измеряется обычно косвенным методом. Спо-
)б косвенного измерения провала f показан на рис. 241. В контактах ве-
ячина провала находится в прямой зависимости от зазора & между упорами
! и У2 (рис. 241, а) и определяется из выражения
/=А&,	(517)
В реле провал f образуется при движении контактной системы К по
давлению стрелки А (рис. 241, б) и измеряется непосредственно, как
*тояние между упором У и контактным мостиком tn (так как & — [).
Рис. 240. Конструкция
механизмов притирания
контактов:
а и б —пальчевый контакт;
виг — блокировочный кон-
•	такт
Рис. 241. Провал контактов:
а — контактора; б — реле
Величина провала / в эксплуатируемых аппаратах уменьшается по мере
1зноса контактов. При f = 0 в контактах прекратится притирание, а кон-
гактное нажатие FK уменьшится до FK3& и далее до нуля. Для обеспечения
Необходимого запаса на износ контактов и на производственные неточности
зазмеров деталей аппарата величина провала принимается в пределах
(0,64-0,8) t.
Глава XXIX
ГАШЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 122. Основные сведения из теории дуги
При разрыве электрической цепи, находящейся под током, между кон-
тактами возникает искровой или дуговой разряд.
Под искровым разрядом понимают кратковременную дугу, не требую-
щую специальных мер для гашения. В тяговых электроаппаратах весьма
часто возникают дуговые разряды.
Дуговой разряд представляет собой одну из форм электрического раз-
ряда в газах. Известно, что электрический разряд в газах — это поток заря-
Рис. 242. Распределение
напряжения в электри-
ческой дуге
стигающими 104—10б п/ои2
женных частиц — электронов и ионов, пере-
мещающихся с большой скоростью между
электродами. В тяговых электроаппаратах
электродами являются контакты, имеющие
разность потенциалов и, необходимую для
поддержания процесса разряда.
Электрический разрядмежду двумя элек-
тродами в газах изменяется в зависимости от
величины разности потенциалов и и тока в
цепи электродов. Газовый разряд, имеющий
вид ярко светящейся дуги, характеризуется
малым падением напряжения • между элект-
родами и большими плотностями тока, до-
:а их поверхностях.
Для возникновения электрической дуги необходимо наличие тока в
цепи iMIiH >80—100 ма и напряжения между электродами «мии >10—20 в.
Характер распределения напряжения по длине = электрической дуги
показан на рис. 242.
Из приведенного рисунка следует, что наибольший градиент имеет
место у катода (катодное падение напряжения — ик * и анодное па ограниче-
ны весьма малыми участками длины дуги х, равными ~10“4 см). На рис.
242 в соответствии с физической сущностью явлений в дуге показаны учас-
ток К — зона катода, участок А — зона анода, участок С -г- столб дуги.
В зоне С падение напряжения — ип в основном происходит равномерно по
всей ее длине за исключением небольших отрезков длины дуги К’ и А'.
При большой длине столба, т. е. зоны С, физические явления в дуге,
называемой длинной дугой, в основном определяются процессами, происхо-
дящими в самом столбе; при малой длине столба, т. е. в короткой дуге, фи-
зические явления определяются процессами, происходящими в зонах катода
и анода.
Известно, что электрический разряд в газах вызывает ионизацию нейт-
рального воздушного промежутка между электродами, т. е. превращение
его в проводящую зону путем нарушения нейтрального состояния атомов.
В результате изменения уравновешенного количества электронов, связан-
ных с ядром атома, и, следовательно, образования свободных электронов,
заряженные частицы — ионы, перенося заряды между электродами, как бы
создают проводящий промежуток. Обычно различаются следующие виды
ионизации: ионизация толчком (ударная); ионизация высокой температурой;
термоэлектронная и электрическая эмиссии.
* Для медных и латунных электродов в дуге постоянного тока ик = 20 в.
426
Ионизация т о л ч к о м, т. е. ударная ионизация, происходит
при столкновении электрона с нейтральным’ атомом или молекулой. Этот
вид ионизации наиболее благоприятно протекает в газах, содержащих пары
металлов.
Ионизация высокой температурой заключается в
том, что с повышением температуры интенсивность и скорость движения
частиц значительно увеличиваются и от столкновения быстро движущихся
частиц происходит их разрушение, сопровождаемое образованием свобод-
ных электронов и ионов.
Термоэлектронная эмиссия происходит при достиже-
нии.катодом температуры до 800° К, т. е. абсолютной шкалы. В этом случае
повышается интенсивность движения его частиц, и при достижении опре-
деленных значений скоростей частицам сообщается энергия, достаточная
для вылета, т. е. для эмиссии с поверхности катода в окружающую среду.
Этот вид ионизации является одной из причин возникновения дуги между
расходящимися контактами с раскаленной поверхностью в тяговых элек-
троаппаратах, разрывающих цепь тока.
Электрическая эмиссия представляет собой процесс вы-
рывания электронов с поверхности катода при высокой напряженности
электрического поля, что имеет место в момент начального расхождения
контактов аппаратов, выключающих ток. В этот момент падение потенци-
ала у поверхности катода достигает 107 в!см.
Во многих случаях дуговой разряд в газах возникает и поддерживается
в результате образования проводящего воздушного промежутка при сов-
местном действии различных видов ионизации.
Сопротивление электрической дуги зависит от ее длины, сечения, состава
и свойств газового промежутка, а также от условий охлаждения. Дуга меж-
ду электродами может существовать до тех пор, пока разность потенциалов
искрового промежутка не станет меньше катодного падения напряжения.
Высокая температура электрической дуги вызывает оплавление контак-
тов и снижает надёжность работы электрических аппаратов. В целях предот-
вращения вредных явлений электрической дуги в тяговых аппаратах пре-
дусматриваются дугогасящие устройства.
123. Гашение электрической дуги
Выше был рассмотрен процесс ионизации воздушного промежутка и
возникновения электрической дуги между контактами. Общие условия
гашения электрической дуги заключаются в деионизации воздушного про-
межутка между контактами путем превращения ионов в нейтральные атомы
и молекулы и уменьшения процес-
са образования новых ионов. Та-
ким образом, гашение электричес-
кой дуги постоянного тока возмож-
но в том случае, когда процесс де-
ионизации дугового промежутка
протекает с большей скоростью,
чем процесс ионизации. В электри-
ческой цепи постоянного тока с
дугой (рис. 243,. а) при постоян-
ных параметрах цепи уменьшение
-Рис. 243. Цепь постоянного тока с дугой
и ее характеристика
числа ионизированных частиц при-
водит к росту сопротивления дуги,
а следовательно, к снижению величины тока в ней. В результате этого дуга
начинает гореть неустойчиво.
Характеристики дуги постоянного тока, приведенные на рис. 243, б,
показывают условия устойчивого и неустойчивого горения дуги.
427
Для цепи постоянного тока, изображенной на рис. 243, а, справедливо
следующее уравнение:
E^iR + L^- + u„	•	(518)
откуда	'
£-^=£-((/? + «д),	(519)
где Е — э. д. с. источника тока;
R — омическое сопротивление;
L — индуктивность;
ил — напряжение дуги.
При уменьшении величины тока кривая А на рис. 243, б изображает
характеристику дуги, а прямая Б — разность значений Е—iR. Вычитание
величины напряжения иа из разности Е—IR позволяет получить падение
напряжения на индуктивности L Заштрихованная площадь дает гра-
фическое изображение значений £^- для различных значений тока i. Как
видно из рис. 243, б, произведение L может быть положительным, отри-
цательным и равным нулю.
Все ординаты L —, расположенные между точками пересечения 1 и
2, положительные. Ординаты £ —расположенные вправо от 12 и влево от
iit отрицательные. В точках 1 и 2 при i — const, £ ~ — 0.
Гашение электрической дуги возможно при непрерывном уменьшении
тока, т. е. 0- Для этого необходимо соблюдение следующего неравен-
ства:
Е — iR.
Для случая, соответствующего кривой А на рис. 243, б, это неравенство,
имеет место в диапазоне токов, больших i2 и меньших £.
При j>i2 значение £ -^-отрицательное. При снижении тока до вели-
чины 1—z2,£	== 0. В этом случае снижение тока прекращается и устана-
вливается длительное горение дуги.
Когда происходит дальнейшее уменьшение тока £ значения £ — ста-
новятся положительными, и ток начинает расти, достигая снова i=i2.
При	вновь становится отрицательным и, так как ток может
уменьшиться до нуля, дуга гаснет. Поэтому точка 2 является точкой устой-
чивого, а точка 1 — неустойчивого горения электрической дуги.
Следовательно, для успешного гашения дуги необходимо, чтобы ее ха-
рактеристика лежала над линией Б сопротивления цепи. В этом случае во
г di
всем диапазоне изменения тока произведение £ имеет отрицательные
значения — обеспечивается гашение дуги.
Необходимое для этого смещение характеристики дуги от кривой Л
до кривой В обычно осуществляется ее удлинением. При удлинении дуги
усиливается деионизация и, следовательно, увеличивается падение напря-
жения.
Гашение дуги можно производить следующими способами: а) искусствен-
ным удлинением дуги; б) искусственным размельчением ее на несколько дуг
меньшего сечения й в) интенсивным охлаждением дуги газами или парами.
Повышенное охлаждение электрической дуги достигается увеличением
теплоотдачи газового промежутка, которое приводит к уменьшению про-
428
цесса термической ионизации. Интенсивное охлаждение дуги вызывает уси-
ленную деионизацию на ее поверхности, вследствие чего уменьшается сече-
ние дуги вплоть до ее разрыва.
Искусственное удлинение дуги приводит к увеличению падения напря-
жения и уменьшению величины тока в ней. Исследованиями завода «Динамо»
им. С. М. Кирова установлено, что при напряжении от 600 до 6000 в, вели-
чине тока от 50 до 2000 а и времени гашения дуги не свыше 0,1 сек. эмпиричес-
кая зависимость, связывающая падение напряжения в дуге (т. е. напряже-
ние, необходимое для поддержания дуги), величину тока 1 и длину дуги /,
выражается формулой:
I = 0,13 ид /0>3 мм.
Следовательно, при увеличении длины электрической дуги требует-
ся большее напряжение для ее поддержания. На этом, главным образом, и
основан принцип гашения дуги искусственным ее удлинением.
Искусственное расчленение дуги на несколько дуг меньшего сечения
путем вытеснения ее в пространство между стенками дугогасительных камер
Рис. 244. Принцип действия деионного гашения
также приводит к усилению процесса деионизации. В этом случае, кроме
удлинения дуги, происходит охлаждение ее холодными стенками дугогаси;
тельного устройства, вследствие чего уменьшается термическая ионизация
газа и увеличивается интенсивность нейтрализации ионов.
Выше было указано, что явления в дуге с малой длиной определяются
в основном процессами, происходящими в зонах катода и анода. В этом слу-
чае падение напряжения у электродов составляет основную величину, и, сле-
довательно, основным условием существования короткой дуги является
наличие минимального катодного падения.
Таким образом, деионизация короткой дуги происходит, главным обра-
зом, за счет рекомбинации у поверхности электродов, а активность деиониза-
ции тем выше, чем ниже температура электродов. На этих физических осо-
бенностях короткой дуги основан принцип дугогашения деионной решеткой
(рис. 244), превращающей длинную дугу в короткую. Принудительное пере-
брасывание дуги на решетку, состоящую из •металлических пластин, осу-
ществляется воздействием электродинамических сил.
Напряжение на электродах длинной дуги, показанной на рис. 244 в по-
ложении а, представляет собой сумму (см. также рис. 242)
и — «а + ик 4- иа.	. (520)
При перебросе дуги на решетку напряжение на электродах соста-
вит
w = п (wK + wa) 4- ип.	(521)
Число пластин п в решетке подбирается так, чтобы в положении б
дуга не могла гореть.
При конструировании дугогасительных устройств стремятся сочетать
одновременно несколько способов гашения дуги. В тяговой электроаппара-
туре применяются следующие способы ее гашения:
а)	гашение дуги в предохранителях;
б)	механическое гашение дуги;
429
в)	роговое гашение дуги;
г)	электромагнитное гашение .дуги.
Наиболее распространенный на троллейбусах тип предохранителя
состоит из фибровой трубки и двух латунных колпачков (полюсов), с ко-
торыми соединяется плавкая вставка. Трубка заполняется мелкозернистой
мр'аморной крошкой, деионизирующей дугу при перегорании вставки и. ох-
лаждающей вставку во' время ее длительной работы. Такой тип предохрани-
теля применяется для напряжения до 750 в.
При более высоких напряжениях плавкие предохранители выполняют-
ся в толстостенных фибровых трубках без засыпки и в фибровых трубках,,
открытых с одного конца.
Механическое гашение электрической дуги осуществляется путем удли-
нения ее посредством постепенного удаления электродов друг от друга. При
Рис. 245. Принципиальная схема (а) и общий вид (б) вы-
ключателя цепи управления троллейбуса МТБ-82Д
расхождении контактов дуга удлиняется и деионизируется охлаждающим
воздухом. К недостаткам этого способа гашения относятся: малая скорость
гашения дуги, повышенное подгорание и оплавление контактов, большая
длина дуги и др. Механическое дугогашение применяется при незначитель-.
ных разрываемых мощностях и напряжениях до 600 в. В троллейбусах этот
способ гашения дуги используется в аппаратах ручного привода, контрол-
лерах управления КВП-8Б, различных реле, отдельных типах шунтовых
контакторов и т. д. Некоторое улучшение механического способа гашения
дуги достигается повышением-скорости размыкания контактов при помощи
пружинного механизма. Примером такой конструкции является выключа-
тель цепи управления, приведенный на рис. 245, а и б.
Роговое гашение электрической дуги основано на ее удлинении под
действием силы воздушной тЯги (в связи с тем, что нагретый дугой воздух
поднимается кверху) и электродинамических усилий, возникающих между
элементами дуги, и рогами (направленными также вверх). Ускоренное дви-
жение дуги под действием этих сил продолжается до момента ее разрыва.
Роговое гашение используется в дугогасящих устройствах троллейбусной
электроаппаратуры лишь как вспомогательный способ.
Размеры дугогасительных устройств и токонесущих деталей аппаратов
обусловливаются количеством энергии, выделяемой электрической дугой при
выключении аппарата.
Напряжение дуги постоянного тока определяется уравнением (518).
Для получения значения энергии/ выделяемой электрической дугой, обе
части уравнения (518) можно умножить на idt и произвести интегрирование
в пределах от 0 до t и от начального значения тока / гашения дуги до 0:
t	f	i	о
j Eidt = f u, idt + j i2 Rdf + L J idt.	(522)
0	0	0	1
430
Первый член правой части этого уравнения представляет собой энер-
гию электрической дуги или работу А выключения аппарата, следовательно:
t	t	,
f u^idt =	+ f (E — iR)idt.	(523)
О	о
Таким образом, энергия выключения состоит из запасенной электромаг-
нитной энергии выключаемого контура и энергии, подводимой к дуге источ-
ником тока в. течение времени выключения.
Из приведенных выше соображений о явлениях, происходящих в дуге
при ее гашении, а также из уравнения энергии электрической дуги следует,
что разрывная мощность, т. е. произведение отключаемого тока на номиналь-
ное напряжение аппарата, характеризует не действительное количество
энергии, выделяемой электрической дугой, а лишь условное ее значение.
В практике проектирования выключающих тяговых электроаппаратов
их мощность оценивают по длительному току и номинальному напряжению
цепи, в которую входят проектируемые выключатели.
§ 124. Принципы действия и конструкция дугогасящих
приспособлении
Во всех типах контакторов и автоматических выключателей современ-
ных отечественных троллейбусов применяется электромагнитное гашение
дуги, основанное на принципе взаимодействия магнитного потока, образуе-
мого дугогасящим устройством, и магнитного поля электрической дуги.
В данном случае магнитное поле создается специальной катушкой дуго-
гасящего устройства аппарата, а электрическая дуга рассматривается как
проводник тока, вокруг которого расположены магнитные линии индукции
и который может свободно перемещаться.
Усилие взаимодействия F между магнитными потоками на любом участ-
ке дуги А—В можно найти из уравнения
s
F = J IBsmadt,	(524)
А
где / — ток электрической дуги;
В — магнитная индукция в полегашения, создаваемая искрогасительной
катушкой дугогасящего устройства;
dl — длина бесконечно малого участка дуги;
а — угол между направлением поля гашения и током дуги.
На рис. 246, а схематически изображено электромагнитное дугогаси-
тельное устройство, применяемое в контакторах -троллейбусов. Оно состоит
из дугогасительной камеры 1, магнитных полюсов 2, сердечника 3, дугога-
сительной катушки 4, верхнего дугогасительного рога 5 и нижнего дугога-
сительного рога 6.
Направление движения дуги в магнитном поле, определяемое правилом
левой руки, показано на рис. 246, б. На рис. 246, а изображены последова-
тельные фазы движения электрической дуги под действием усилия F до дли-
ны, необходимой для разрыва дуги.
Направление магнитных линий индукции поля гашения между полю-
сами показано кружками с крестиками, т. е. магнитный поток проходит за
плоскость рисунка, что соответствует направлению тока в дугогасительной
катушке против часовой стрелки. Рассматривая одну из фаз положения
электрической дуги abed при указанном в ней направлении тока, можно
увидеть, что вокруг дуги образуются магнитные линии индукции (на рис.
246,. а обозначены квадратиками), создающие собственное магнитное поле.
Магнитные линии поля гашения и собственного поля дуги, расположенные
с внутренней стороны дуги abed, имеют одинаковое направление, а располо-
431
Рис. 246. Схема электромагнитного
дугогасительного устройства
женные с внешней стороны — разное направление. Таким образом, дости-
гается «выдувание» электрической дуги, сопровождающееся ее удлинением.
Изменение направления тока в электрической цепи приводит к переме-
не направления линий магнитной индукции вокруг электрической дуги (при
разрыве цепи). Одновременно изменяется направление тока и в дугогаси-
тельной катушке, последовательно соединенной с цепью, а это вызывает
перемену направления магнитных линий поля гашения. Таким образом,
направление выдувания электрической дуги остается постоянным.
Дугогасительную камеру выпол-
няют обычно в виде плоской коробки
из асбоцементных листов, охлаждаю-
щих дугу. Асбоцемент создает хоро-
шую теплопроводность стенок каме-
ры, а для улучшения изоляционных
свойств его пропитывают льняным
маслом. К асбоцементным листам бо-
ковых стенок прикрепляют полюсные
наконечники из листовой стали, кото-
рые при надевании камеры замыка-
ются сердечником дугогасительной
катушки.
Дугогасительные камеры могут
иметь продольные (рис. 247, а) и по-
перечные (рис. 247, б) перегородки.
Продольные перегородки служат для
расщепления пламени электрической
дуги на параллельные пучки и деи-
онизации их. Поперечные перегородки
увеличивают длину дуги и, следова-
тельно, ускоряют ее гашение. В пос-
леднее время широко применяются од-
нощелевые камеры, так как в камерах
с продольными перегородками гашение протекает только в одной из ще-
лей. Для аппаратов, работающих при более высоких напряжениях, изго-
товляются многократные дугогасительные камеры.
На рис. 248 показана конструкция дугогасительной камеры с продоль-
ными перегородками контактораМК-601, устанавливаемого на троллейбусах.
Магнитные полюсы и магнитопровод дугогасительных устройств выпол-
няют так, чтобы возможно больше сосредоточить магнитный поток в дуго-
гасящем пространстве и сократить до минимума вредное рассеивание маг-
нитных линий индукции.
Дугогасительные катушки наматывают обычно из шинной меди на
ребро и устанавливают непосредственно за верхним рогом. Конструкция
наиболее распространенного типа дугогасительной катушки приведена на
рис. 249.
Дугогасительные рога защищают контакты от обгорания (оплавления),
удаляют катодное пятно с их рабочих поверхностей (возникающее при го*
рении дуги) и охлаждают его благодаря быстрому перемещению пятна на
холодной поверхности рога. Охлаждение катодного пятна способствует де-
ионизации воздушного промежутка. Кроме того, дугогасительные рога,
как вспомогательный элемент, облегчают разрыв дуги основным дугогаси-
тельным устройством.
