Для повышения износостойкости трущихся рабочих поверхностей между клином и боковой рамой установлена составная фрикционная планка из стали 30ХГСА, а в буксовом узле - съемные накладки с креплением в технологическое отверстие. В подпятнике устанавливается съемная износостойкая чаша из стали ЗОХГСА с использованием смазки из композиционного твердосмазочного материала (КТСМ).
Центральное рессорное подвешивание тележки состоит из комплекта пружин и фрикционных клиновых гасителей колебаний, однако оба эти элемента имеют качественные отличия от тележки 18-100. Комплект пружин имеет линейную вертикальную силовую характеристику, обеспечивающую увеличенный до 68 мм прогиб под массой груженого вагона. Минимальный прогиб под массой порожнего вагона составляет 13 мм, что улучшает показатели вертикальной динамики и безопасности движения. Фрикционные клинья выполнены из высокопрочного термоупрочненного чугуна ВЧ-120.
Для защиты от износа наклонной поверхности надрессорной балки на клине установлена сменная износостойкая полимерная накладка. Упругая связь клиньев с надрессорной балкой обеспечивает исключение контакта «металл по металлу» и в сочетании с оптимально выбранной жесткостью пружинного комплекта стабилизирует работу гасителей колебаний, на 15-20% улучшаются показатели вертикальной и горизонтальной динамики вагона, существенно снижается воздействие на путь.
На надрессорной балке предусмотрена установка упруго-катковых скользунов постоянного контакта. Наличие постоянной силы прижатия фрикционных поверхностей скользунов увеличивает момент трения на поворот тележки под вагоном, демпфирует виляние, а работа упругих элементов в вертикальном направлении амортизирует перевалку кузова на подпятнике. Таким образом, упруго-катковые скользуны снижают не только боковые силы, действующие на рельсы, но и нагрузки на подпятник.
Боковая рама тележки опирается на колесные пары через корпус буксы, внутри которого установлены цилиндрические подшипники шестого класса точности. На части тележек установлены двухрядные конические подшипники кассетного типа, обладающие существенным преимуществом перед роликовыми цилиндрическими подшипниками по возможности противостояния значительным нагрузкам, прежде всего осевым, плавности хода, долговечности и возможностям организации централизованной системы технического обслуживания.
Колесные пары сформированы из колес повышенной твердости с твердостью на глубине 30 мм от поверхности катания 320 - 360 НВ и дробенаклепанными дисками, что гарантирует от изломов дисков колес и увеличивает срок их службы не менее чем в 2 раза.
Тормозная рычажная передача обеспечивает одностороннее нажатие на каждую колесную пару и оборудована триангелями с безрезьбовыми креплениями тормозных башмаков и торсионным устройством отвода колодок от колес при отпущенном тормозе.
В настоящее время поставлено и передано в эксплуатацию 14 тыс. новых полувагонов. В основном они эксплуатируются на дорогах Сибири и Дальнего Востока в составе маршрутов.
Анализ эксплуатации этих полувагонов, проведенный по отчетам служб вагонного хозяйства за 4 месяца 2006 г., показывает, что отцепки в текущий отцепочный ремонт в расчете на 1 тыс. вагонов по неисправности тележки 18-578 в 3,2 раза меньше, чем для серийной тележки 18-100, неисправности буксового узла меньше в 3,2 раза, колесных пар - в 1,6 раза. Можно с уверенностью констатировать, что тележка 18-578 по надежности в эксплуатации основных узлов значительно превосходит серийную.
В настоящее время тележка 18-578 адаптирована только к полувагону 12 - 132 - 03. Для ее постановки под вагонами других типов необходимо провести расчеты их динамических качеств с подтверждением ходовыми динамическими испытаниями и испытаниями по воздействию на путь.
Для реализации поставленной задачи требуется доработать документацию на боковую раму, надрессорную балку, пружинный комплект и материал «бочонков» упруго-катковых скользунов и фрикционных накладок. По окончании доработки провести работу приемочной комиссии по присвоению тележке 18-578 литеры «А». Следует также привести установленным порядком конструкторскую документацию, технологические инструкции завода на изготовление полувагонов 12-132-03 с тележками 18-578 в соответствие требованиям нормативной документации ОАО «РЖД» на вновь изготавливаемые вагоны и подготовить полный комплект технической документации на эту тележку для передачи на договорных началах вагоностроительным заводам.
ФГУП «ПО Уралвагонзавод» разработал и запустил в серийное производство тележку 18-578 с нагрузкой от оси на рельсы 23,5 тс. Ряд новых технических решений позволяют рассматривать ее как перспективную модель для грузовых вагонов. Общий вид тележки18-578 показан на рис. 1, а ее техническая характеристика приведена в таблице 2.