Существуют конструкции электромагнитных дугогасящих устройств
с внутрикамерным расположением дугогасительных катушек, но в троллей-
бусной аппаратуре они не получили распространения.
Электромагнитное гашение электрической, дуги основано на последо-
вательном соединении с ней дугогасительной катушки. Последовательное
включение в цепь дугогасительной катушки обладает весьма важным преиму-
432
ществом перед параллельным, так как эффективность гашения дуги в этом
случае тем выше, чем больше величина тока разрываемой цепи. Параллель-
ное присоединение катушек для гашения электрической дуги не применя-
ется.
Максимальный и минимальный пределы разрывной мощности для того
или иного аппарата можно определить следующим образом.
Рис. 247. Схемы дугогасительных камер с продольными и
поперечными перегородками
Сила взаимодействия между магнитными потоками дугогасящего уст-
ройства при однородном поле гашения и при а = 90° (поле гашения перпен-
дикулярно направлению тока) на основании уравнения (524) составляет
F = ВЦ1.	(525)
В соответствии с законом Ома для магнитной цепи можно напи-
сать
„ Ф 0,4"и/ _________ 0,4яп/
ь “ PS М- ’
где S — площадь поперечного сечения поля гашения;
I — длина магнитопровода;
п! — магнитодвижущая сила, создающая магнитный поток в простран-
стве гашения дуги.
' Произведя подстановку значения магнитной индукции В в уравнение
(525), получим
f =	•	(526)
Рм<
Если пренебречь насыщением стали магнитопровода и принять
рм = const, то 0,4 я — — const.
Обозначая эту постоянную величину через а, получим
F = a/2.	(527)
Таким образом, при рм = const для любого положения электрической
дуги сила взаимодействия между магнитными потоками, т. е. сила, выдуваю-
щая дугу, пропорциональна квадрату тока. Следовательно, чем больше ток
в цепи, тем больше эффективность электромагнитного дугогашения (при
последовательном соединении дугогасительной катушки).
При разрыве тока, в несколько раз превышающего номинальный, прихо-
дится считаться с насыщением железа магнитопровода. В этом случае мож-
но воспользоваться формулой:
F = aln,	(528)
433
где-'n — коэффициент, зависящий от степени насыщения стали магнитопро-
вода и принимаемый равным от 1 до 2.
Таким образом, электромагнитное дугогашение с последовательно сое-
диненной дугогасительной катушкой практически не ограничивает предела
разрывной мощности аппаратов. Ограничивающими факторами в данном-
случае являются объем раскаленных газов, теплоемкость, объем, механичес-
кая прочность и деионизирующие свойства дугогасительной камеры и др.
Рис. 248. Конструкция дугогасительной
камеры с продольными перегородками
контактора МК-601
Рис. 249. Пример кон-
струкции дугогаситель-
ной катушки
Если разрываемая мощность уменьшается на величину ниже 10%
от номинальной, то условия гашения дуги затрудняются, так как сила F
с уменьшением тока снижается почти в квадратичной зависимости. Для
улучшения гашения дуги при минимальном токе контакторы устанавливают
по возможности контактами кверху. Улучшение условий гашения дуги в
этом случае достигается за счет некоторого воздействия вертикально восхо-
дящего теплового потока воздуха. Кроме того, улучшить дугогашение при
малых токах возможно за счет увеличения скорости расхождения контактов
и увеличения разрывного расстояния между контактами. Это расстояние
определяется не только минимальной разрывной мощностью, но и возмож-
ным максимальным напряжением в сети. При напряжении сети 550 в вели-
чина разрыва должна быть порядка 12—14 мм. Поэтому при конструирова-
нии дугогасящих аппаратов необходимо тщательно исследовать условия
гашения малых токов.
§ 125- Электромагнитные устройства тяговых
электроаппаратов
В тяговых электроаппаратах троллейбусов в большинстве случаев
применяются электромагнитные приводы, принцип действия которых осно-
ван на использовании электродинамических сил, возникающих между про-
водниками, через которые проходит ток.
Происхождение электродинамических сил основано на наличии в маг-
нитных силовых линиях продольного напряжения, вызванного стремлением
434
уменьшить длину, и поперечных усилий, стремящихся оттолкнуть силовые
линии друг от друга.
Известно, что намагничивающие силы FM двух параллельных провод- -
ников, находящихся под током I одинаковой величины и направления,
могут быть определены линейным интегралом магнитной напряженности
поля Н.
При наличии нескольких (п) проводников с током I общий магнитный
поток, образуемый вокруг этих проводников, определяется намагничиваю-
щей силой
FM = nI = J HdL.	(529)
Индуктивность обмотки электромагнита
А — 4лп2(?-10~е, гн	(530)
где G — общая проводимость магнитопровода.
Простейшая схема подковообразного магнита, приведенная на рис. 250,
состоит из стальных сердечников С, на которые насажены катушки К.
Сердечники с одного конца соединены сталь-
ным ярмом М, а у другого конца расположен
подвижный якорь Я. приводящий в действие
контактную систему или другой механизм.
Для упрощенной схемы П-образного элек-
тромагнита сила притяжения
F = 2
B2S
5000
(531)
где В — индукция магнитного поля в зазоре
между полюсами и якорем (равномер-
ная в пределах площади сечения S по-
люсов).
В тех случаях, когда Электромагнитное
притяжение осуществляется Одним полюсом,
Рис. 250. Принцип дей-
ствия П-образного элект-
ромагнита
сила F будет в два раза меньше. '
Электромагнит, как. правило, состоит из магнитопровода катушки и
подвижного якоря той или иной формы.
Зависимость F = /(8) (силы притяжения якоря F по центру сердечника
от магнитного зазора 8 в этом же месте) обычно называют тяговой характе-
ристикой электромагнитного контактора. Вид тяговой характеристики
зависит от формы магнитопровода, его насыщения, магнитодвижущей силы,
величины воздушного зазора и размеров системы.
Расчет электромагнитных устройств состоит из двух этапов: расчета
электромагнита (или тяговой характеристики) и расчета катушек. В случае
необходимости производят также механический расчет привода электромаг-
нита.
В расчет электромагнита входит определение его основных параметров:
сечения железа, хода якоря, величины магнитодвижущей силы и др. Все
эти показатели определяют так, чтобы тяговая характеристика электромаг-
нита приобрела необходимый вид.
Чрезвычайная сложность магнитных явлений, происходящих в электро-
магнитах различных форм, затрудняет их точный расчет, тем более, что
методы расчета для всех форм магнитопроводов пока еще не обобщены;
Излагаемый ниже приближенный метод расчета относится к электро-
магниту подковообразной формы. Перед расчетом для ориентировки прини-
* Уравнение действительно при условии, что весь магнитный поток проходит
по всем частям магнитопровода.
435
(532)
мают параметры какого-нибудь электромагнита, выбранного по аналогии с
существующими конструкциями.	'
Для предварительного определения ориентировочных размеров электро-
магнита можно пользоваться формулой:
F = 40,6-10s В? 8;, н,
где F — сила притяжения электромагнита, я;
В, — индукция в воздухе, сек/см2\
—сечение воздушного зазора, см2.
Эта формула справедлива лишь при малых значениях воздушного зазо-
ра 3.
Полный ход якоря или воздушный зазор задаются условиями работы
электромагнита. .	•
Ход якоря электромагнита разбивают на несколько частей (практичес-
ки на пять — семь частей), а затем строят ряд кривых намагничивания
Ф = flaw) для постоянных значений воздушного зазора, т. е. для различных
положений якоря (рис. 251).
Заштрихованная площадь, огра-
ниченная линиями ОА, АВ и ВО,
т. е. двумя соседними кривыми на-
магничивания для нижнего и верх-
него 82 положений якоря, а также
прямой для данной величины намаг-
ничивающей силы awlt в некотором
масштабе показывает значение энер-
гии, затраченной, на притяжение яко-
ря электромагнита при его переме-
щении из положения в положение
Если магнитный поток Ф и маг-
нитодвижущая сила aw отложены со-
ответственно в масштабах т и п (т. е.
каждый квадратный сантиметр заш-
Рис. 251. Кривые намагничива-
ния Ф = f(aw) для постоянных
значений воздушного зазора S
трихованной площадки равен тп ампер-витков-вольт-секунд), то работа,
изображаемая площадью каждого квадратного сантиметра
л=9,а~“10^’ н'см-	(533)
Тогда среднее значение силы притяжения электромагнита при пе-
ремещении якоря из положения в 32 составит:
F = Л ° 0A™ , н,	(534)
о2 — 01
436
где ПОАВО — площадь, ограниченная двумя соседними кривыми для 8t и
В2, пропорциональная энергии, затраченной на перемещение
якоря из положения Bj в положание В2;
и ~ воздушные зазоры якоря по центру сердечника.
Следовательно, имея серию кривых намагничивания Ф= f(aw) или
Ф = /(/) и произведя планиметрирование площадок между ними при раз-
ных значениях тока возбуждения I, можно найти силу притяжения F элект-
ромагнита для различных положений якоря. Таким образом можно по-
строить тяговые характеристики электромагнита для разных значений его
тока возбуждения. В качестве примера на рис. 252 показаны тяговые харак-
теристики контактора МК-601.
Если полученные изложенным методом тяговые характеристики оказы-
ваются непригодными по абсолютным величинам силы тяги, то задаются
другим значением магнитодвижущей силы, и рас-
чет производят вторично. Наивысшее расположе-
ние тяговой характеристики ограничивается на-
греванием обмотки катушки электромагнита.
Приведенный выше метод расчета дает ори-
ентировочные результаты, которые иногда отлича-
ются от практических на 40—50%. Поэтому в рас-
чет необходимо вводить поправочные коэффициен-
ты на основе экспериментальных данных. В этом
случае достигается более высокая степень точно-
сти и отклонения лежат в пределах 10—15%.
Катушки электромагнитов включаются в цепь
тока параллельно или последовательно.
Расчет катушек с параллельным присоедине-
нием обычно производят, исходя из следующих
данных:
а)	напряжения £7МИН и Пмакс;
б)	размеров катушки (рис. 253);
в) минимально необходимой величины магнитодвижущей силы а^мин
при (7мИН и предельном нагревании обмотки.
Размеры катушек и величину магнитодвижущей силы ааумин устанавли-
вают на основании предварительных расчетов и эскизного проектирования.
Предельное нагревание обмотки катушек вызывает изменение сопротивле-
ния до 30%.
В процессе расчета определяют: сечение обмоточного провода q, число
витков катушки w, наименьшее значение потребляемого тока /мин, сопро-
тивление катушки в нагретом состоянии (при 80°) Ян. Кроме того, катушку
рассчитывают на нагрев.
Из уравнения
и _ / р _ j Рн /сРw
v МИН - 'МИН	'МИН	q
схема катушки электро-
магнита
(535)
где
1ср —
имеем
Рн“ удельное сопротивление материала обмоточного провода
в нагретом состоянии;
—--------длина среднего витка;
w — число витков катушки;
(полагая, что w/MHH = ам»мин):
7 г	Рн
^МИН = ашмин ——
или
яи;мин Рн 1ср
Я — и
’-'МИН
(536)
437
Число витков катушки
.	= -у-	(537)
где h — высота сечения обмоточного пространства (см. рис. 253), мм;
b — ширина сечения обмоточного пространства, мм;
л'. — коэффициент заполнения обмоточного пространства.
Коэффициентом заполнения ос' называется отношение общего сечения1
меди в обмоточном -пространстве к его сечению hb. В зависимости от формы'
проводов, их диаметра и рода изоляции значение коэффициента а' колеб-
лется в пределах от. 0,5 до 0,85. Чем меньше диаметр провода, тем меньше-
а', и наоборот.
Наименьшее значение тока катушки
4»» = ^.	'	' (538).
Сопротивление катушки в нагретом состоянии (при 80°)
Я„=-^.	(539)
Для расчета катушки на нагрев следует определить максимальные-
возможные потери N в меди катушки при (7маис и длительном режиме
(в нагретом состоянии):
. К = /макс /?н
ИЛИ
Подставляя в это выражение значение сопротивления (см. урав-
нение), получим:
N ___ ^макс
— Рп /ср W ’
а подставив значение числа витков катушки w из формулы (537), окон-
чательно найдем
Потери в меди отдаются катушкой в виде тепла окружающей сре-
де. Поэтому для упрощенного расчета:
N = omF
или
* =	.	(540)
где а — коэффициент теплоотдачи поверхности катушки;
т — температура перегрева поверхности катушки (превышение над
температурой окружающей среды);
F — поверхность охлаждения.
Коэффициент теплоотдачи для катушек контакторов (и других тяговых
электроаппаратов) диаметром от 60 до 140 мм, при b = 20-?45 ям, принима-
ется в пределах от 0,1 до 0,15 вт1дм2-град.
Поверхность теплоотдачи (если считать, что тепло отдается через всю
поверхность катушки)	»
F = ” <° +	(24 + 2Л) = к (D + d) (b + h).	(541)
Подставляя значения N и F в уравнение (540), получим:
U2 а2
___ __________ макс **_________
“ тс а'а рн/Ср/lb (£>4-d) (*4-A)d *
438
Температура перегрева катушки, определяемая уравнением (542), не
вполне соответствует действительности, так как фактически тепло отдается
в окружающую среду не равномерно, а в большей степени через внешнюю
поверхность катушки.
Если полученная-путем расчета температура перегрева т превышает
норму, то размеры катушки изменяют, а ее расчет производят заново.
При конструировании и расчете последовательно включенной катушки,
выполняемой часто из шинной меди, принимают
-ф->2-?2,5,
п	.
.где dBH — внутренний диаметр катушки, намотанной на ребро;
h — высота обмоточной шины.
При заданных значениях магнитодвижущей силы и тока для длительно-
го режима число витков катушки
Зная величину тока, протекающего в последовательной цепи, и до-
пустимую его плотность, можно определить сечение обмоточной шины
.	? = $-.	(5«)
где 1—ток катушки, т. е. ток в последовательной цепи;
д/—допустимая плотность тока.
Тепловой расчет последовательно включенных катушек ведут изложен-
ным выше способом. Значения коэффициента теплоотдачи а в этом случае
принимают несколько более высоким, чем для параллельных катушек:
а. = 0,154-0,25' вт/дм2-град.
§ 126.	Характеристика работы электромагнитных контакторов и реле
Графическое изображение характеристики работы контактора или реле
представляет собой линию, показывающую алгебраическую сумму сил,
преодолеваемых силойпритяжения электромагнита при включении аппарата
в каждом из возможных положений его якоря. Построение характеристики
работы контакторов и реле является одним из важнейших этапов их проек-
тирования.
Главное требование к характеристике работы электромагнитного аппа-
рата заключается в том, чтобы сумма преодолеваемых сил S.Fpa6 при любом
положении якоря была меньше, чем сила притяжения F3 электромагнита.
Для ознакомления с характеристикой работы электромагнитного ко'н-
тактора, схема которого приведена на рис. 254, рассмотрим пять основных
•его положений:
1)	главные контакты выключены, а размыкающий блок-контакт 2,
изображенный на рис. 254 штрихом, включен. В этом случае условие f3>
>SFpa6 соблюдается, если:
F,>	=	'	(545)
где FBi~—суммарный вес всех подвижных частей якоря, приложенный в
центре тяжести;
2)	главные контакты выключены и размыкающий блок-контакт 2 вы-
ключается. Во втором положении условие Гэ>2Гра6 будет выполнено,
если	;
Fs > ^-= 22 Fpa6; 	(546)
439
3)	главные контакты и н. з. блок-контакт 2 выключены, но вклю-
чается н. о. блок-контакт У. Здесь условие F, > Е Fpa6 соблюдается, если
Л > Л^+2к.;?_ = Ез fpa6;	(547)
4)	происходит касание главных контактов, блок-контакты остаются
как и в предыдущем положении. В этом случае условие F3 > S Fpa6 бу-
дет выполнено, если
F, > F^ + F^‘‘ + F™1._ = е4Fpa6;	(548)
Рис. 254. Схема к расчету электромагнитного конта-
ктора с блокировкой	|
5)	закончились включение и притирание главных контактов, поло- ,
жение блок-контактов остается без изменения. В пятом положении ус-. 
ловие F3 > Е Fpi& соблюдается, если	.
F, >	= Е6Fpa6.	(549) -
Для построения характеристики работы конденсатора, показанной на <
рис. 255, обычно строят все пять положений подвижных частей аппарата, ;
а затем определяют для каждого из них значения I, lit 12 и т. д., которые и
подставляют в‘соответствующие неравенства F9>£Fpa6. Жирная линия и i
представляет собой характеристику работы рассматриваемого контактора*, •
а заштрихованная часть диаграммы — величину работы электромагнита,
затраченной на ускорение якоря. Приведенные на этой же диаграмме штри- у
ховые кривые F3l и F3i иллюстрируют возможные примеры неудачного со-
четания характеристики работы контактора с его тяговой характеристикой. : .
Так, например, при тяговой характеристике F9i якорь не может сдвинуться  ;
с положения /, и включения не произойдет. При тяговой характеристике {
F9i в случае замедленной работы контактора (из-за перекосов, коррозии /
или загрязнения шарниров) может возникнуть остановка якоря при его >
движении в положении 4, что могло бы вызвать аварию аппарата.
Расчет электромагнитных реле аналогичен расчету контакторов, исклю- 
чение составляет построение их тяговых характеристик.
Порядок расчета и построения характеристик работы реле иллюстриру- ;
ется на примере с мостиковым контактом (рис. 256), получившим примене-
ние в троллейбусах.
* Наклон характеристик между расчетными положениями 1, 2, 3, 4 и 5 вызывает- 7
ся увеличением прогиба пружин при движении якорей.	;
440	.i
Из приведенной конструктивной схемы реле видно, что сила F* имеет
то же направление, что и силаЛ,. Важным преимуществом реле рассматри-
ваемого типа является незначительная чувствительность к воздействию
тряски при движении, так как вес подвижных частей создает небольшой
момент вращения на плече /3.
Для построения характеристики работы реле, приведенного на рис. 256,
рассмотрим три его состояния:
Рис. 255. Диаграмма расчета
включения контактора
Рис. 256. К расчету характеристики
работы реле с мостиковым контактом
1)	контакты Кп и /<а замкнуты. Сумма сил (отнесенная к оси Гэ), проти-
водействующих силе притяжения, равна
LiFpa6= +	.	(550)
2)	контакты и /Са касаются при FK — FKac. В этом положении
S2 Fpa6 = Fall + F,l3-F.Klt .	(551)
3)	в третьем положении якорь прижат к полюсу электромагнита,
контакты /<п и Ка разомкнуты. Оно характеризуется равенством
Дз	(552)
На рис. 257 дана диаграмма расчета характеристик электромагнит-
ного реле рассматриваемого типа. Здесь линия Fo представляет собой
— f линия Fn является функцией [4- j = / (х) и ли-
ния FK изображает
|_2дк] = т
В приведенных зависимостях принято, что суммарная сила веса FB всех
подвижных частей якоря сосредоточена в точке Of, сила Fn, создаваемая
441
пружиной П, регулируется гайкой Г; силы Fe, Fn и FK или FKac отнесены
к оси силы притяжения Рэ.
В результате сложения ординат кривых FB, Fn и (—получается ха-
рактеристика работы реле в виде ломаной кривой.
Приведенная на рис. 256 конструктивная схема аппарата может быть
использована в качестве максимального, минимального и максимально-
минимального реле.
При максимальной н. с. обмот-
ки катушки реле, соответствующей
току l2f оптимальная форма тяго-
вой характеристики представлена
на рис. 257 кривой Fs{Fu2), а при
минимальном значении н. с., соот-
ветствующей току /ь желатель-
ная форма тяговой характеристи-
ки реле изображена в виде кри-
вой	Форма тяговой харак-
теристики F9(rM2), показанная
штрихом, не обеспечит нормальной
работы аппарата.так как в случае
применения реле в качестве макси-
мального в исходном положении 1
оно будет останавливаться в поло-
жении 2. Условием нормальной ра-
боты реле в качестве минимального (при исходном положении 3) является
наличие отрицательной величины Д/ и соблюдение условия F3 <EFpa6.
Для максимально-минимального реле положения 1 и 3 являются исход-
ными.
Отношение = -^м> == ср называется коэффициентом возврата реле.
Реагирование реле на небольшие изменения тока катушки при прямом и
обратном действии свидетельствует о его высокой чувствительности.
Г л а в a XXX
СЪЕМ ТОКА И КОНСТРУКЦИЯ ТОКОПРИЕМНИКОВ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
§ 127.	Общая характеристика токоприемников
Токоприемники троллейбусов предназначены для съема тока с контакт-
ных проходов и передачи его в цепи тяговых и вспомогательных электричес-
ких машин и оборудования движущегося троллейбуса.
В начальный период развития троллейбусов токосъем осуществлялся
при помощи контактных тележек. В одних случаях токосъемные тележки
перемещались по контактным проводам движущимися троллейбусами, в
других — передвижение этих тележек по проводам происходило при помо-
щи специальных электродвигателей, работавших синхронно с тяговыми
электродвигателями. При этом тележки передвигались по контактным про-
водам впереди троллейбусов собственным ходом. В некоторых системах
контактные провода были расположены друг над другом, что вызывало
соответствующее изменение конструкции токосъемной тележки.
Несовершенство токоприемников тележечного типа было одной из важ-
нейших причин, задерживавших развитие троллейбусного транспорта.
Впоследствии отказались от тележечного токосъема и ввели двухштанговые
токоприемники, вначале с контактными головками роликового, а впослед-
ствии — скользящего типов, как с контактными вставками, так и без них.
Тогда же была сделана попытка применить однощтанговые токоприемники,
которые, однако, заметного распространения не получили.
Современный токоприемник троллейбуса состоит из контактной части
и подъемного механизма.	.
Контактная часть токоприемника соприкасается с проводами сети и
осуществляет съем тока при движении троллейбуса. В зависимости от типа
контактов она может быть роликовой и скользящей. Подъемный механизм
токоприемника поднимает контактную часть до уровня проводов и создает
необходимое нажатие ее на провода при условии их изменяющейся высоты,
различной скорости движения троллейбуса, отклонения его от оси контакт-
ных проводов и пр.	—
Токоприемники разделяются на: штанговые (троллейбус и трамвай),
дуговые (трамвай), пантографны'е (электрический подвижной состав магист-
ральных дорог и трамвай).
На отечественных троллейбусах устанавливаются только штанговые
токоприемники. При наличии двухполюсного съема тока и значительного
отклонения троллейбуса от оси контактных проводов в обе стороны конст-
рукция дугового и пантографного токоприемников была бы очень сложной,
и поэтому они применения не получили. Схема современного токоприемника
штангового типа показана на рис. 258.
Особенности съема тока троллейбуса, имеющего двухполюсный токо-
приемник и соответствующие усложнения специальных частей контактной
сети (пересечения, стрелки и т. д.), предъявляют к конструкции токоприем-
ника повышенные требования. Основные из них следующие:
а)	создание необходимого давления контактной части на про-
вод;
б)	сохранение требуемой' (приближающейся к постоянной) величины
давления и устойчивого съема тока при различной высоте проводов, разной
скорости движения, колебаниях провода и подвижного состава, а также от-
клонениях оси троллейбуса от оси контактных' проводов;
в)	надежное взаимодействие между головками токоприемников и кон-
тактной сетью, включая ее подвеску, пересечения, стрелки, изоляторы и
другие специальные части, без снижения нормальной скорости движения,
443
а также легкость, прочность и износостойкость, обеспечивающие беспере-
бойную и безопасную эксплуатацию троллейбуса;
г)	максимально возможная подвижность контактной части и подъемно-
го механизма; надежный и безыскровый съем тока;
д)	надежная изоляция токоприемников друг от друга и от корпуса
троллейбуса.
При недостаточном давлении контактной части токоприемника на про-
вод могут возникнуть перегрев, оплавление и разрушение провода, наруше-
Рис. 258. Схема токоприемника
штангового типа
ние контакта (подпрыгивание токоприемни-
ка) и образование электрической дуги в
месте съема тока. При чрезмерном увели-
чении давления возникает повышенный из-
нос проводов и контактной части токопри-
емника, а иногда поломка деталей . токо-
приемника и специальных частей контакт-
ной сети.
При конструировании токоприемников
стремятся обеспечить постоянство контакт-
ного давления для разных режимов рабо-
ты. Достигается это подбором размеров и
взаимного расположения деталей подъем-
ного механизма, характеристик пружин и
т. д. Сила трения в механизмах поворота и
шарнирных соединениях также оказывает влияние на изменение контактно-
го давления.
Постоянство контактного давления определяется статической и динами-
ческой характеристиками токоприемника.
Статическая характеристика представляет собой зависимость контакт-
ного давления Pi от высоты h (см. рис. 258) при неподвижном токоприемни-
ке или при очень медленном изменении его положения, т. е. Pi = f(h).
Кроме того, сила давления на контактные провода может быть выражена
в зависимости от угла а подъема токоприемника: Pi = /(а).
При построении статической характеристики контактное давление
обычно изменяется в диапазоне рабочих высот контактного провода в пре-
делах rt 10% от h. Оптимальное значение статической характеристики на-
ходят путем подбора натяжных пружин и соответствующих размеров плеч
действующих сил. При построении кривых статических характеристик сле-
дует иметь в виду, что на них оказывает существенное влияние силы трения
в шарнирах, а также вес отдельных элементов конструкции токоприемников.
Введем следующее обозначения:
Р — сила натяжных пружин;
Pi — реакция контактного провода на контакт головки токоприемника
(равная давлению контакта на провод);
Р2 — вес контактной головки токоприемника;
Р3 — вес штанги и штангодержателя;
Р4 — условная сила (приведенная к весу контактной головки), возни-
кающая в результате трения в шарнирах;
Л4Тр — момент трения, создаваемый силами трения в шарнирах;
L — расстояние от оси вращения штанги до центра контактной головки;
I — расстояние от центра тяжести штанги и. ее держателя до оси вра-
щения штанги;
<».— угол подъема штанги.
При условии равновесия системы (рис. 259) можно написать следующее
уравнение моментов относительно оси:
М == Рг L cos ср + Р2 L cos ср -J- Р31 cos ср ± Мтр, (553)
откуда
р = М ±	—P8/cos?—Pa/cosy	/554ч
1	L cos ср
444
Уравнение (554) позволяет определить значения Pi при различных вели-
чинах угла ср подъема штанги при условии предварительного определения
моментов М и Л4тр, создаваемых пружинами и силами трения в шарнирах.
В том случае, когда значение Pi остается неизменным при различных
величинах высоты подъема h, а следовательно, и углах подъема ср, может
быть построена идеальная статическая характеристика токоприемника (без
учета сил трения).
На рис. 260 приведены кривые, характеризующие изменение величин
моментов, создаваемых натяжными пружинами в зависимости от угла (р
подъема токоприемника: а — при Pi=const (идеальная статическая харак-
теристика); б — фактическая для токоприемника типа РТ-3; е—фактичес-
кая для токоприемника РТ-6.
Как видно из кривых, фактические статические характеристики сущест-
вующих токоприемников имеют значительное отличие от идеальной. Токо-
приемник РТ-6 в рабочей части характеристики при — 18-4-29° в большей
степени приближается к идеальной статической характеристике, чем токо-
приемник РТ-3.
Приведенные на рис. 261 статические характеристики применяемых
на отечественных троллейбусах токоприемников РТ-3 и РТ-6 построены без
учета сил трения. Силы трения в шарнирах увеличивают неравномерность
давления контакта токоприемника.
Рис. 260. Графики зависимости
моментов М, создаваемых на-
тяжными пружинами, от угла
наклона токоприемника
Рис. 261. Статистические ха-
рактеристики токоприемников
РТ-3 и РТ-6, построенные без
учета сил трения:
а — РТ-3 при' несмазанной оси дер-
жателя штанги: б ~ РТ-3;
в —РТ-6
Статические характеристики токоприемников РТ-3 и РТ-6, построенные
с учетом сил трения в шарнирах, показаны на рис. 262. Кривые аи б сняты
для токоприемника РТ-3 при несмазывающейся оси держателя штанги.
445
Кривые в сняты для токоприемника РТ-6. Верхние кривые получены при
опускании, а нижние — при подъеме головки токоприемника.
Приведенные кривые показывают, что токоприемник РТ-6 обладает
значительно лучшей статической характеристикой, чем РТ-3. Уменьшение
колебаний нажатия на контактный провод в токоприемнике РТ-6
достигнуто в результате уменьшения силы трения в шарнирах, что возмож-
но вследствие замены подшипников скольжения подшипниками качения
токоприемников РТ-3 и РТ-6, построен-
ные с учетом сил трения в шарнирах
в осях вращения в вертикальной пло-
скости. Улучшение статической ха-
рактеристики токоприемника РТ-6
дало возможность повысить качество
токосъема. Из сказанного следует,
что статическая характеристика в из-
вестной степени является критерием
конструкции и сборки токоприем-
ника.
Динамическая характеристика
учитывает силы инерции движущихся
частей токоприемников, возникающие
при резком изменении высоты провода.
Она выражается кривой изменения
эквивалентной (т. е. приведенной к
контактной части ' токоприемника)
массы движущихся частей Мя в
функции высоты подъема места кон-
такта h, т. е. M3 = f(h).
При движении троллейбуса сила давления контакта токоприемника
складывается из силы статического давления и силы инерции токоприемни-
ка, т. е.
Р& = Рст 4- а,
(555)
где FCT — сумма сил нажатия контакта и трения в шарнирах Р4:
Гст = Рг 4-.^
М9 — эквивалентная, т. е. приведенная к контактной головке, масса
движущихся частей токоприемника;
а — ускорение эквивалентной массы токоприемника в вертикальном
направлении.
Во время движения троллейбуса при подъеме токоприемника его дав-
ление уменьшается вследствие того, что часть статического нажатия на .
контактный провод расходуется на ускорение масс движущихся частей
токоприемника.	г .	:1
В этом случае Рй определится из следующего уравнения:
^д=^ст — Р^~а.	(556) J
Для осуществления нормального токосъема должно быть обеспече- '
но определенное минимальное значение силы давления Рмин контакта 
движущегося токоприемника, т. е.:	
РД = К„-М, 0>Рит	(557) ;
ИЛИ	S
РСг>Р«ш — М, а.	(558)
Если сумма сил нажатия контакта в статическом состоянии меньше |
минимально необходимого давления (с учетом усилия, требуемого для сооб- d
щения ускорения массам движущихся частей токоприемника), то токосъем- Д
ный контакт будет отрываться от провода и разрывать цепь тока.	d
Уравнения (557) и (558) показывают, что чем больше приведенная масса |
токоприемника, тем больше должно быть'статическое давление контакта, j
С другой стороны, чрезмерное увеличение статического давления контакта j
отрицательно влияет на взаимодействие токоприемника с контактной сетью 1
446	I
и увеличивает йх износ. Поэтому при конструировании токоприемника
стремятся обеспечить возможно меньший вес движущихся частей, минималь-
ные значения вертикальных перемещений, эластичность отдельных элемен-
тов аппарата и т. д.
Достигнуть постоянства контактного давления при разных положениях
токоприемников в относительно простых конструкциях весьма трудно.
Поэтому практически допускается некоторое отклонение величины контакт-,
кого давления. В токоприемниках штангового типа колебания величины’
давления больше, чем в других типах токоприемников, и составляют обыч-
но около 20%. Абсолютная величина давления контактной части токопри-
емников троллейбусов принимается в пределах 100—140 н (10—14 кГ).
Для улучшения условий токосъема предъявляются определенные тре-
бования и к контактной сети. Необходимо, в частности, чтобы изменение
высоты контактных проводов было незначительным, без резких переходов
от одной высоты к другой.
Надежность взаимодействия головки токоприемника с контактной сетью,
включая ее специальные части, является для троллейбуса вопросом исклю-
чительной важности. До последнего времени движение троллейбусов сопро-
вождалось частыми сходами токоприемников с контактных проводов. Это
вызывало обрыв растяжек, срыв головок токоприемников со штанг и дру-
гие повреждения, нарушающие нормальное движение. Во избежание схода
токоприемников с проводов, их заедания и возникновения повреждений в
сети и на подвижном составе скорость движения троллейбусов под пересе-
чениями и другими специальными частями контактной сети резко ограничи-
валась.
В последние годы советскими конструкторами и рабочими-рационализа-
торами городского электрического-транспорта проделана большая работало
усовершенствованию механизма контактной части токоприемников и спе-
циальных частей контактной сети. Опыт эксплуатации усовершенствован-
ных конструкций токоприемников и специальных частей сети дал положи-
тельные результаты.-Улучшение взаимодействия между токоприемниками
и специальными частями контактной сети позволило значительно повысить
скорость движения троллейбуса при прохождении специальных частей.
§ 128. Конструкция токоприемника штангового типа
На современных троллейбусах отечественного производства применя-
ются токоприемники типа РТ-3. и РТ-6. Токоприемники типа РТ-3 уста-
новлены на значительном количестве модернизированных троллейбусов-
МТБ-82.
С 1938 г. начался выпуск более совершенных токоприемников типа РТ-6,
которыми оборудовались троллейбусы последующего выпуска. Этот тип
токоприемника устанавливается и теперь на троллейбусах МТБ-82Д и
ЗИУ-5.
Штанговый токоприемник РТ-6Ж (рис. 263), выпускаемый нашей про-
мышленностью, состоит из основания /, держателя 7 с пружинами 3 и штан-
ги 5, соединенной с держателем. Штанга изолирована в держателе бакели-
товым стаканом с резиновым колоколообразным изолятором 4. Конец штан-
ги с головкой токоприемника 6, несущей контактную часть, прижимается
к проводу сети. Подвижная часть 2 основания токоприемника может вра-
щаться на роликовых и шариковых подшипниках вертикального штыря
неподвижной части. Благодаря применению в опорах подшипников каче-
ния уменьшается трение в основании.
Штанга токоприемника изготовлена в виде цельнотянутой тонкостен-
ной трубы из высококачественной специальной стали. Труба имеет разный
диаметр, увеличивающийся ступенями по мере приближения к. основанию.
Один конец штанги закреплен в держателе болтами путем затяжки его раз-
резной части. Головка токоприемника закреплена на штанге хомутиком,
447
Рис. 263. Общий вид штангового токоприемника РТ-6Ж, применяемого на троллейбусе ЗИУ-5:
^макс = 4250 мм — максимальная высота; ftp.MaKC = 3000 мм — максимальная рабочая высота; Ля = 2700 мм — нормальная рабочая
высота; Лр,миа =700 лик — минимальная рабочая высота
стянутым болтом. Между концом штанги и головкой токоприемника уста-
новлена изоляционная втулка (трубчатый изолятор), которая полностью
изолирует контактный механизм от штанги.
Крепление головки к штанге и штанги к держателю выполнено так,
чтобы при случайных задеваниях за контактную сеть вырывалось не штанга
из основания, а головка.
Контактная часть токоприемника соединена с силовой проводкой трол-
лейбуса изолированным кабелем марки КРИТ или ПС-2000, сечением
35 л«лс2, проложенным внутри штанги.
Токоприемники установлены на крыше троллейбуса на металлическом
постаменте и отделены от него фарфоровыми изоляторами.
Штанги токоприемников могут отклоняться от оси троллейбуса в го-
ризонтальной плоскости на 110° в любую сторону; поэтому троллейбус имеет
возможность отходить от оси контактных проводов на 4,5 At в обе стороны.
При максимальных отклонениях троллейбуса от проводов его скорость сни-
жают во избежание схода токоприемников. Максимальное рабочее отклоне-
ние штанги 60°.
Благодаря возможности перемещения токоприемников в вертикальной
плоскости допускаются колебания высоты подвески контактных проводов
от 4,5 до 6 лс. '
Для установки токоприемников на провода к штангам подвешена
веревка на специальных кольцах, имеющих металлический остов, опрессо-
ванный изоляцией.
В табл. 24 приведены основные технические данные токоприемников
штангового типа.
Таблица 24
Основные технические данные токоприемников
f Показатели	Тип токоприемника	
	РТ-3	РТ-6
Вес токоприемника, кг 		85	74
Номинальное напряжение, в ....... . .......	600	600
Длительный ток, а ...................	120	120
Высота подъема от горизонтального положения, мм:		
нормальная рабочая 		2600	2700
минимальная рабочая ... 		700	700
максимальная в свободном состоянии ....... .	4900	4250
максимальная рабочая 		3000	3000
Длина токоприемника, мм ...............	5900 ±50	5900+50
Давление на провод в кГ при высоте подвески провода 5,75		
при опускании вниз 		18	15
при подъеме вверх 		8,5	9,5
Допустимое отклонение троллейбуса в обе стороны от оси	4,5	4,5
контактных проводов, м ..............		
Высота от головки токоприемника до дорожного покрытия	3500	3650
при токоприемнике, находящемся под лирой, мм . , ,		
Токоприемники РТ-6 обладают некоторыми преимуществами по сравне-
нию с токоприемниками РТ-3. Они имеют меньший вес, более надежную
электрическую изоляцию, могут эксплуатироваться при больших колеба-
ниях высоты подвески контактных проводов, обладают большим диапазоном
регулирования давления контакта на провод; статическая характеристика
токоприемника РТ-6 обеспечивает большее постоянство давления его голов-
ки на контактный провод; ограничитель высоты подъема токоприемников
РТ-6 имеет пружинное устройство вместо резинового буфера, установленно-
го на РТ-3.
449
Вследствие значительного конструктивного усовершенствования токо-
приемники типа РТ-6 более устойчивы на контактных-проводах, в меньшей
степени изнашивают контактные вставки и т. д.
§ 129, Конструкция головок токоприемников
Контактная часть является наиболее ответственным элементом токо-
приемника, от которого в значительной степени зависит надежная эксплуа- -
тация троллейбуса.
В зависимости от конструкции токосъемного устройства головки токо-
приемников могут быть разделены на две группы: роликовые и скользящие.
К конструкции контактной головки токоприемника предъявляются сле-
дующие требования:
а)	максимально возможная устойчивость на контактном проводе;
б)	минимальный вес и высокая прочность деталей;
в)	простота конструкции, надежность и высокая износостойкость в;
эксплуатации;
г)	высокая проходимость в спецчастях контактной сети;
д)	минимальное трение в шарнирных соединениях контактной части с.
ее держателем;
е)	минимальный и равномерный износ токосъемного контакта и контак-
тного провода;
ж)	надежный отвод тока от токосъемного контакта к штанговому про-
воду;	,	
з)	надежность крепления деталей головки токоприемника и ее держате-
ля к штанге;
и)	надежность изоляции токоведущих частей головки от штанги;
к)	наличие'предохранительного устройства для удержания головки от.
падения ее на землю в случае срыва со штанги.
Опыт эксплуатации головок токоприемников с различными токосъемны-
ми устройствами показал, что наибольшая устойчивость при прочих равных
условиях достигается при наличии скользящего контакта.
Значительное влияние на устойчивость и надежность прохождения
головки токоприемника на спецчастях оказывает правильно выбранный
поперечный ее габарит, а также длина контактодержателя (обоймы) и длина
собственно контакта (в случае применения скользящего контакта). Чём шире
обойма, тем хуже условия прохождения токоприемником спецчастей.
В качестве примера на рис. 264 приведены допустимые габариты кон-
тактной части головки токоприемника (со скользящим контактом) для пере-
сечений контактной сети типа МП-5, держателей типа КД-У и КД-У1 -при
длине обоймы 105 мм и длине контактной Вставки 80 мм..
На отечественных троллейбусах первых выпусков применялись головки,
токоприемников роликового типа (рис. 265, а). В 1939 г. они были заменены .
контактными головками скользящего типа (рис. 265, б). К недостаткам го- :
ловок роликового типа относятся: быстрый износ бронзовых роликов и зна- .
чительный расход цветного металла; быстрый износ осей и втулок (в голов-
ках, не имеющих шариковых подшипников), вызывающий смену головок; .
частые срывы головок с изоляторов, а также вместе с изоляторами — со-
штанг; частая поломка деталей; большое искрение при съеме тока, вызываю- .