Таблица 2 – Техническая характеристика тележки 18 – 578
| Параметры | Значения |
| База тележки, мм | 1850 |
| Ширина рельсовой колеи, мм | 1520/1435 |
| Конструкционная скорость, км/ч | 120 |
| Диаметр подпятника, мм | 300 |
| Тип скользуна | упруго-катковый |
| Расстояние между осями рессорных комплектов, мм | 2036 |
| Высота от уровня головок рельсов до опорной поверхности подпятника в свободном состоянии, мм | 811 |
| Гибкость (вертикальная) рессорного подвешивания, мм/т | 1,57 |
| Расчетный коэффициент относительного трения рессорного подвешивания:- под массой брутто вагона | 0,084 |
| - под тарой | 0,099 |
| Передаточное отношение тормозной рычажной передачи | 7 |
| Масса тележки, кг | 4738 |
| Гарантийный межремонтный пробег, тыс. км | 500 |
5. Недостатки предыдущих конструкций
Эффективность функционирования и конкурентоспособность российских железных дорог в решающей мере зависят от безопасности движения подвижного состава, скорости доставки грузов и уровня эксплуатационных расходов на тягу поездов. Именно низкая скорость доставки грузов - 650 км в сутки (требуется 1000 км/сутки) и является одним из доминирующих факторов, препятствующих массовым перевозкам транзитных грузов по транспортным коридорам «Восток — Запад» и «Север - Юг», что в результате негативно влияет на конкурентоспособность и эффективность не только транспортной отрасли, но и экономики государства в целом.
В современных условиях, когда от подвижного состава требуется низкая начальная стоимость, значительное повышение межремонтного пробега и высокая ремонтопригодность, создание системы рессорного подвешивания, обеспечивающей высокие динамические качества железнодорожного экипажа, является главной проблемой для разработчиков транспортных железнодорожных средств. Особенно остра она для тележки грузового вагона, которая в дополнение к отмеченным требованиям, должна обеспечивать достижение высоких показателей динамических качеств в вертикальной и горизонтальной плоскостях, оптимизацию способности вписывания в кривые и снижение износа узлов вагона и рельсов, а также уменьшение сопротивления движению в прямых участках пути.
Как показывает практика, в настоящее время весьма значительная часть браков в эксплуатации приходится на вагонное хозяйство. Это, на наш взгляд, в решающей мере обусловлено эксплуатацией морально и физически устаревшей трехэлементной тележки 18-100, спроектированной полвека назад.
Известно, что для повышения плавности хода железнодорожного экипажа необходимо снижать виброактивность источника возмущений и совершенствовать динамические свойства системы обрессоривания подвижного состава. Первое из этих направлений реализуется в виде бесстыкового пути, выполненного в виде рельсов тяжелых типов, уложенных на железобетонных шпалах и стабилизированном щебеночном основании, а также в мерах по устранению несовершенства колесных пар (эксцентриситетов, выщербин, ползунов и пр.). Вместе с тем увеличение в несколько раз модуля упругости рельсового основания и наличие несовершенств очертания поверхностей катания рельсов и колес влекут за собой повышение уровня сил динамического взаимодействия вагона и пути, что приводит к росту напряжений в колесах и рельсах. Это способствует увеличению изломов дисков особенно в зимний период эксплуатации. Отметим, что производство усиленного капитального ремонта пути связано с большими материальными затратами.
Второе направление связано с повышением эффективности виброзащитных свойств рессорного подвешивания как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости методом поиска рациональных значений параметров жесткости и демпфирования системы упругого подвеса.
Ограничениями, которые препятствуют созданию эффективной типовой системы рессорного подвешивания с оптимальными характеристиками, являются:
• предел по минимальной вертикальной жесткости рессорного подвешивания в связи с жестким ограничением высот автосцепок, вследствие чего возможность повышения гибкости рессорного подвешивания входит в противоречие с лимитированной предельной разностью высот автосцепок соседних вагонов в груженом и порожнем состояниях;
• стесненное габаритное пространство, отведенное для системы подвешивания;
• допускаемые напряжения в элементах системы подвешивания и в узлах конструкции.
Как отмечал профессор М.Ф.Вериго, по своему конструктивному оформлению тележка 18-100 (ЦНИИХЗ-О) представляет собой явно ухудшенный аналог широко распространенных на железных дорогах США тележек Барбера. Во-первых, в тележке 18-100 углы наклона клиньев во фрикционных гасителях колебаний центрального рессорного подвешивания уменьшены с 55 до 45, что привело к снижению сил сопротивления взаимным продольным перемещениям («забегам») боковых рам, т. е. уменьшению связанности тележки.