щее неравномерный и повышенный износ контактного провода. Этот тип '
головки токоприемника относится к устаревшему и менее совершенному- ,
способу токосъема.
На рис. .266 представлена одна из конструкций головки скользящего
типа ГТ-9А.
Ползун/, отливаемый из латуни, имеет сбоку гнездо для установки сколь- •
зящего контакта (угольной вставки) 2. После установки угольной вставки
гнездо в ползуне закрывается Штампованной щечкой. Латунный ползун.- ;
расположен на люльке 3, к которой приварены обтекатели 4 и 21.
450	Д
Подвижный кулачок 19 и болт 20 обеспечивают удобное крепление пол-
зуна на люльке и его легкую замену. Полуоси 9, установленные в проушины
стальной вилки ТО, несут на себе люльку 3 и позволяют ей покачиваться в
обе стороны с отклонениями на угол до 15°.
Вилка 10 при помощи жестко соединенной с ней вертикальной оси (хвос-
товика) 18 установлена в бронзовую втулку 17, запрессованную в отверстие
держателя 16 головки токоприемника. Вилка вместе с ползуном и угольной
вставкой может поворачиваться вокруг своей вертикальной оси 18 на угол
360°. Зашплинтованное упорное кольцо 15 удерживает вилку 10 во втулке
451
Рис. 267. Общий вид головки
токоприемника, разработанной во
Втором троллейбусном депо Мо-
сквы
держателя головки Тб. При сходе токоприемников с контактных проводов
часто происходит заклинивание головки в подвеске контактной сети, при-
водящее к обрыву сети или срыву головки. Для предотвращения такого
заклинивания к верхней части держателя приварен обтекатель 5. В целях
разгрузки полуосей 9 от прохождения через них тока и увеличения срока их
службы предусмотрена электрическая связь люльки с вилкой посредством
гибкого медного проводника 14. Держатель токоприемника изолирован от
штанги 13 бакелитовой втулкой 12.
Между держателем и бакелитовой втулкой установлена стальная (кон-
тактная) втулка 11, с торцовой частью которой соединен наконечник 6
кабеля, напаянный на конец провода 7 штанги. Держатель укреплен (затя-
нут) на втулке 11 хомутом 8 при помощи стяжного болта.
Головка токоприемника ГТ-9А, по-
казанная на рис. 266, длительное вре-
мя находилась в эксплуатации и была
значительным шагом вперед по сравне-
нию с другими конструкциями контакт-
ной части. Однако она имела ряд недо-
статков. Важнейшие из них следующие:
недостаточная обтекаемость; относитель-
ная сложность замены скользящего
контакта; неравномерный износ сколь-
зящего контакта; неудобный доступ к
месту крепления провода штанги, вы-
зывающий дополнительные простои и
ремонты; недостаточная длина сколь-
зящего контакта, создающая высокое
удельное давление его рабочей поверх-
ности на контактный провод, а следова-
тельно, вызывающая их повышенный
износ.
Советские инженеры, техники и рабочие-новаторы провели большую
работу по улучшению конструкции токоприемников и добились в этом нап-
равлении серьезных успехов. Из большого количества рационализаторских
предложений по усовершенствованию головок токоприемников следует ос-
тановиться на конструкции, разработанной во Втором троллейбусном депо
Москвы. Головка токоприемника этого типа (рис. 267) применяется на ряде
троллейбусов в Москве и некоторых других городах СССР. Принципиальной
особенностью этой головки является смещение вертикальной оси вращения
ползуна вперед по отношению к горизонтальной оси, что приводит к более
устойчивому положению головки на контактном проводе. Сравнение голо-
вок ГТ-9А (см. рис. 266) и конструкции, приведенной на рис. 267, дает «на-
глядное представление о большей обтекаемости последней, почти исключаю-
щей возможность заклинивания ее в подвеске контакной сети при сходе
токоприемников с проводов.
К существенным преимуществам головки токоприемника, показанной
на рис. 267, относятся:
а)	повышение ее устойчивости на контактном проводе и в специальных
частях сети, достигнутое более глубокой посадкой ползуна;
б)	улучшение взаимодействия со специальными частями контактной
сети за счет уменьшения ширины токосъемного устройства;
в)	увеличение длины ползуна, а следовательно, и скользящего контакта,
позволяющее повысить устойчивость съема тока и уменьшить удельное
давление скользящего контакта на провод.
Продольный разрез этой головки (токоприемника) приведен на рис.
268. Ползун 1 головки имеет длину 105 мм против 92 мм у головки ГТ-9 А.
Скользящий контакт 2 установлен в гнезде, расположенном в нижней части
Ползуна. Качающаяся люлька выполнена в форме двух плоских боковин 3.
452
Ползун укреплен на люльке подвижным замком 4, установленным между
-боковинами 3 посредством натяжной шпильки с гайкой 5. Подвижный замок
4 зажимает скользящий контакт в гнезде ползуна. Для смены скользящего
контакта ползун снимают с головки после ослабления гайки 5.
Благодаря специальной конструкции узких приливов 6 стального ста-
кана 8 уменьшены габаритные размеры механизма покачивания люльки в
вертикальной плоскости. Устранение выступающих частей механизма люль-
ки по ширине ползуна значительно улучшило проходимость головки в спе-
циальных частях контактной сети.
f 2 3 и
Рис. 268. Продольный разрез головки токоприемника
В отверстие держателя головки токоприемника запрессована бронзовая
втулка 7, создающая возможность поворачивания стакана 8 в горизонталь-
ной плоскости на угол до 120°. Дальнейший поворот стакана головки огра-
ничивается шайбой 9, выступы которой упираются в корпус держателя 11.
Для предотвращения заклинивания головки в подвеске при сходе токопри-
емников с проводов к верхней части держателя приварен обтекатель 17.
В целях улучшения условий прохождения тока от ползуна к держателю
установлен гибкий проводник 10 (как и в предыдущей конструкции). На
трубчатом, опрессованном бакелитом, изоляторе 12 расположена стальная
контактная втулка 13 с медным зажимом 16. К зажиму прикреплен нако-
нечник кабеля 15, напаянный на конец провода 14 штанги. В отличие от
головки токоприемника ГТ-9А здесь обеспечен удобный доступ к контакт-
ному соединению провода штанги с зажимом 16 без снятия держателя со
штанги. Держатель головки укреплен на контактной втулке хомутом и стяж-
ным болтом.
Опыт эксплуатации головки, созданной во Втором троллейбусном депо
Москвы, показал её значительные преимущества перед другими конструк-
циями. На линиях с усовершенствованными специальными частями контакт-
ной сети троллейбусы, снабженные головкой этой конструкции,, проходят
узлы пересечений и слияния сети со скоростью до 25—30 км/ч, т. е. практи-
чески без замедления нормального движения. Случаи схода токоприемников
с проводов не только на магистрали, но и на специальных частях сведены
к минимуму. Все это способствует бесперебойной работе троллейбуса, поз-
воляет достигнуть значительного повышения эксплуатационной скорости
и сокращает эксплуатационные расходы, т. е. снижает себестоимость йас-
сажирских. перевозок троллейбусным транспортом.
К недостаткам головки рассмотренной конструкции относятся сложность
ее изготовления, повышенный износ стенок реборд, относительно высокая
стоимость и трудность ремонта.
453
Некоторое распространение, особенно в Ленинграде, получила головка
токоприемника типа ЛТП (рис. 269) с утопленным вилочным шарниром.
В этом типе головки ось ab смещена пр отношению к оси cd хвостовика 2, а
также по отношению к оси симметрии обоймы 1. Эта особенность конструк-
Рис. 269. Конструкция головки токоприемника
типа ЛТП с утопленным вилочным шарниром
ции обеспечивает уравновешивание момента силы трения моментом силы
тяжести обоймы и контактной вставки. Тем самым создаются лучшие усло-
вия для равномерного по высоте износа скользящего контакта.

Рис. 270. Головка токоприемника типаГТ-13А,
выпущенная заводом «Динамо» в 1956 г.
В головке токоприемника типа ЛТП люлька 3 крепится к оси 4 винтом
5. Две щеки 6, являющиеся опорой для оси, приварены к основанию 7 по-
воротной части головки. Хвостовик вращающейся части головки размещен
во втулке 3 держателя 9. Конструкция головки ЛТП обеспечивает весьма
простую смену обоймы и контактной вставки вследствие удобного крепле-
ния их на люльке выступом в виде ласточкина хвоста и пружинным запором
454
10. В отличие от ряда других головок кабельный наконечник 11 штангового
провода укреплен здесь непосредственно на держателе головки.
Опыт эксплуатации головки токоприемника типа ЛТП показал, что она
обеспечивает достаточно устойчивый токосъем и благодаря небольшому по-
перечному размеру позволяет применять усовершенствованные спецчасти.-
В 1956 г. заводом «Динамо» имени С. М. Кирова начат серийный вы-
пуск головки токоприемника скользящего типа. ГТ-13А новой конструкции
с шаровым шарниром (рис. 270).
Устройство головки токоприемника типа ГТ-13А выгодно отличается
от всех существующих типов, применяемых в Московском, Ленинградском
и других троллейбусных хозяйствах, меньшими поперечными размерами и
весом и является одной из лучших современных конструкций. В головке типа
ГТ-13А щеки 1 устанавливаются на держателе 2, имеющем шаровую поверх-
ность. В свою очередь держатель своей шаровой поверхностью опирается на
опорную пяту 5, жестко укрепленную на держателе 4 головки токоприемни-
ка. Между двумя съемными, не связанными друг с другом, щеками 1 зажата
широкая и длинная угольно-графитная контактная вставка 5, концы кото-
рой ничем не зачищены. Надежная фиксация контактной вставки в про-
дольном, поперечном и вертикальном направлениях обеспечивается нали-
чием в щеках гнезд, в которые входят боковые части летавки. Это позволяет
также защищать края контактной вставки от сколов.
Наличие сферических поверхностей в сочленениях дает возможность
вращающейся контактной части головки токоприемника свободно повора-
чиваться в любое положение в горизонтальной плоскости, а также накло-
няться в вертикальной плоскости в продольном направлении, в обе сторо-
ны от горизонтали на угол до 15°. Для улучшения отвода снимаемого
(и отдаваемого в случае рекуперации) тока, а также в целях предохранения
сферических поверхностей от действия тока в пяте размещен шунт, состоя-
щий из контакта 6 и пружины.
Головка токоприемника типа ГТ-13А имеет высокие эксплуатационные
качества, отличается значительными преимуществами перед существующи-
ми типами и устанавливается в настоящее время на всех вновь выпускае-
мых троллейбусах.
§ 130.	Контактные вставки скользящего типа
Контактная вставка скользящего типа является весьма ответственной
деталью, осуществляющей токосъем с контактных проводов. Она оказывает
существенное влияние на бесперебойность эксплуатации троллейбуса.
Токосъем троллейбуса, а следовательно, и работа скользящего контак-
та происходит в сложных условиях, характеризуемых следующими осо-
бенностями.
Уровень подвески контактных проводов колеблется от 4 до 6 м, следо-
вательно, неизбежны значительные колебания давления контакта на про-
вода. В токоприемниках типа РТ-6 эти колебания составляют 12% и выше,
а в токоприемниках РТ-3 достигают 60%. Колебания величины контактного'-
нажатия усиливаются при наезде троллейбуса на выступы и впадины, встре-
чающиеся на дороге, что вызывает резкие колебания кузова, а также при
ускорении и замедлении машины. Существенные изменения контактного
давления вызывают собственные колебания штанги токоприемника. ,
Скользящий контакт подвергается также ударной нагрузке, достига-
ющей 20% от статической, которая возникает в момент прохождения токо-
приемником жестких точек подвеса и спецчастей.
При скольжении контакта по проводу токосъем осуществляется не всей
рабочей поверхностью контактной вставки, а лишь небольшой ее частью.
В результате этого контактная вставка изнашивается неравномерно, с вы-
крашиваниями и сколами материала вставки.
Значительное изменение силы нажатия контакта, а также большая не-
равномерность и неполноценность^ площади соприкосновения контактной
455
вставки с контактным проводом вызывают резкие колебания удельного
давления, которое для вставок длиной 60 мм колеблется в пределах от
0,15 до 0,8 ЛШч2 (1,5 до 8 кГ/см2) и для вставок длиной 80 мм— от0,1
до 0,5 Мн/м2 (от 1 до 5 кГ/см2), в то время как рекомендуемое удельное на-
жатие контактных щеток электрических машин не превышает 0,1 Мн/м2
(1 кГ/см2). ,
. Значительное снижение площади контакта (соприкосновения контакт»
ной вставки с контактным проводом) приводит к увеличению плотности тока
в скользящем контакте, достигающей в особенно тяжелых случаях 150 а/см2,
а при наиболее длительных и часто повторяющихся режимах ~ 10—100
а/см2, что во много раз превышает рекомендуемую величину; значительные
изменения контактного давления, высокие плотности, а также большие и
, резкие колебания снимаемого тока вызывают искр ерие между скользящим
контактом и контактным проводом.
Появление влаги на поверхностях контактного провода и вставки ока-,
зывает на них разрушающее действие. Образование на проводе изморози и
гололеда также ухудшает контакт и условия токосъема, вызывая искрение
и повышенный износ контактных вставок. Ряд других неблагоприятных ус-
ловий (загрязнение контактных поверхностей уличной пыль*ю, неровности
и заусеницы на проводах и особенно спецчастях и Др.) в еще большей мере
ухудшают условия токосъема.
Сложность условий работы контактных вставок приводит к повышенно-
му износу их и в связи с этим — к частой смене в процессе эксплуа-
тации.	-
Сказанное выше обусловливает высокие требования, предъявляемые
к контактным'вставкам скользящего типа. Основные из них следующие:
1)	высокая износостойкость при неблагоприятных условиях работы;
2)	наличие смазывающих свойств в материале вставки;
3)	минимальный износ контактного провода;
4)	высокая механическая прочность;
5)	минимальная зависимость условий токосъема и износа вставки и про-
вода от атмосферных условий;
6)	термическая стойкость материала вставки;
7)	максимальное сопротивление искрообразованию и возникновению
дуги;	.
8)	минимальный коэффициент трения при скольжении вставки по кон-
тактному проводу;
*	9) возможность высоких скоростей скольжения (до 18 м/сек) без искре-
ния при существующей силе нажатия на контактную вставку;
10) недефицитность материала, используемого для изготовления вставок.
В настоящее время троллейбусными предприятиями применяются глав-
ным образом угольно-графитные контактные вставки. В некоторых случаях
применяются также металлические и в еще более редких случаях, в порядке
эксперимента — металлические самосмазывающиеся и металлокерамичес-
кие контактные вставки.
Широкое распространение угольно-графитных контактных вставок сви-
детельствует о том, что, они удовлетворяют ряду требований, обеспечиваю-
щих их надежную эксплуатацию (наличие смазывающих свойств в материале
в:тавки, минимальный износ контактного провода, высокое сопротив-
ление искрообразованию, термическая стойкость, незначительный коэффи-
циент трения, возможность высоких скоростей без искрения, недефицитность
материала и др.).
В настоящее время известны два способа изготовления угольно-гра-
фитных вставок: методом горячего сухого прессования и методом прессова-
ния с последующим длительным обжигом при высокой температуре.
Для изготовления контактных вставок методом горячего прессования
используются следующие материалы: электрографитированный кокс
(84,74%), наволочная смола (13,62%) и технический уротропин, (1,64%).
456
Специально приготовленный из этих материалов порошок прессуется
в прессформе, нагретой до 160—170° С, при удельном давлении 35 Мн/м2
(350 кГ/см2), с выдержкой времени 5 мин. В результате прессования полу-
чаются контактные вставки, которые затем полимеризуются при температу-
ре 160—180° С в течение 30 мин.
Изготовленные таким способом вставки обеспечивают пробег от 600 до
1500 км (в наиболее благоприятных условиях).
Для производства контактных вставок методом прессования с последую-
щим длительным обжигом при высокой температуре применяют главным обра-
зом порошки кокса, сажи, графита и специальных добавок (смола, пек и Др.).
Различное соотношение составляющих усиливает или ослабляет отдельные
свойства контактных вставок (твердость, удельное сопротивление, механи-
ческую прочность^ хрупкость, коэффициент трения и др.). Известное влия-
ние на свойство вставок оказывают длительность перемешивания, темпера-
турный режим и последующая после прессования термическая обработка.
/ Значительное влияние на свойства угольно-графитных вставок оказы-
вает размер частиц материалов, из которых изготовляются вставки. Чем
выше степень измельчения (помол) частиц материала, тем выше износостой-
кость угольно-графитных контактных вставок. Представляются весьма це-
лесообразными изготовление и испытание опытных образцов вставок из
сверхтонкого помола угольно-графитной фракции. Основным препятствием
в проведений этого эксперимента является создание соответствующей пресс-
формы, конструкция которой исключала бы возможность утечки прессуемо-
го материала. Однако возможность получения контактных вставок с высо-
кой износостойкостью вполне оправдывает усилия и затраты по созданию
более совершенных конструкций прессформ.
Для уменьшения коэффициента трения и гигроскопичности контактные
вставки пропитывают смазывающим веществом. Значительное распростра-
нение получил парафин в качестве смазывающего Материала, вводимого в
поры угольно-графитных элементов. Процесс пропитки парафином, раство-
ренным в керосине, продолжается в герметически закрывающемся сосуде
в течение 2—3 ч при температуре около 120° С. После пропитки для удале-
ния растворителя вставки подвергаются сушке в течение 10 ч при t ~ 100° С.
Выше было указано, что на износостойкость контактных вставок влияют
также их конструктивная форма и, в значительной степени, конструкция '
головки токоприемника. Так, например, при прочих равных условиях за-
мена вилочного шарнира шарниром шарового типа позволяет увеличить из-
носостойкость на 50%; удлинение вставки с 60 до 80 лш позволяет снизить
удельный износ до 40% и т. д.
Настоятельная потребность существенного повышения износостойкос-
ти контактных вставок токоприемников при минимальном износе контакт-
ных проводов вызывает необходимость дальнейшего и более глубокого ис-
следования'Этого вопроса.
§ 131. Автоматические ловители токоприемников
' Ловителями токоприемников троллейбуса называются механизмы, ав-
томатически срабатывающие при сходе контактной головки с проводов и
быстро опускающие токоприемники ниже уровня контактной сети.
Такие механизмы позволяют в значительной мере предупредить или \
уменьшить количество случаев обрыва поперечного троса, прожога штанг
токоприемников, повреждения спецчастей контактной сети, несчастных
случаев с людьми, а также повреждения самих головок токоприемников при
их сходе с контактных проводов. На рис. 271 приведен общий вид задней
части троллейбуса с установленными на нем ловителями токоприемников.
Разработка и внедрение хорошей конструкции ловителя токоприемника,
а также снабжение его системой. дистанционного управления позволят не
только снизить аварийность в контактной сети и токоприемниках, но и по-
высить эксплуатационную скорость и маневренность троллейбуса. Автомати-
16 И. С. Ефремов
457
ческий ловитель токоприемника должен удовлетворять следующим требова-
ниям:
1)	четкое и надежное срабатывание механизма ловителя при сходе
токоприемника с контактного провода при всех отклонениях троллейбуса
в диапазоне до 4,5 м и высоте подвески контактной сети до 6 м;
2)	минимальное время опускания токоприемника, т. е. время прохож-
дения пути от верхнего
Рис. 271. Общий вид задне-
го борта троллейбуса с ус-
тановленными на нем лови-
телями токоприемников
положения до иижиего;
3)	наличие дистанционного управления из
кабины водителя (для возможности опускания
и подъема по желанию водителя);
4)	возможность подъема токоприемника и
безопасность установки его на коитактиый про-
вод водителем вручную;
5)	недопущение заноса сошедшего с провода
токоприемника при последующем экстренном
торможении- троллейбуса;
6)	обеспечение опускания токоприемника на
2—2,5 м ниже номинальной высоты контактного
провода;
7)	простота конструкции и дешевизна изго-
товления.
Время, протекающее с момента схода токо-
приемника до момента прохождения уровня
расположения контактной сети и ее спецчастей,
(559)
щен и я токоприемника до
В этом случае:
где t\ — отрезок времени от момента схода токо-
приемника до остановки его ловителем;
*' ” tz — отрезок времени, потребный для вра-
уровня контактной сети.
'.-/у.
(560)
/ — tr /2,
где h — высота подъема токоприемника над уровнем контактной сети;
а — вертикальная составляющая ускорения головки токоприемника при
его подъеме на высоту h.
Значение а может быть выражено через среднюю силу нажатия токо-
приемника иа провод Qi (без учета незначительных сил трения в шарнирах)
и приведенную массу /И, т. е.
откуда
=	<561>
Аналогично	_______
*3= VW’	<562)
где Q2 — сила ловителя, приложенная к токоприемнику, при его опус-
кании.
Суммируя полученные значения tx и /2, получим:
, -if '2hM . 1/ 2ЛМ
Г Qi + И q2~qx
или
t = 2 VhM
Qi
fQx (Q* - Qi)
(563)
458
Используя и преобразуя полученное уравнение, можно найти зависи-
мость между высотой h подъема головки токоприемника над уровнем кон-
тактной сети и величиной пути S (в л«), проходимого троллейбусом в аварий-
ном состоянии,т. е. когдатокоприемник расположен выше уровня контактной
сети и ее спецчастей. Полный S = vt, где v — скорость движения трол-
лейбуса в /л/сек. Подставляя значение t из уравнения (563), после преобра-
зования получим:
2M(V Qi+ |/Qa —Qi)3 '	‘
При определении параметров ловителя токоприемника необходимо
стремиться к тому, чтобы величина пути прохождения троллейбуса в аварий-
ном состоянии была минимальной и находилась в пределах 3 м. Исходя из
этого, высота подъема, токоприемника (при его сходе во время движения)
над уровнем контактной сети не должна превышать 0,2 м.
Высокая надежность действия ловителей токоприемников, применен-
ных на чехословацких троллейбусах Тр-8, эксплуатируемых в СССР, дает
возможность осуществить широкое внедрение их также и на всех типах
троллейбусов отечественного производства.
16*
Раздел шестой
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Глава XXXI
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
§ 132.	Назначение н типы вспомогательных электрических машин
К вспомогательным электрическим машинам, используемым на трол-
лейбусах, относятся: приводные электродвигатели для компрессоров, гене-
раторов собственных нужд, вентиляторов, групповых контроллеров; низко-
вольтные генераторы собственных нужд, в том числе для люминесцентного
освещения.
В некоторых случаях генератор и вентилятор приводятся в действие
одним вспомогательным электродвигателем.
Электродвигатель, приводящий в действие компрессор, часто выполня-
ется в одном блоке с ним. Электродвигатель с компрессором в сборе состав-
ляет агрегат, называемый двигатель-компрессором. Двигатель-компрессор
предназначен для выработки сжатого воздуха, необходимого для питания
тормозной системы, механизмов открывания и закрывания дверей, механиз-
мов стеклоочистителя и пр.
Генератор собственных нужд вместе с приводным электродвигателем
составляют агрегат, называемый двигатель-генератором. Электрическая
энергия, вырабатываемая генератором собственных нужд, расходуется на
питание цепей освещения, сигнализации, управления и других потребите-
лей, а также на подзарядку аккумуляторных батарей. Генераторы собствен-
ных нужд, применяемые в троллейбусах, имеют обычно низкое напряжение
(12, 24, 36 или 48 в) и потому получили название низковольтных генераторов.
В целях упрощения электрооборудования троллейбусов низковольтные
генераторы часто приводятся в действие непосредственно от вала тягового
электродвигателя при помощи небольшого карданного вала или ременной
передачи текстропного типа.
Вентилятор и электрический двигатель, приводящий его в действие,
вместе составляют агрегат, называемый двигатель-вентилятором. Кроме
вентиляции пассажирского помещения, вентилятор осуществляет охлажде-
ние пусковых сопротивлений, а иногда тяговых электродвигателей, если
они рассчитаны 1 на независимую вентиляцию.
К числу вспомогательных электрических машин следует отнести:, при-
меняемый на некоторых типах современных троллейбусов небольшой элект-
родвигатель (серводвигатель), приводящий в действие групповой или, как
часто его называют, реостатный контроллер; электродвигатели малой мощ-
ности, приводящие в действие стеклоочиститель и механизмы открывания
и закрывания входных и выходных дверей.
460
На отечественных троллейбусах нашли наибольшее применение сле-
дующие типы вспомогательных электрических машин:
а)	электродвигатели компрессоров ДК-653А (в троллейбусах ЗИУ-5);
б)	электродвигатель для вентилятора и генератора собственных нужд
ДК-656А (в троллейбусах ЗИУ-5);
в)	низковольтные генераторы Г-732 (в троллейбусах ЗИУ-5), работаю-
щие от приводных электродвигателей.
§ 133, Конструкция электродвигателей компрессоров,
вентиляторов и генераторов собственных нужд
Двигатель-компрессоры, применяемые на отечественных троллейбусах,
имеют два конструктивных исполнения:
а)	самостоятельный электродвигатель, к которому компрессор присоеди-
няется при помощи муфты, связывающей их валы;
б)	электродвигатель в одном блоке с компрессором, имеющий общий
с ним вал.
В качестве примера первой конструкции следует привести получивший
широкое распространение двигатель с последовательным возбуждением типа
ДК-653А, применяемый в настоящее время на троллейбусах ЗИУ-5. Мощ-
ность электродвигателя ДК-653А 1,2 ля, при напряжении 600 в и скорости.
вращения 1375 об/мин; коэффициент полезного действия на валу — 72,8%.
Этот электродвигатель закрытого типа, цельнокорпусный, без вентиляции,
рассчитан н^ режим прерывистого включения; корпус его цилиндрической
формы с люками для осмотра коллектора и щеткодержателей Электродви-
гатель имеет четыре главных полюса с катушками последовательного воз-
буждения; добавочных полюсов у него нет. Ток подводится к коллектору
четырьмя щетками, установленными в щеткодержателях.
Устройство электродвигателя ДК-653А приведено на рис. 272.
Внутри стального остова' / цилиндрической формы со стенками толщи-
ной 10,5 мм расположены четыре главных полюса 2 с катушками последова-
тельного возбуждения. Катушка 5 каждого из полюсов состоит из 534 вит-
ков провода ПЭЛБО диаметром 1,25 мм; плотность тока — 4,1 а/мм2;
длина среднего витка — 0,39 м; сопротивление обмотки при 20° С—11,6 ом.
Сердечники полюсов 2 с установленными в них катушками 5 прикреп-
лены к остову болтами 3. В торцовых (утолщенных) частях остова просвер-
лены отверстия, снабженные резьбой для крепления буксовых щитов 9
и 26, болтами 7 и 21 с пружинными шайбами 6 и 28. Шариковые подшипники
10 и 25 служат опорами для вала 11 якоря электродвигателя. Щиты 9 и 26
остоза имеют отверстия для шпилек, крепящих с ним крышки 12 и 24 под-
шипников 10 и 25.
На вал И усилием 25—35 кн (2,5—3,5 Г) напрессован сердечник 4
якоря диаметром 160 мм и длиной 12 мм, зажатый между нажимными шайба-
ми 15 со стороны коллектора и 14 — со стороны муфты. Листы сердечника
штампуются из листовой стали марки Э13толщиной 0,5 мм и покрываются
с обеих сторон эмалью. Крайние листы имеют толщину 1 мм.- Втулка 13,
удерживающая нажимную шайбу 14, насаживается на вал в горячем состоя-
нии. Осевое перемещение якоря ограничивается внутренними кольцами
шариковых подшипников и, следовательно, самими опорами. Необходимые
монтажные зазоры'предусмотрены в опоре, расположенной на стороне муфты.
Обмотка 8 якоря уложена в 27 лазов; размер каждого паза 7 X 25 мм. Шаг
обмотки по пазам 1—7; в каждом пазу уложено по 10 сторон секций с общим
количеством эффективных проводов в пазу — 100 (количество оборотов сек-
ций 10). Обмотка якоря — волновая; выполнена проводом ПЭЛШО диа-
метром 0,83 мм. Обмотка удерживается в пазах бандажом из стальной про-
волоки.
Со стороны, противоположной муфте, на вал якоря напрессован кол-
лектор. Непосредственно на вал И цапрессована и стальная коробка 16
461
Рис. 272. Устройство электродвигателя компрессора ДК-653А
коллектора. Между этой коробкой и нажимной шайбой 21 установлен комп-
лект коллекторных пластин, состоящий из 135 пластин 19. Шаг по коллек-
тору 1—68. Коллекторные пластины изолированы между собой миканитовы-
ми прокладками. Изоляция коллекторных пластин от коробки 16 и нажимной
шайбы 21 выполнена при помощи миканитовых конусов 18 и 20 и изо-
ляционного цилиндра 17. Затяжка коллекторных пластин между коробкой
16 и нажимной шайбой 21 производится гайкой 22, фиксируемой стопорны-
ми винтами 23. Электродвигатель снабжен четырьмя щеткодержателями 32,
закрепленными на торцовой части остова при помощи болтов и изоляторов
29. В коробке щеткодержателя имеется гнездо-, в котором установлена щетка
33 площадью сечения 8 X 12,5 мм, прижимаемая к коллектору пружиной
30 при помощи рычага-зубчатки 31. Подводящий провод присоединен к
щеткодержателю при помощи кабельного наконечника, зажимаемого винтом.
Вес электродвигателя ДК-653 в собранном виде составляет 78 кг.
В качестве примера электродвигателя, выполненного в одном блоке
с компрессором, можно привести электродвигатель ДК-652Б постоянного
тока с последовательным возбуждением, установленный на многих троллей-
бусах МТБ-82Д. Этот электродвигатель закрытого тица имеет мощность
1,55 кет при 40% ПВ*; скорость вращения 1380 об/мин, сопротивление
обмотки якоря в холодном состоянии (при 20° С) составляет 6 ом, а обмотки
возбуждения — 21,2 ом.
В качестве двигателя для вентилятора и генератора на троллейбусах
ЗИУ-5 применяется электродвигатель постоянного тока со смешанным воз-
буждением типа ДК-656А, общий вид которого приведен на рис. 273, а и б.
Электродвигатель типа ДК-656А постоянного тока смешанного воз-
буждения имеет мощность 3 кет при скорости вращения 1800 об/мин и
номинальном напряжении 550 в, допускаемый длительный ток — 7,5 а.
Двигатель ДК-656А снабжен независимой вентиляцией с расходом воздуха
2л13/л«и«, Общий вес электродвигателя—НО кг.
Сердечник 14 якоря длиной 125 мм и диаметром 160 мм, напрессован-
ный на вал 24 (диаметр которого составляет 38 мм), имеет 27 пазов 29, раз-
мером 7 X 25 мм, в которых уложено 1350 проводников 30. В каждом пазу
уложено 10 сторон секций с общим количеством 50 эффективных проводни-
ков 30 (каждая секция имеет пять оборотов); число-параллельных проводов
два. Обмотка якоря волновая (шаг по пазам 2—7), выполнена из медного
провода марки ПЭЛШО диаметром 0,83 мм. Обмотка удерживается в пазах
бандажами 15 из стальной проволоки. Сопротивление обмотки якоря при
20° С — 1,78 ом. Коллектор якоря состоит из 135 коллекторных пластин 10,
диаметр коллектора— 147 Мм. Устройство коллектора аналогично уст-
ройству коллектора электродвигателя ДК-653А.
На каждом из четырех сердечников 13 главных полюсов электродвига-
теля ДК-656А расположены последовательные 22 и параллельные 23 обмот-
ки возбуждения. Сердечники 13 главных полюсов прикреплены к остову
12 посредством четырех болтов 11. Дополнительные полюса снабжены толь-
ко последовательной обмоткой 25. Сердечники 26 дополнительных полюсов
прикреплены к остову 12 с помощью болтов 27.
Параллельная обмотка 23 каждого из полюсов выполнена из 4000 вит-
ков медного провода. Сопротивление параллельной обмотки возбуждения
при t = 20° С— 1550 ом. Обмотки параллельного возбуждения полюсов
соединены между собой последовательно. Максимальный ток в обмотке
параллельного возбуждения — 0,475 а.
Последовательная обмотка каждого главного полюса выполнена из
ПО витков медного провода марки ПЭЛБО, имеющего диаметр 1,62 мм
(сечение 2,06 мм2). Сопротивление последовательной обмотки 28 возбужде-
ния главных полюсов при t ~ 20° С — 1,98 ом и дополнительных полюсов—
ПВ — продолжительность включения составляет 40% общего цикла работы.
463
1,42 ом. Для ограничения величины тока при пуске электродвигателя в
цепи якоря предусмотрено демпферное сопротивление 60 ом.
В отличие от двигателя ДК-653А вал 24 электродвигателя ДК-656А
имеет выходы с обеих сторон для присоединения к нему валов вентилятора
и генератора собственных нужд с помощью шпонок 4.
Круглый остов 12 электродвигателя ДК-656А отлит в виде трубы с
внешним диаметром 334 мм из стали с высокой магнитной проницаемостью.
По концам остова к нему при помощи болтов 7 и 16 привернуты подшипнико-
Рис. 273. Устройство электродвигателя для вентилятора и гене-
ратора (тип ДК-656А):
а — продольный и б — поперечный разрезы
вые щиты 6 и 17. Для осмотра коллектора и четырех щеткодержателей 28
предусмотрены люки, закрываемые крышкой 9. Щеткодержатели укреплены
на суппорте 8 при помощи пальцев, опрессованных текстолитом и таким
.образом изолирующих щеткодержатели от корпуса электродвигателя. Суп-
порт 8 установлен на подшипниковом щите 6.	. ,
Шариковые подшипники 2 и 20 (№ 306, ГОСТ 8338—57), установленные
соответственно в крышках подшипников 1 и 5, 18 и 19, служат опорами ва-
'464
ла 24. В лабиринты 3 и 21 закладывается смазка УТВ (1-13) (ГОСТ 1631—
52).
С 1961 г. вместо ДК-656А применяются электродвигатели последова-
тельного возбуждения типа ДК-656Б мощностью 2 кет со скоростью вра-
щения 1700 об/мин, потребляемый ток — 5,3 а, число витков последова-
тельного возбуждения — 410, сопротивление демпфера — 5,4 ом. Вес элект-
родвигателя ДК-656Б— 116 кг.
. *	§ 134. Генераторы собственных нужд
В качестве генераторов собственных нужд на троллейбусах применяют-
ся электрические машины постоянного тока с параллельным возбуждением.
К генераторам собственных нужд предъявляются следующие требования:
возможно меньший вес и небольшие габаритные размеры; простота конст-
рукции и надежность действия в условиях тряски; надежная защита внут-
ренних частей и обмотки от грязи и попадания влаги.
Напряжение, развиваемое генератором постоянного тока, пропорцио-
нально скорости вращения якоря п и магнитному потоку Ф, т. е.
Е = сФп,	z	(565)
где с — коэффициент пропорциональности.
Исходя из этого, генераторы, приводимые в действие от вала тягового
электродвигателя (скорость вращения которого колеблется в весьма, широ-
ких пределах), необходимо снабжать устройствами или аппаратами, обес-
печивающими постоянство напряжения в заданных пределах при широком
изменении скорости вращения вала приводного электродвигателя.
Все существующие системы регулирования напряжения низковольтных
генераторов, установленных на троллейбусах, можно разбить на две груп-
пы: а) системы с регулированием тока; б) системы с регулированием напря-
жения.	,
Стабилизация напряжения в практически допустимых пределах путем
регулирования тока достигается, например, путем использования трех ще-
точных и противокомпаундных генераторов. Система регулирования тока
при помощи третьей щетки применялась на троллейбусах первого выпуска.
Ограничение тОка генератора, отдаваемого потребителям, при помощи
третьей щетки основано на принципе искажения основного магнитного поля
полем реакции якоря. Это можно осуществить присоединением обмотки
параллельного возбуждения генератора к одной основной и к третьей допол-
нительной щетке, расположенной по коллектору на некотором расстоянии
(против направления вращения якоря) от второй основной щетки. В этом
случае напряжение генератора зависит не только от скорости вращения
якоря, но и от степени смещения магнитного поля, получаемого соответству-
ющей установкой третьей щетки.
В системах с регулированием напряжения последнее поддерживается
стабильным в определенных пределах вследствие того, что изменение его
действует непосредственно на регулирующий орган. Автоматическое регу-
лирование напряжения в этих системах осуществляется специальным аппа-
ратом — регулятором- напряжения.
Системы с регулированием величин тока имеют существенные недостат-
ки по сравнению с системами, в которых регулируется напряжение (несмот-
ря на простоту и дешевизну трехщеточных генераторов), а именно:
а)	значительные колебания напряжения на зажимах генератора;
б)	резкое падение регулирующего эффекта, обусловленное величиной
нагрузочного тока, при работе генератора вхолостую или при малой на-
грузке.
Поэтому системы с регулированием величины тока на современных
троллейбусах не применяются. В настоящее время на отечественных трол-
лейбусах ЗИУ-5 и ТС-2 установлены генераторы типа Г-732. Этот генера-
тор имеет независимый приводной электродвигатель. Стабильное напряже-
466
ние генератора может поддерживаться в определенных пределах при помо-
щи регулятора напряжения в течение всего периода работы троллейбуса
на линии. Поэтому на современных троллейбусах, как правило, устанавли-
вается привод генератора от специального электродвигателя, как это вы-
полнено для генератора-Г-732 на троллейбусах ЗИУ-5 и сочлененных трол-
лейбусах ТС-2.
Зарядный генератор постоянного тока типа Г-732 имеет параллельное
возбуждение и следующие основные номинальные параметры: мощность—
1200 вт при скорости вращения 2700 об/мин', напряжение 28 в; длительный
ток около 43 а; потери при скорости вращения 3000 об/мин—500 вт. Воз-
буждение генератора практически начинается со скорости вращения 500
об/мин. При холостом ходе напряжение 28 в достигается при скорости вра-
щения не свыше 1380 об/мин, а при номинальной нагрузке 43 а — при 1550
об/мин. Вес генератора — 44 кг-, длина— 527 мм; внешний диаметр 178 мм;
активная длина якоря генератора — 160 мм; диаметр — 109, 5 мм; число
зубьев — 31; число витков в секции — 2 (по два провода параллельно);
число коллекторных пластин — 62; диаметр коллектора — 93 мм; длина
коллектора — 63 мм. Обмотка якоря выполнена проводом ПБД, имеющим
диаметр 1,56 мм; сопротивление якорной обмотки — 0,017 ом при 20° С;
линейная нагрузка — 77 а/см.
В целях получения меньшей разрывной мощности на контактах регу-
ляторов напряжения и ограничителей тока обмотка возбужения генератора
разделена на две самостоятельные параллельные группы (ветви), каждая из
которых имеет по две катушки, соединенные последовательно. Каждая
катушка имеет по 620 витков, намотанных проводом ПЭЛ диаметра 0,86 мм.
Сопротивление одной ветви катушек — 17,7 ом при 20° С.
В каждой ветви ставятся регулятор напряжения и регулятор тока.
Все регуляторы объединены в общую регуляторную коробку типа РРТ-32.
В заключение этой главы следует заметить, что по мере совершенствова-
ния электрического подвижного состава городского транспорта (введение
независимого низковольтного питания цепей управления и большого коли-
чества элементов вспомогательного оборудования, а также внедрения люми-
несцентного освещения, и т. д.) растут мощности и количество вспомогатель-
ных электрических машин, применяемых для преобразования электроэнер-
гии собственных нужд, что удорожает их общую стоимость, повышает вес
и" общие габариты вспомогательного оборудования. Одновременно увеличи-
ваются потери энергии в процессе ее преобразования.
В целях устранения этих недостатков в настоящее время в Московском
энергетическом институте завершаются научно-исследовательские работы по
созданию статического преобразователя электроэнергии собственных нужд
на базе современной полупроводниковой техники (тиристоры и пр.) для всех
типов, электрического подвижного состава городского транспорта. •
В 1965 г. МЭИ совместно с Академией коммунального хозяйства был
изготовлен такой первый статический преобразователь и успешно испытан-
на одном из троллейбусов в линейных условиях. Этот статический преобра-
зователь при полном отсутствии вращающихся вспомогательных электричес-
ких машин обеспечивал необходимые преобразования электроэнергии, по-
лучаемой от контактной сети, в постоянный ток пониженного напряжения
для цепей управления и вспомогательных цепей, а также переменный ток
напряжением 220 в повышенной частоты для люминесцентного освещения.
Глава XXXII
ОСОБЕННОСТИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ
ЭЛЕКТРОАППАРАТУРА, ПРИМЕНЯЕМАЯ НА ТРОЛЛЕЙБУСАХ
§ 135. Назначение и основные типы аккумуляторных батарей,
применяемых на троллейбусах
Аккумуляторные батареи на троллейбусах служат для питания низко-
вольтного электрооборудования, а также цепей управления (если в схеме
предусмотрено их независимое питание) в тех случаях, когда напряжение
на зажимах генератора равно нулю или меньше напряжения на выводах
аккумуляторов. При недостаточном напряжении на зажимах генератора спе-
циальная аппаратура автоматически отключает его, и питание низковольт-
ных потребителей переводится на аккумуляторы. Схема взаимодействия
генератора и аккумуляторной батареи рассмотрена в § 137.
Аккумуляторная батарея осуществляет питание потребителей также
при неисправности генератора, его привода или обслуживающей аппа-
ратуры.
Существуют два основных вида аккумуляторов: свинцовые (кислотные)
и щелочные. Щелочные аккумуляторы в свою очередь подразделяются на
железо-никелевые и кадмиево-никелевые.
До последнего времени на отечественных троллейбусах применялись
кислотные аккумуляторы стартерного типа. В настоящее время устанавли-
ваются, как правило, щелочные железо-никелевые аккумуляторы типа
ЖН-100.
§ 136. Щелочные аккумуляторы
В щелочных железо-никелевых аккумуляторах положительные плас-
тины содержат смесь гидрата окиси никеля с мелкораздробленным никелем
или графитом. Отрицательные пластины железо-никелевых аккумуляторов
имеют в своем составе железо. Активная масса отрицательных пластин в
железо-никелевых аккумуляторах спрессовывается в виде брикетиков и
размещается внутри коробочек из тонкой мелкоперфорированной листовой
стали. Эти коробочки-карманы запрессовываются в стальную никелирован-
ную раму пластины, Положительная пластина железо-никелевого аккумуля-
тора состоит из стальной никелированной рамы, в которой закреплены тру-
бочки из стальной никелированной перфорированной жести, скрепленные
кольцами.
Сосуды щелочных аккумуляторов изготовляются .из листовой стали.
Сепараторы, отделяющие пластины друг от друга, и прокладки, отделяющие
пластины от стенок сосуда, выполняются из эбонита. Щелочные аккумуля-
торы обладают высокой механической прочностью.
При эксплуатации железо-никелевых аккумуляторов применяется сос-
тавной электролит — раствор едкого калия плотностью 1,19—Г,21 с добав-
кой моногидрата лития 20 г на 1 л (моногидрат лития содержит не менее 50%
едкого лития). На составном электролите можно работать от —20 до +35° С,
т. е. в наиболее распространенном на практике интервале температур. Можно
допускать кратковременное повышение температуры до +45° С. При темпе-
ратурах ниже '—15° С следует поддерживать плотность электролита 1,21—
1,23. В инструкциях по уходу за щелочными аккумуляторами рекомендует-
ся и другая рецептура электролита. Однако следует иметь в виду, что сос-
тавной электролит обеспечивает наиболее длительный срок службы аккуму-
ляторов (750 циклов).
Зависимость емкости железо-никелевого аккумулятора от температур
и состава электролита показана на рис. 274.
467
Рис. 274. Графики зависимостей емко-
сти железо-никелевого аккумулятора от
температуры для различных щелочных
электролитов
Кривая 1 показывает зависимость для электролита КОН при у = 1,19;
кривая 2 — зависимость для составного калиевого электролита при т =
= 1,19-
"Заряд щелочных аккумуляторов и аккумуляторных батарей произво-
дится в течение 7 ч током нормального зарядного режима (для ЖН-100 но-
минальный ток заряда — 25 а). При большой необходимости допускается
ускоренный заряд при следующем режиме: 2,5 ч током вдвое большим номи-
нального и 2 ч номинальным током. Железо-никелевые аккумуляторы можно
заряжать более слабым током, чем номинальный (по возможности не ниже
половины величины номинального)
при соответствующем увеличении
времени -заряда.
Учитывая, что систематические
недозаряды вредны для аккумулято-
ров, рекомендуется через каждые
10—12 циклов или при нерегулярной
эксплуатации один раз в месяц 'про-
изводить усиленный заряд номиналь-
ным током в течение 12 ч.
При заряде щелочных аккумуля-
торов не допускается повышение тем-
пературы электролита: для состав-
для едкого кали — выше 4-30° С и
кого электролита — более 4-45° С, ..
для едкого натра — более +45° С. В случае превышения указанных темпе-
ратур прерывают заряд и охлаждают аккумуляторы.
Разряд щелочных аккумуляторных батарей может производиться раз-
личной величиной тока до конечного напряжения: а) при восьмичасовом и
более длительном режиме — не ниже 1,1 в; б) при пятичасовом режиме раз-
Рис. 275.Трафики зависимости напряже-
ния аккумулятора от времени разряда и
величины разрядного тока:
/, 2, 3, 4, 5, 6,7 — соответственно одно-, двух-,
трех-, четырех-, пяти-, десяти- и двадцатичасо-
вые разряды; 8 и $ — соответственно нормальный
и ускоренный заряды
Рис. 276. Сравнительные
характеристики разрядов
свинцового и щелочного ак-
, куммуляторов:
I — свинцовая батарея; 2 — же-
лезо-никелевая батарея
ряда — не ниже 1,0 в; в) при трехчасовом режиме разряда — не ниже
0,8 в; г) при одночасовом режиме разряда — не ниже 0,5 в. Зависимости на-
пряжения аккумулятора от времени разряда и величины разрядного тока
приведены на рис. 275.
В отличие от свинцовых аккумуляторов в щелочных аккумуляторах во
время разряда наблюдается большое падение напряжения. Сравнительно
большая разница между зарядным и разрядным напряжениями объясняется
468
большим внутренним сопротивлением элементов. На рис. 276 представлены
сравнительные характеристики разрядов свинцовой и щелочной аккумуля-
торных батарей.
Щелочные аккумуляторы относительно безболезненно переносят боль-
шие зарядные токи и перегрузку.
Коэффициент отдачи по заряду, т. е. отношение Qp/Q3, составляет
около 0,7. Меньшая отдача по заряду в щелочных аккумуляторах по срав- •
нению со свинцовыми объясняется тем, что выделение газов в них происхо-
дит с самого начала заряда.
' Емкость щелочного аккумулятора при прочих равных условиях зави-
сит от температуры и имеет наибольшее значение прй температуре 20—25® С.
Величина разрядного тока в щелочных аккумуляторах меньше влияет на
емкость, чем в . свинцовых аккумуляторах.
Вес щелочного аккумулятора составляет около 40 кг на 1 квт>ч за-
пасенной энергии, т. е. приблизительно равен весу свинцового аккуму-
лятора.
Пластины щелочных аккумуляторов не подвергаются разрушающему
действию сульфатации. Саморазряд в щелочных аккумуляторах наблюдает-
ся в значительно меньшей степени, чем в Свинцовых, что почти исключает
необходимость подразряда их при хранении. Весьма существенным преиму-
ществом щелочных аккумуляторов является большой срок их службы, в
три-четыре раза превышающий срок службы. свинцовых аккумуляторов/
Таким образом, щелочной аккумулятор обладает следующими весьма
существенными преимуществами перед свинцовыми: большой долговеч-
ностью; высокой механической прочностью; возможностью длительного
хранения в разряженном'состоянии; нечувствительностью к перезарядам,
перегрузкам и колебаниям тока.
К недостаткам щелочных аккумуляторов относятся: низкий коэффици-
ент отдачи по заряду; большое падение напряжения во время разряда, вызы-
ваемое значительным внутренним сопротивлением; высокая стоимость.
§ 137. Схемы регуляторов напряжения, ограничителей тока
к реле обратного тока
Как указывалось выше, в низковольтном электрооборудовании трол-
лейбусов применяются исключительно системы с регулированием напряже-
ния генератора. В случае изменения напряжения специальный регулирую-
щий орган восстанавливает его нормальную величину. Наибольшее
распространение на троллейбусах получили регуляторы напряжения элек-
тромагнитного типа.
В зависимости от способа включения обмотки (параллельное или после- '
довательное) электромагниты могут регулировать постоянство напряжения
и тока. На отечественных троллейбусах применяются системы, регулирую-
щие постоянство напряжения. Простейшая принципиальная схема наибо-
лее распространенного' регулятора напряжения вибрационного типа при-
ведена на рис. 277.
К обмотке параллельного возбуждения 1 генератора Г последователь-
но присоединено добавочное сопротивление 2, которое может быть введено
или выведено (путем закорачивания.) при помощи контактов 4. Добавочное
сопротивление выполняет роль одноступенчатого шунтового реостата. При
неработающем генераторе в обмотке 5 электромагнита ток не проходит, и
контакты 4 под действием пружины 3 находятся в замкнутом состоянии. Как
только генератор начинает работать, на его зажимах возникает напряжение,
и в обмотке 5 электромагнита регулятора напряжения появляется ток.
По мере нарастания скорости вращения якоря напряжение Е на зажи-
мах генератора повышается, и ток в обмотке электромагнита увеличивается.
Когда напряжение Е достигает определенного значения, обусловленного
соответствующей скоростью вращения якоря генератора, контакты 4 регу-
469
лято'ра напряжения размыкаются. Натяжение пружины 3 отрегулировано
так, что сила электромагнита преодолевает ее сопротивление лишь при нап-
ряжении, несколько превышающим номинальное.
. При размыкании контактов регулятора напряжения в цепь обмотки
возбуждения / генератора вводится добавочное сопротивление 2. В этом слу-
чае ток возбуждения, а следовательно, напряжение £ на зажцмах генерато-
ра и ток в обмотке электромагнита уменьшаются, и сила пружины преодо-
левает притягивающую силу электромагнита так, что контакты вновь замы-
каются, закорачивая добавочное сопротивление. Вследствие выведения
добавочного сопротивления снова увеличивается ток возбуждения генерато-
ра, а следовательно, и напряжение £ на его зажимах; далее этот цикл пов-
торяется.
Рис. 277. Простейшая принципиаль-
ная схема 'регулятора напряжения
вибрационного типа
Рис. 278. Принципиальная схема ре-
гулятора напряжения с ускоряющей
обмоткой
Моменты размыкания и замыкания контактов определяются предель-
ными, т. е. максимальным и минимальным значениями напряжения £,
на которые отрегулирована система. Разность между £макс и £мнн называ-
ется амплитудой колебания.
Величина амплитуды колебания зависит от числа колебаний якорька
регулятора напряжения в единицу времени.
Для нормальной работы потребителей и, в частности, для горения ламп
' без мигания частота колебаний якорька должна быть достаточно большой.
При этом индуктивность цепи, в-которую включен регулятор, сглаживает ко-
лебания тока. Для получения большой частоты вибрации якорька регуля-
тор напряжения должен быть достаточно чувствительным. Чувствительность
якорька зависит в основном от механической инерции подвижных частей
и магнитной инерции потока в сердечнике электромагнита.
Уменьшение веса и размера деталей регулятора и улучшение его конст-
рукции позволяют снизить механическую инерцию его деталей, но обычно
этих мер оказывается недостаточно. Поэтому в некоторых конструкциях
регуляторов напряжения магнитную инерцию аппарата уменьшают посред-
ством ускоряющей обмотки, размагничивающей сердечник при размыкании
контактов. Ускоряющая .обмотка обеспечивает принудительное ускорение
размагничивания сердечника в момент размыкания, так как создаваемая ею
намагничивающая сила направлена обратно основной н. с.
Необходимый импульс тока в ускоряющей обмотке может быть'получен
путем использования тока возбуждения генератора при э. д. с. самоиндук-
' ции, возникающей в обмотке возбуждения генератора. В наиболее распрост-
раненных схемах применяется второй принцип (рис. 278).
При замкнутых контактах 2 через ускоряющую обмотку 3, включенную
параллельно обмотке возбуждения 1 генератора Г, проходит небольшая
часть тока и несколько усиливает намагничивание сердечника 5, создавае-
мое потоком основной обмотки 4. При размыкании контактов регулятора
напряжения уменьшаются ток и магнитный поток возбуждения генератора.
, В результате этого в витках обмотки возбуждения возникает э. д. с. еамо-
470
индукции, стремящаяся вызвать ток, поддерживающий величину магнитного
потока.
Большая часть импульса тока, вызванного э. д. с. самоиндукции, про-
ходит через ускоряющую обмотку 3 в обратном направлении (указанном
штриховыми стрелками). При обратном направлении тока самоиндукции
происходит интенсивное размагничивание сердечника регулятора напряже-
ния и, следовательно, быстрое замыкание контактов. На этом и основано
действие ускоряющей обмотки.
Как указывалось выше, при замкнутых контактах ускоряющая обмот-
ка несколько усиливает намагничивание сердечника регулятора и тем
самым вызывает возрастание верхнего предела напряжения. Для компенса-
ции самого эффекта применяется еще одна выравнивающая обмотка, разме-
щенная на сердечнике электромагнита вместе с основной и ускоряющей об-
мотками. На рис. 279 приведена схема вибрационного регулятора напряже-
ния с выравнивающей и ускоряющей обмотками.
Рис. 279. Схема вибрационного регулятора
напряжения с выравнивающей и ускоряю-
щей обмотками
Рис. 280. Принципиальная схема
регулятора напряжения без уско-
ряющей обмотки (с «ускоряющим
сопротивлением»)
Выравнивающую обмотку В включают последовательно с обмоткой воз-
буждения генератора Г и наматывают на сердечник так, чтобы ток в ней
был направлен обратно току основной обмотки О. Н. с., создаваемая вырав-
нивающей обмоткой, должна быть равна н. с. ускоряющей обмотки У,
Тогда действие выравнивающей обмотки при замкнутых контактах К будет
компенсировать усиливающее влияние ускоряющей обмотки. При размыка-
нии же контактов выравнивающая обмотка будет помогать ускоряющей
обмотке размагничивать сердечник, так как в этом случае направления
тока в обеих обмотках совпадают. Направление тока в обмотке при замкну-
тых контактах показано сплошными стрелками, а при размыкании контак-
тов — пунктирными.
В современных регуляторах напряжения ускорение колебаний якорька
достигается по схеме «ускоряющего сопротивления», без применения ускоря-
ющей и выравнивающей обмоток (рис. 280). В этом случае основная обмот-
ка 1 электромагнита одним концом присоединяется к добавочному сопро-
тивлению 4 в точке 5. Второй конец обмотки 1 имеет обычное присоединение.
При замкнутых контактах 6 потенциалы точек 2 и 3 практически равны по-
тенциалу отрицательного зажима генератора и основная обмотка / оказыва-
ется подключенной почти на полное напряжение генератора, благодаря чему
достигается максимальная сила притяжения электромагнита регулятора.
Как только контакты разомкнутся и ток возбуждения пройдет через до-
бавочное сопротивление 4, в этом сопротивлении произойдет значительное
падение напряжения, вследствие чего потенциал точки 5 увеличится по
сравнению,с потенциалом отрицательного зажима генератора.
471
Повышение потенциала точки 5 вызовет скачкообразное .уменьшение
напряжения, питающего обмотку электромагнита. В результате резко умень-
шится н. с» электромагнита, и контакты быстро замкнутся. Таким образом,
ускоряются колебания якорька регулятора.
Для уменьшения искрения на контактах регулятора напряжения в не-
которых случаях применяют двух- и многоступенчатые системы.
Схема двухступенчатого регулятора напряжения изображена на рис. 281.
В этой схеме общая величина добавочного сопротивления разбита на
две ступени — Лл и #2- Контакты закорачивают добавочное сопротивле-
. ниеа контакты К2— сопротив-
'Рис. 281. Схема регулятора напряже-
ния двухступенчатого типа
ление Т?2. Замыкание ступеней доба-
вочного сопротивления накоротко
производится последовательно.
 При размыкании контактов К\ к
обмотке возбуждения генератора пос-
ледовательно присоединяется первая
ступень добавочного сопротивления,
ограничивающая напряжение некото-
рым значением, соответствующим
средней скорости вращения якоря ге-
нератора Пср.
Когда скорость вращения якоря
генератора превысит скорость /2Ср >
последующий рост напряжения вы-
зовет увеличение тока в обмотке О и
дальнейшее намагничивание сердечника электромагнита и размыкание вто-
рой пары контактов К2. При замыкании же контактов К2 в цепь обмотки
возбуждения генератора включится полная величина добавочного сопротив-
лений 7?! + /?2, и постоянство напряжения генератора будет поддерживать-
ся вплоть до максимальной скорости вращения якоря генератора пМакс-
Рис. 282. Принципиальная схема соединения регулятора
напряжения PH с ограничителем тока
Таким образом, при скорости вращения якоря генератора от лмни до пср
регулятор напряжения работает на контактах Ki (контакты Кг все время
замкнуты), а при скорости от пср до пмакс — на контактах (контакты
Kt при этом остаются разомкнутыми).
В двухступенчатых системах искрение и подгорание контактов мень-
ше, чем в одноступенчатых, и поэтому срок их службы выше. Недостатком
двухступенчатой системы является сложность ее конструкции и регулиров-
ки. Кроме регулирования напряжения генератора, в некоторых системах осу-
ществляется также регулирование тока путем ограничения его величины
при помощи дополнительного аппарата, называемого ограничителем тока
ОТ (рис. 282).
472
Ограничитель тока обычно устанавливают на допустимое значение
/уст. До тех пор, пока ток нагрузки генератора не превысит этого значения,
ограничитель не работает. Но как только ток нагрузки превысит значение
/уст. ограничитель тока вводит в цепь обмотки возбуждения генератора до-
бавочное сопротивление /?2 и этим' снижает напряжение генератора Г.
В результате ток, отдаваемый генератором, уменьшится до значения /уСт,
на которое отрегулирован ограничитель, а напряжение генератора упадет
«иже нормального, и работа регулятора напряжения РН прекратится до
тех пор, пока ток нагрузки не станет ниже тока уставки ограничителя. Тогда
ограничитель вновь прекратит свою работу, и регулятор напряжения будет
действовать нормально.
Таким образом, регулирование напряжения совмещается с предотвра-
щением чрезмерной перегрузки генератора.
Рис- 283. Принципиальная схема ре-
, гулятора напряжения с корректи-
рующей обмоткой,
Рис. 284. Схема соединения реле об-
ратного тока с генетатором и аккуму-
ляторной батареей
Применяются также схемы со смешанным регулированием, при кото-
ром величина напряжения генератора изменяется в зависимости от тока на-
грузки. Такая система регулирования желательна, если генератор заряжает
аккумуляторную батарею, так как в этом случае ток нагрузки сильно колеб-
лется в зависимости от степени разряженности батареи. При зарядке сильно
разряженной батареи ток нагрузки может достигнуть чрезмерно больших
значений и привести, к перегреву генератора.
Для регулирования, т. е. изменения величины напряжения в зависимос-
ти от тока нагрузки, применяется последовательная, так называемая кор-
ректирующая обмотка, размещенная на том же сердечнике, где расположена
основная обмотка регулятора напряжения. Схема совместной работы этих
обмоток показана на рис. 283.
Как видно из схемы, направление тока в основной 0 и корректирующей
К обмотках одинаково. Следовательно, корректирующая обмотка помогает
основной намагничивать сердечник электромагнита. Чем больше ток на-
грузки, тем меньше должно быть напряжение, приложенное к основной об-
мотке, для преодоления сопротивления пружины и, следовательно, для раз-
мыкания контактов регулятора.	 J 
Для автоматического отключения генератора от аккумуляторной бата-
реи при остановке электродвигателя, приводящего в действие низковольт-
ный генератор, или при уменьшении скорости вращения его якоря ниже до-
пустимого предела, а также для включения генератора, когда его э. д. с.
достигает определенной величины, превышающей э. д. с. батареи,-служит
реле обратного тока.
Схема соединения реле обратного тока с генератором и аккумулятор-
ной батареей показана на рис. 284. Когда напряжение Е на зажимах генера-
тора достигает определенной величины, контакты реле обратного тока
замыкаются под действием параллельной обмотки Ш, размещенной на сер-
дечнике реле. Размыкание контактов К происходит под влиянием размагни-
473
чивающего действия последовательной обмотки П при некотором значении
разрядного, т. е. обратного, тока, направленного от батареи к генератору,
вследствие снижения.скорости вращения или полной остановки его якоря.
§ 138. Реле-регуляторы
Реле-регулятором называют аппарат или, вернее, комплекс аппаратов,
осуществляющих автоматическое регулирование напряжения на зажимах-
низковольтного генератора, ограничение тока, отдаваемого генератором,
и предотвращение прохождения разрядного тока от аккумуляторной батареи
на генератор (в обратном направлении). Каждый тип низковольтного гене-
ратора имеет свой тип реле-регулятора, предназначенный для совместной
с ним работы.
Так, для совместной работы с генератором Г-21 служит реле-регулятор
типа РР-12, а для работы с генфатором Г-732 —реле-регулятор типаРРТ-32.
Реле-регулятор РР-12. состоит
Рис. 285. Общий вид и схема соединений
реле-регулятора РР-12 с генератором и ак-
кумуляторной батареей
из регулятора напряжения, огра-
ничителя тока и реле обратного
тона. Все три аппарата располо-
жены на общей изоляционной па-
нели и закрыты штампованным
кожухом. На кожухе укреплена
клеммовая коробка с зажимами
для присоединения внешних про-
водов. Реле-регулятор установлен
на низковольтном щитке в кабине
водителя. Схема соединений эле-
ментов реле-регулятора РР-12 и
его присоединения к низковольт-
ному генератору и аккумулятор-
ной батарее показана на рис. 285.
Регулятор напряжения (рис.
285, в) поддерживает постоянное
напряжение в пределах от 12,5
до 13,5 в (при окружающей темпе-
ратуре 20° С). Обмотка возбужде-
ния регулятора включена по схеме,
ускоряющего сопротивления, что
позволяет достигнуть необходимого
ускорения колебания якорька без применения ускоряющей и выравниваю-
щей обмоток.
Когда напряжение на генераторе не превышает нормального, контак-
ты регулятора напряжения замкнуты под воздействием спиральной пружи-
ны и добавочные сопротивления (80 и 15 ом) выведены. Если напряжение
на генераторе повысится и превысит величину, на которую отрегулирован
регулятор, то ток в обмотке регулятора увеличится, и контакты его разомк-
нутся. При этом в цепь обмотки возбуждения генератора вводятся добавоч-
ные сопротивления (80 и 15 ом), и напряжение на генераторе снижается.
В результате этого ток в обмотке регулятора напряжения уменьшается, сила
притяжения якорька к сердечнику ослабевает и якорек под воздействием
пружины вновь замыкает контакты, выводя добавочные сопротивления
(80 и 15 ом)\ напряжение на генераторе вновь возрастает, и контакты регу-
лятора снова размыкаются. Далее этот цикл повторяется. Частота замыка-
ний и размыканий контактов достаточно велика (не менее 30 периодов в се-
кунду), вследствие чего колебания напряжения практически не проявляют-
ся и не отражаются на питании потребителей.
В конструкции регулятора напряжения имеется магнитный шунт, на-
значение которого состоит в том, чтобы повышать напряжение, поддерживае-
474
мое регулятором при понижении температуры. Это необходимо потому, что
характеристика аккумуляторной батареи изменяется в зависимости от тем-
пературы.
Ограничитель тока (рис. 285, б) имеет одну обмотку, включенную пос-
ледовательно в цепь якоря генератора. Когда ток генератора превысит до-
пустимую величину, контакты ограничителя тока разомкнутся, и в'непь
обмотки возбуждения генератора будут введены добавочные сопротивления
(80 и 15 ом, а также 30 ом). Вследствие этого напряжение на генераторе сни-
зится и уменьшится ток, отдаваемый генератором. В результате уменьшения
тока контакты ограничителя вновь замкнутся под действием пружины; далее
этот цикл повторяется.
Таким образом, ограничитель тока, замыкая и размыкая свои контакты
до тех пор, пока существует причина, вызвавшая повышение тока генерато-
ра сверх допустимой величины, будет поддерживать практически постоян-
ную величину тока, не превышающую величину, на которую отрегулирован
ограничитель.		*
Максимальный- ток нагрузки, допускаемый ограничителем тока реле
РР-12, обычно находится в пределах от 17 до 19 а. 
Реле обратного тока (рис. 285, а) имеет две обмотки: параллельную,
включенную параллельно щеткам на полное напряжение генератора, и пос-
ледовательную, включенную последовательно в цепь генератора.
Если троллейбус стоит и генератор не вращается, то сердечник реле не
намагничен, и контакты его находятся в разомкнутом состоянии под воздей-
ствием пружины.
Когда троллейбус начинает двигаться и на генераторе появляется напря-
жение, через параллельную обмотку реле будет проходить ток. При повыше-
нии напряжения до определенной величины, на которую отрегулировано
реле, его контакты замкнутся. В этом случае генератор будет подключен к
аккумуляторной батарее и начнет ее заряжать. Зарядный ток генератора
проходит через последовательную обмотку реле, и обе обмотки действуют
согласованно, надежно удерживая контакты реле в замкнутом положении.
Одновременно со снижением скорости движения троллейбуса падает
напряжение на зажимах генератора. Когда оно снижается до величины, мень-
шей э. д. с. батареи, направление тока в последовательной обмотке реле
изменяется на обратное, т. е. появляется разрядный ток батареи. В этом слу-
чае последовательная обмотка будет противодействовать параллельной,
размагничивая сердечник.
При достижении определенной величины обратного тока (в зависимости
от регулировки реле) контакты реле разомкнутся и отключат генератор от
аккумуляторной батареи. .
Добавочное сопротивление (1 ом), включенное между неподвижным
контактом реле обратного хода и ярмом ограничителя тока, служит для
разгрузки контактов регулятора напряжения.
Величина тока, при котором выключается реле обратного тока типа
РР-12, обычно составляет 0,5—6 а.
В регуляторную коробку РРТ-32 входят пять аппаратов: два регулято-
ра напряжения РН1 и РН2, два ограничителя тока РТ1 и РТ2 и одно реле
обратного тока РОТ. Электрическая схема соединений регуляторной ко-
робки при совместном действии с зарядным генератором и аккумуляторной
батареей приведена на рис. 286.
Каждый регулятор напряжения РН имеет две катушки — параллель-
ную Ш и компенсирующую К*. При повышении напряжения в генераторе
контакты РН регулятора размыкаются под действием тока в катушке Ш.
При размыкании контактов РН уменьшается ток в обмотке возбуждения
генератора. Напряжение генератора снижается, и контакты РН снова за-
* На рис. 286 около обозначений катушек в скобках указаны обозначения аппа-
ратов. Например, Ш (РН1) — параллельная катушка первого регулятора напряжения.
475
мыкаются. При замыкании контактов вновь повышается напряжение и т. д.
Происходит непрерывная вибрация якоря регулятора и колебание напряже-
ния (пульсация) около среднего значения. Чем выше частота колебаний
якоря регулятора, тем меньше амплитуда пульсации напряжения.
Для увеличения частоты колебаний якоря регулятора параллельная
обмотка Ш включается через ускоряющее сопротивление УС. При замкнутых
контактах PH ток в обмотку 111 протекает через параллельно включенные
сопротивления УС и ВС.
Рис. 286. Электрическая схема соединений аппаратов регуля-
торной коробки при совместном действии с зарядным гене-
ратором и аккумуляторной батареей'.
Б—батарея аккумуляторная: В — генератор зарядный; РОТ — реле об-
ратного тока: Р/У — регулятор напряжения: РТ — ограничитель тока;
ДС—сопротивление добавочное; PC — регулировочное сопротивление;
УС — ускорительное сопротивление: Bd — выравнивающее сопротивле-
ние: OBI и ОВ2 — обмотки возбуждения зарядного генератора: dJfPHl я
РН2) — параллельная обчотка регуляторов напряжения: CiPOT) — после-
довательная обмотка реле обратного тока: LLi(POT) — параллельная об-
мотка реле обратного тока; К(РН! и РН2) — компенсирующая обмотка
регуляторов напряжения; С(РТ1 и РТ2> - последовательная обмотка ог-
раничителей тока; У(РТ1 и РТ2) — ускоряющая обмотка ограничителей
тока; В.РТ1 и РТ2) — выравнивающая обмотка ограничителей тока
При размыкании контактов PH ток в обмотку Ш протекает только через
сопротивление УС. Кроме того, через это же сопротивление начинает про-
текать ток возбуждения генератора, ранее проходивший через контакты PH.
При этом намагничивающая сила обмотки 111 резко уменьшается и контакты
PH вновь замыкаются быстрее, чем без сопротивления УС. При замкнутых
контактах PH возрастает снова н. с. в обмотке Ш, контакты PH размыкают-
ся и т. д.
С ростом скорости вращения генератора увеличивается время, когда
контакты PH разомкнуты, и уменьшается время, когда контакты PH замк-
нуты. Так как при разомкнутых контактах PH сопротивление в цепи об-
мотки Ш увеличивается, то с ростом скорости вращения генератора будет
возрастать напряжение, поддерживаемое регулятором PH. Это происходит
потому, что средний ток в катушке 111 при работающем регуляторе сохраня-
ется постоянным, так как он определяется натяжением регулировочной пру-
жины. С увеличением же сопротивления цепи катушки Ш увеличивается и
напряжение на генераторе.
Для предотвращения нарастания напряжения генератора при увеличе-
нии скорости вращения его служит другая обмотка регулятора — компенси-
рующая К. Намагничивающая сила обмотки К направлена навстречу
н. с. обмотки Ш.
При повышении скорости вращения генератора будет возрастать время,
когда обмотка К выключена. Следовательно, с ростом скорости вращения
генератора будет уменьшаться размагничивающее действие обмотки Д и,
следовательно, уменьшаться н. с. обмотки Ш (суммарная намагничивающая
сила должна быть постоянна, так как она задается натяжением регулировоч-
ной пружины регулятора). Таким образом, будет скомпенсировано влияние
4?6
ускоряющего сопротивления УС на напряжение генератора. При правиль-
ном подборе ускоряющего сопротивления УС и компенсирующей обмотки
К обеспечивается постоянство напряжения генератора в широких пределах
изменения скорости.
Для обеспечения синхронной работы регуляторов напряжения с целью
обеспечения одинаковой нагрузки обеих обмоток возбуждения генератора
компенсирующие обмотки К регуляторов перекрещиваются, т. е. обмотка
К первого регулятора	включается в цепь контактов РН вто-
рого регулятора (РН2) и, наоборот, обмотка К второго регулятора
tK(PH2)] включается в цепь контактов РН первого регулятора (РНГ).
При такой схеме включения компенсирующих обмоток при размыкании
контактов одного регулятора вследствие спадания тока в компенсирующей
обмотке, помещенной на сердечнике другого регулятора, увеличивается
суммарная н. с. другого регулятора, и контакты его размыкаются. Эта схема
включения регулятора обеспечивает равномерную нагрузку обеих обмоток
возбуждения генератора.
Ограничитель тока имеет три обмотки: последовательную С, включенную
последовательно с генератором; ускоряющую У, включенную параллельно
контактам РТ ограничителя, и выравнивающую В, включенную последова-
тельно с контактами РТ.
Ограничители тока работают на таком же принципе, как и регулято-
ры напряжения. Под действием тока в последовательной обмотке С (тока
уставки) размыкаются контакты РТ, в цепь обмотки возбуждения генерато-
ра вводится сопротивление ВС. При этом напряжение генератора уменьша-
ется, а следовательно, уменьшается и ток нагрузки; контакты РТ замыка-
ются. В результате снова происходит увеличение напряжения генератора и
дока нагрузки. Таким образом, ток нагрузки колеблется около некоторого
среднего значения. Ускоряющая обмотка У создает встречную н. с. на сер-
дечнике ограничителя тока. Поэтому при размыкании контактов РТ сум-
марная н. с. на сердечнике уменьшается, и контакты снова замыкаются, что
увеличивает частоту колебаний якоря РТ и уменьшает величину амплиту-
ды пульсаций тока нагрузки.
Для выравнивания нагрузок обмоток возбуждения генератора служат
выравнивающие обмотки В, которые включены по перекрестной схеме.
В цепь контактов первого ограничителя включена выравнивающая катушка
второго ограничителя и, наоборот, в цепь контактов второго ограничителя
включена выравнивающая обмотка, помещенная на сердечнике первого ог-
раничителя. Выравнивающие обмотки создают намагничивающую силу,
направленную навстречу н. с. основной обмотки С. При размыкании кон-
тактов РТ у одного ограничителя уменьшается н. с. выравнивающей ка-
тушки другого ограничителя, последний при этом срабатывает и тоже раз-
мыкает свои контакты. Таким образом обеспечивается синхронность работы
обоих ограничителей.
Подключение генератора к аккумуляторной батарее и обратное его
отключение производится посредством реле обратного тока, которое имеет
две обмотки: параллельную Ш(РОТ) и последовательную С(РОТ). Парал-
лельная обмотка включена на напряжение генератора. При соответствую-
щей скорости вращения генератора, т. е. когда напряжение на его клеммах
превысит напряжение аккумуляторной батареи, произойдет срабатывание
реле обратного тока, и генератор присоединится к аккумуляторной батарее.
При снижении напряжения генератора до уровня, когда ток изменит
свое направление, и пойдет из аккумуляторной батареи в генератор,, намаг-
ничивающая сила последовательной катушки С(РОТ) будет направлена
навстречу н. с. параллельной катушки Ш(РОТ). В этом случае якорь РОТ
отпадет и отсоединит Генератор от аккумуляторной батареи. Срабатывание
реле РОТ происходит при обратном токе порядка 2—8 а.
Уставка регуляторов напряжения регулируется при помощи сопротив-
ления PC, натяжением регулировочной пружины или изменением воздушно-
477
го зазора между сердечником и якорем регулятора. Чем больше сопротив-
ление PC, следовательно, больше натяжение пружины и воздушный зазор,
тем больше величина тока уставки регулятора напряжения.
Уставка ограничителя тока РТ регулируется аналогично: чем больше
натяжение пружины и воздушный зазор, тем.больше величина тока уставки
РТ. Для температурной компенсации в цепи обмоток Ш(РНГ), 1ЩРН2) и
1ЩР0Т) включены добавочные сопротивления ДС.
§ 139. Устройство некоторых приборов низковольтного
электрооборудования
В состав вспомогательного низковольтного электрооборудования, по-
лучающего питание от генератора собственных нужд или от аккумуляторов
батареи, входят электрические двигатели: приводы стеклоочистителей и ме-
ханизмов открывания и закрывания дверей; приборы и аппараты наружного
освещения, внутреннего освещения, световой сигнализации, звуковой сиг-
нализации, распределительных устройств (щитки и проводка). В числе дру-
гих видов низковольтного оборудования на троллейбусах могут быть элект-
ропневматические вентили и пр.
Приборы и аппараты наружного и внутреннего освещения, световой и
звуковой сигнализации, а также распределительные щитки и другие виды
низковольтного электрооборудова-
ния троллейбусов имеют разнооб-
разное исполнение.
Принцип действия звуковых
сигналов основан на колебатель-
ных движениях мембран. В процес-
се колебания мебрана издает звук,
направляемый соответствующим
рупором. В зависимости от спосо-
ба приведения в действие мембра-
ны звуковые сигналы разделяются
на три типа:
а)	моторные, у которых коле-
Рис. 287. Принципиальная схема эвуко- бательиые движения мембраны вы-
вого сигнала	зываются вращением маленького
электродвигателя и расположенным
на его оси храповичком. При вращении якоря электродвигателя храпови-
чок задевает за зуб, укрепленный на мембране, вызывая ее колебание;
б)	электропневматические, основанные на взаимодействии сжатого воз-
духа и мембраны. Этот тип сигналов также имеет небольшой электродвига-
тель, приводящий в действие центробежный нагнетатель сжатого воздуха;
в)	вибрационные, основанные на взаимодействии электромагнита и мем-
браны.
Моторные сигналы в настоящее время почти не применяются, так как
они имеют большой расход электроэнергии (60—80 вт), резкий и хриплый
звук, быстрый износ храповичка, приводящего в действие мембрану.
Электропневматические сигналы дают приятный мягкий звук, но расхо-
дуют большое количество электроэнергии (потребляемая мощность около
100. вт) и дорого стоят.
Вибрационные звуковые сигналы не имеют этих недостатков и отличают-
ся высокой износостойкостью, так как у них нет трущихся частей. Поэтому
на троллейбусах применяются сигналы вибрационного типа.
Принципиальная схема такого, сигнала изображена на рис. 287. На
наборный сердечник 1 электромагнита, прикрепленного к корпусу сигнала,
намотана катушка 2. При прохождении тока через катушку электромагнита
притягивается якорь 3, соединенный с мембраной 8, выгибая ее вниз. Когда
мембрана достигает крайнего положения, рычаг 5 размыкает контакты пре-
478
рывателя 6. При размыкании цепи прекращается питание катушки 2 и под
действием силы упругости мембрана 8 выгибается, занимая исходное поло-
жение. Вместе с мембраной поднимается якорь 3, вследствие чего вновь
замыкаются контакты прерывателя 6, возбуждающие катушку, мембрана
снова выгибается и т, д. Величина зазора между контактами регулирует-
ся гайкой 4. Для улучшения искрогашения при разрыве тока контактами
предусмотрено сопротивление 7, включенное параллельно контактам пре-
рывателя. В корпусе сигнала имеется резонаторная камера 9, улучшающая
его акустические рвойства.
На современных троллейбусах для получения более приятного звука
устанавливают два сигнала —высокого и низкого тона. Сигналы включают-
ся непосредственно кнопкой или при помощи специального реле сигналов.
Схема соединения звуковых сигналов с реле, кнопкой и аккумулятор-
ной батареей показана на рис. 288.
Рис. 288. Схема соединений звуковых сигналов с реле,
кнопкой и аккумуляторной батареей
Реле сигналов в некоторых случаях используется для уменьшения тока,
проходящего через контакты кнопки. Благодаря этому предупреждается
их подгорание. На троллейбусах типа МТБ-82Д реле сигналов не применя-
ются.
Пассажирские помещения троллейбусов обогреваются электрическими
печами, конструкция которых показана на рис. 289.
Рис. 289. Электрическая печь
В стальном корпусе/на изоляторах'6' смонтированы четыре нагрева-
тельных элемента 2. Крепление нагревательных элементов к изоляторам
выполнено при помощи нажимных планок 4, стягиваемых болтами 3, Изо-
ляторы жестко соединены с пружинящими планками 5, благодаря кото-
рым достигается необходимая амортизация нагревательных элементов при
тряске. Нагревательные элементы последовательно соединены между собой
479
шинами'7. Для присоединения проводов элементы снабжены выводными кон-
тактами 8.
Электрическая печь потребляет мощность, равную 0,5 кет, номинальное
напряжение печи — 184 в. Печи последовательно соединяют в две группы по
три штуки в каждой.
При установке электрических печей лапки их крепления изолируют
специальными шайбами и втулками. Для отражения тепла от нижней части
сидений (под которыми расположены печи) над каждой печью устраивают
экран из металлического листа, оклеенного асбестовым .полотном.
Рис. 290. Устройство и монтаж стеклообогревателя ТСТ-03
Стеклообогреватели, установленные в кабине водителя троллейбуса,
предотвращают замерзание лобовых и передних боковых стекол. Стеклообо-
греватель состоит из двух или четырех трубчатых элементов, соединенных
по два последовательно. На рис. 290 показан стеклообогреватель ТСТ-03
троллейбуса МТ&-82Д, состоящий из двух трубчатых элементов.
Трубчатый элемент представляет собой изогнутую по определенному
контуру хромированную металлическую трубку, внутри которой помещена
спираль из нихромовой проволоки. Стенки трубки изолированы от спирали
специальной магнезиевой набивкой. В качестве выводов трубчатых элемен-
тов стеклообогревателей служат шпильки, укрепленные в фарфоровых втул-
ках. К шпилькам присоединяются концы спирали. Трубчатые элементы ук-
реплены на кронштейнах, позволяющих регулировать положение трубок'
по отношению к стеклу. Кронштейны служат также изоляторами стеклообо-
гревателей. Места присоединения к стеклообогревателям подводящих про-
водов изолируют двумя слоями асбестовой ленты и слоем киперной ленты,
а затем покрывают асфальтовым масляным лаком.
Номинальная мощность одного элемента стеклообогревателя ТСТ-03
составляет 0,3 кет при номинальном напряжении 275 в.
ПРИЛОЖЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И АППАРАТОВ (ГОСТ 7624-62)
Обозначение	'	Наименование
ФИ	Якорь электрическбй машины Обмотка параллельного или независимого возбуждения Обмотка последовательного’возбуждения Сопротивление нерегулируемое Сопротивление с отводами Сопротивление регулируемое (общее обозначение) Индуктивный шунт с сердечником Реактор Конденсатор
	Вентиль полупроводниковый
481
Продолжение приложения
Наименование

Обозначение
Тормоз
*-1" j-О !
4 I I •
1)1	(
Код
I 2 3
о j—1 4
। i •
I I ;
0-4—I----H
z ) I ।
I ।	1
Батарея аккумуляторная
Катушка контактора
Катушка напряжения реле
Катушка токовая реле'
Электромагнит (вентиль) с параллельной обмоткой 
Электромагнит с последовательной обмоткой
Токоприемник
Заземление
Выключатель автоматический
Выключатель-разъединитель
Кнопка самовозврата с замыкающим контактом
Контроллер управления (точкой указываются позиции,
на которых контакты замкнуты)
482
Продолжение приложения
Наименование
Обозначение
Лампа осветительная сигнальная
Предохранитель плавкий
Контакты (реле, контроллеров (главных и блокировочных), реостатного контроллера,
реверсора, тормозного переключателя, группового переключателя,
отключателя двигателей)
Замыкающие контакты (нормально разомкнутые)
Общее обозначение, без дугогашения
С дугогашением'
С выдержкой времени:
а) при размыкании,
б) при замыкании,
в) при замыкании и размыкании
Размыкающие контакты (нормально замкнутые) ,
Общее обозначение, без дугогашения
С дугогашением
С выдержкой времени:
а) при замыкании,
б) при размыкании,
в) при замыкании и размыкании
Примечания: 1.'Контакты контакторов и реле изображают в положении, ко-
торое они занимают при выключенных подъемных катушках.
2. Для тяговых групповых, электрических аппаратов приняты следующие исходные
положения, в которых изображают контакты: реостатного контроллера — первая пози-
ция; группового переключателя — при последовательном соединении групп двигателей;
тормозного переключателя — двигательный режим; реверсора — положение «вперед»; от-
ключатель двигателей — при включении всех двигателей.
483
ЛИТЕРАТУРА
1.	Гольд Б. В. и Фалькевич Б. С. Теория, конструирование и
расчет автомобиля. Машгиз, 1957.
2.	Гольдфарб Л. С. Теория автоматического регулирования. Ч. I. Конспект
лекций. Изд. Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР.
3.	Е ф р е м о в И. С. Троллейбусы {теория, конструкция и расчет). Изд-во
Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1962.
4.	Е ф р е м о в И. С., Косарев Г. В. Электрическое оборудование и ав-
томатизация подвижного состава городского транспорта. Изд-во литературы по
ст р о.ител ьству,1965.	'
5.	Е ф р е м о в И. С. Электрическое оборудование троллейбусов. Изд-во Ми-
нистерства коммунального хозяйства РСФСР, 1963.
6.	Еф ре мо в И. С. Механическое оборудование троллейбусов. Изд-во лите-
ратуры по строительству, 1964.
7.	Ефремов И. С. и Марковников В. Л. Троллейбусы (конст-
рукция и расчет). Машгиз, 1964.
8.	Ж и ц М. 3. Расчет переходных процессов в электрических машинах постоян-
ного тока. «Вестник электропромышленности», 1960, № 11.
9.	Захарченко Д. Л. ]и др.]. Автоматизация систем управления электри-
ческим подвижным составом. Всесоюзное издательско-полиграфическое объедине-
ние Министерства путей сообщения, 1963.
10.	И в и н К. В-, Трофимов А. Н., Энгельс Г. Г. Токосъем
городского наземного транспорта. Стройиздат, 1965.	"
11.	Иоффе А. Б-. Тяговые электрические машины. «Энергия», 1965.
12.	К о с а р е в Г. В. Троллейбус с индивидуальной автоматической системой,
управления. Изд. АКХ РСФСР. Сборник научных сообщений, 1958.
13.	М и н о в Д. К- Механическая часть электрического подвижного состава
Госэнергоиздат, 1959.
14.	Николаевский И. Ф. Эксплуатационные параметры и особенности
применения транзисторов. Связьиздат, 1963.
15.	П е т р о в Б. П., Степанов А. Д. Электрическое оборудование и
автоматизация подвижного состава. Госэнергоиздат, 1963.
16.	По п о в Е. П. Динамика систем автоматического регулирования. Гос. изд-во
технико-теоретической литературы, 1954.
17.	П р о л ы г и н А. П. Электрические аппараты городского электрифициро-
ванного транспорта. Госэнергоиздат, 1963.
18.	Р о зе н бл а т М. А. Магнитные усилители и модуляторы. Госэнергоиздат, ~
1963.	11
19.	Розенфельд В. Е. [и др.]. Основы электрической тяги. Госэнергоиздат, 1
1957.	1
20.	Т и х м е н е в Б. Н. иТрахтман Л. М. Подвижной состав элект- 4
рических железных дорог.	Трансжелдориздат,	1959.	|
21.	Тищенко	Н.	М.	Магнитные	усилители	повышенной стабильности. Гос-	j
энергоиздат, 1963.	я
22.	Ч у д а к о в Е. А. Теория автомобиля.	'		)
484		
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие .........................................................    3
Введение	............................................. .	5
Раздел первый
Общая характеристика подвижного состава электрического безрельсового
транспорта
Глава I. Общие сведения . . ......................................  9
§ I.	Общая характеристика и классификация подвижного состава электри-
ческого безрельсового транспорта' ... .................................. 9
§ 2.	Основные элементы троллейбуса ...................................  10
§ 3.	Некоторые особенности электроснабжения тяговых двигателей трол-
лейбуса .............................................................   11
Глава 1Г, Развитие конструкции троллейбусов.................. 14
§ 4.	Краткие сведения о, развитии троллейбусного транспорта в СССР' .	14
§ 5.	Сравнительная оценка троллейбуса .............................     15
§ 6.	Развитие конструкции троллейбусов ................................ 18
Глава III. Принципы сравнительной оценки троллейбусов .....	29
§ 7.	Вместимость троллейбуса и планировка кузова ..................... 29
§ 8.	Весовые показатели и осность троллейбуса......................... 31
§ 9.	Габаритные показатели и внутренние размеры троллейбуса ....	33
§ 10.	Проходимость и маневренность троллейбуса '....................... 35
§11.	Динамические показатели и плавность хода	троллейбуса	.....	37
§ 12.	Скорость сообщения троллейбуса ..............................  .	40
§ 13.	Удельный расход электрической энергии .......................  .	41
§ 14.	Комфортабельность троллейбуса	.......................... 42
Раздел второй
Теория движения троллейбуса
Глава IV, Взаимодействие колес с дорогой и уравнение движения троллей-
буса ..........................................................    43
§ 15.	Качение ведомого и ведущего колес’ .............................. 43
§ 16.	Суммарные вертикальные реакции, действующие на колеса троллейбуса 47
§ 17.	Сила тяги и уравнение движения троллейбуса ........	51
Глава V. Управляемость и устойчивость движения’ троллейбуса . .	55
§ 18.	Управляемость троллейбуса ......................„...............  55
§ 19.	Основные понятия об устойчивости движения троллейбуса ....	58
Главй V/. Плавность хода троллейбуса ............................. 61
§ 20.	Измерители колебаний троллейбуса и исходные положения для их иссле-
дования ............................................................... 61
§ 21.	Методика теоретического исследования колебательных процессов, возни-
кающих при движении троллейбуса ....................................... 63
§ 22.	Возможные методы экспериментального исследования плавности хода
троллейбусов .......................................................    67
485
Разд, ел третий
Конструкция и расчет механического оборудования троллейбусов
Глава VII. Определение величины расчетных нагрузок	69
§ 23.	Основные понятия о допустимых напряжениях при расчете на прочность
и выносливость . . ................................................... 69
§ 24.	Нагрузки, действующие на задние и передние мосты троллейбусов . .	74
§ 25.	Нагрузки, действующие в тяговых передачах троллейбуса, и существую-
щие методы их определения............................................  76
Глава VIII. Схемы тяговых передач ...........	86
§ 26.	Схемы тяговых передач и требования, предъявляемые к их механизмам 86
§ 27.	Общая характеристика шасси и ходовой части троллейбусов ....	86
Глава IX. Карданные валы "....................................... 88
§ 28.	Назначение, схема действия и классификация карданных передач . .	90
§ 29.	Конструкция карданных валов с игольчатыми подшипниками ...	92
§ 30.	Кинематика и расчет карданной передачи.......................... 94
§ 31.	Расчет карданной, передачи на прочность ........................ 99
Глава X. Редуктор, дифференциал и полуоси троллейбусов. . • . ,103
§ 32.	Общая характеристика наиболее распространенных типов редукторов 103
§ 33.	Конструкция червячного редуктора................................106
§ 34.	Конструкции двухступенчатых шестеренчатых редукторов обычного и
бортового типов ..................................................... 108
§ 35.	Выбор основных параметров шестерен двухступенчатых редукторов . .	115
§ 36.	Дифференциал .................................................. 121
§ 37.	Кинематика дифференциала и некоторые особенности его расчета . .	123
§ 38.	Полуоси и их расчет ........................................... 125
§ 39.	Причины низкой износостойкости червячных редукторов и способы нх
устранения ..................................-	. .	.............127
Глава XI. Мосты и колеса троллейбусов....................... . .	129
§ 40.	Ведущие мосты троллейбусов .....................................129
§ 41.	Расчет картера заднего моста , . . . .	............... . .	133
§ 42.	Управляемые мосты троллейбусов .................................135
§ 43.	Расчет передней оси троллейбусов................................139
§ 44.	Расчет поворотной цапфы ........................................140
§ 45.	Установка передних колес..................................  .	142
§ 46.	Устройство колеса троллейбуса ..................................145
Глава XII. Рулевое управление троллейбусов	146
§ 47.	Принцип действия рулевого управления ...........................146
§ 48-	Конструктивные особенности рулевого механизма ..................147
§ 49.	Рулевой привод к управляемым колесам и усилители управления . .	149
§ 50.	Кинематика и расчет рулевого управления ..............  .	. .	151
-	Глава XIII. Тормозные устройства трЬллейбусов...................157
§ 51.	Назначение, общая характеристика и схема действия механических тор- .
мозных устройств ..............................................  157
§ -52. Конструкция тормозных устройств и приводов тормозов...........158
§ 53.	Требования, предъявляемые к управлению тормозами, и регулировка тор-
мозов троллейбуса .................................................. 162
§ 54.	Определение эффективности торможения и распределение тормозных сил
по колесам ..........................................................163
§ 55.	Расчет двухколодочного тормоза барабанного типа . . . . . .	166
Глава XIV. Подвеска троллейбусов.............................'	.	172
§ 56.	Классификация и характеристика рессор..........................172
§ 57.	Механизм действия рессорного подвешивания .....................176
§ 58.	Конструкция листовых рессор отечественных троллейбусов ....	179
§ 59.	Конструктивные схемы гидравлических амортизаторов..............183
§ 60.	Расчет листовых полуэллиптических рессор и винтовых пружин . .	184
Глава XV. Рамы и кузова троллейбусов ...........................189
§ 61.	Назначение, классификация и характеристика кузовов ............189
§ 62.	Рамы троллейбусов . . . .......................................189
§ 63.	Конструкция цельнометаллических кузовов .......................190
§ 64.	Двери и окна кузова .........................................  193
§ 65.	Оборудование цельнометаллического кузова и его окраска ....	195
486 
Раздел четвертый
, Пневматическое и электропневматическое оборудование троллейбусов
Глава XVI. Общая характеристика и схемы соединений пневматического
оборудования	.......................... 199
§ 66	,	Назначение и классификация пневматического оборудования	...	199
§ 67	,	Схемы соединения и состав пневматического оборудования	....	200
§ 68.	Воздухопроводы ..................................................203
Глава XVII. Компрессоры .......................................... 205
§ 69.	Принцип действия и классификация компрессоров ...................205
§ 70.	Определение расхода воздуха в системе и расчет производительности ком-
прессора ...................................................... .....	296
§ 71.	Конструкция трехцилиндрового компрессора троллейбуса	. . .	209
§ 72.	Недостатки поршневых компрессоров и способы их устранения . . .	212
Глава XVIII. Аппараты напорной системы . ....... .	214
§ 73.	Регулятор давления ................................... .......	214
§ 74.	Предохранительный и обратный	клапаны	'	 215
§ 75.	Воздухоочистители и	воздушные	резервуары ...............216
Глава XIX. Тормозное пневматическое оборудование .................218
§ 76.	Тормозные краны	.................... 218
§ 77.	Тормозные цилиндры	и тормозные камеры ...........................221
Глава XX. Механизмы обслуживания кузова ..........................224
§ 78.	Пневматические приводные механизмы открывания и закрывания дверей 224
§ 79.	Пневматические распределительные краны управления дверями и выклю-
чения дверей ..........................................................227
§ 80.	Пневматический и электрический приводы стеклоочистителей . . .	229
Раздел пятый
Электрическое оборудование троллейбусов
Глава XXI. Пуск и регулирование скорости ........	233
§ 81.	Реостатный пуск и расчет ступеней пусковых сопротивлений . , .	234
§ 82.	Изменение группировки электродвигателей ....................., .	250
§ 83.	Регулирование скорости движения путем ослабления поля тяговых дви-
гателей	 253
Глава XXII. Электрическое k торможение ...........................260
§ 84.	Общие сведения .............................................. .	269
§ 85.	Реостатное торможение	 259
§ 86.	Рекуперативное торможение	..........................< .	273
§ 87.	Свойства характеристик тягового электродвигателя смешанного встречно-
го возбуждения в тормозном режиме ...................................  275
Глава XXIII. Системы электрического управления тяговыми двигателями 278
§ 88.	Общие понятия о системах и принципах управления и их классификации 2'78
§ 89.	Непосредственное управление ....................................282
§ 90.	Системы косвенного управления ...................................285
§ 91.	Бесступенчатая система управления с угольными реостатами	. . .	237
§ 92.	Автоматическое управление с индивидуальными контакторами	. . .	238
§ 93.	Системы автоматического управления с пружинным приводом контроллера
управления .................................................... .....	290
§ 94.	Системы автоматического управления с электро- и гидропневматическим
приводами контроллера силовых цепей ...................................295
§ 95.	Система автоматического управления с электродвигательным приводом
1 контроллера силовых цепей ... -..................................297
§ 96.	Управление тяговыми двигателями смешанного возбуждения при повтор-
ных пусках	............................................312
§ 97.	Общие сведения о системах плавного автоматического управления .	318
§ 98.	Системы управления приводами клавишных и коллекторных контролле-
ров	.................................................322
Глава XXIV. Основные понятия о бесконтактных системах управления на
электрическом подвижном составе...................................329
§ 99.	Общие сведения об элементах, применяемых в бесконтактных системах
управления............................................................329
§ 100.	Импульсное регулирование напряжения в силовой цепи с помощью тирис-
торов ............................................................... 336
487
Глава XXV. Защита электрического оборудования .................... 343
§ 101.	Общие сведения ......................................... . . .	343
§ 102.	Защита от перегрузок и коротких замыканий ....................344
§ 103.	Защита от чрезмерных повышений и понижений напряжения . . .	345
§ 104.	Защита от атмосферных перенапряжений .........	346
§ 105.	Защита от токов утечки.............. . ..................' . .	347
§ 106.	Защита радиоприема от помех, вызываемых электрическим оборудованием 
подвижного состава ...................................................347
Глава XXVI. Схемы электрических соединений	349
§ 107.	Общие сведения................... . ..........................349
§ 108.	Электрическая схема серийного троллейбуса МТБ-82Д. с тяговым элект-
родвигателем смешанного возбуждения и с неавтоматическим управле-
нием . . ............................................................350
§ 109.	Электрическая схема троллейбуса ЗИУ-5 с, тяговым электродвигателем
смешанного возбуждения и с автоматической системой управления . . 356
§ ПО.	Электрическая схема сочлененного, троллейбуса ТС-2 с автоматическим
, управлением .......................................................364
§ 111.	Электрическая схема троллейбуса ЗИУ-7 с автоматической системой
управления..........................*.................................374
§ 112.	Опытная схема бесконтактной системы управления троллейбусом . .	381
Глава XXVII. Общая характеристика тяговых электроаппаратов и тех-
нические требования, предъявляемые к ним........................396
§ ИЗ.	Классификация тяговых электрических аппаратов................ 396
§ 114.	Основные виды тяговых электроаппаратов и их назначение	. •. .	397
§ 115.	Основные технические требования, предъявляемые к тяговым электро-
аппаратам ...........................................................401
Глава XXVIII. Нагревание элементов и контакты тяговой электроаппара-
туры ................................................... 406
. §	116. Общие сведения о нагревании тяговых электрических аппаратов . .	406
§ 117.	Расчеты нагрева при кратковременных и повторно-кратковременных ре-
жимах .	. ..................................................408
§ 118.	Расчет нагрева элементов аппаратов при продолжительном режиме .	412.
§ 119.	Общие сведения о контактах и контактном сопротивлении . . .	414
§ 120.	Замыкание и отталкивание контактов .  ..................... . .	418
§121.	Кинематика движения контактных механизмов' . . .	‘. .	421
Глава XXIX. Гашение электрической дуги и электромагнитные устройства 426
§ 122.	Основные сведения из теории дуги '............................423
§ 123.	Гашение электрической дуги.............................„ 	'	'
§ 124.	Принципы действия и конструкция дугогасящих приспособлений	..	.	431
§ 125.	Электромагнитные устройства тяговых электроаппаратов	...	434
§ 126.	Характеристика работы электромагнитных контакторов и	реле	.	.	439
Глава XXX. Съем тока и конструкция токоприемников троллейбусов 443
§ 127.	Общая характеристика токоприемников . ........................ 443.
§128.	Конструкция токоприемника штангового типа.....................447
§ 129.	Конструкция головок токоприемников ...........................450
§ 130.	Контактные вставки скользящего типа...........................455
§ 131.	Автоматические ловители токоприемников........................457
Раздел шестой
Вспомогательное электрическое оборудование троллейбусов
Глава XXXI. Вспомогательные электрические машины...................460
§ 132.	Назначение и типы вспомбгательных электрических машин . . .	460
§ 133.	Конструкция электродвигателей компрессоров, вентиляторов и генерато-
ров собственных нужд.............................................. ...	461
§ 134.	Генераторы собственных нужд................................... 465
Глава XXXII. Особенности аккумуляторных батарей и вспомогательная
электроаппаратура, применяемая на троллейбусах . . .	467
§ 135.	Назначение и основные типы аккумуляторных батарей, применяемых на
троллейбусах .	.........................................	467
§ 136.	Щелочные аккумуляторы	 467
§ 137.	Схемы регуляторов напряжения, ограничителей тока и реле обратного
тока	   469
§ 138.	Реле-регуляторы	 474
§ 139.	Устройство некоторых	приборов низковольтного электрооборудования 478
Приложение	 481
Литература	   484