Рамы тележек

Рамы тележек с помощью рессорного подвешивания опираются на колесные пары. В свою очередь на рамы устанавливают кузов электровоза, крепят к ним тяговые двигатели и тормозное оборудование. Рамы тележек локомотивов передают и распределяют нагрузки между отдельными колесными парами с помощью рессорного подвешивания, воспринимают усилия тяги, торможения, боковые усилия от колесных пар, особенно  возрастающие  при  движении  в кривых участках пути. Как уже было сказано, тележки могут быть сочлененными и несочлененными. Рамы сочлененных тележек имеют межтележечные сочленения, а рамы крайних тележек — автосцепные устройства (автосцепку). Если тележки несочлененные, то автосцепку устанавливают на рамах кузовов. Сочлененные тележки соединяют так, чтобы они могли поворачиваться одна относительно другой в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Кроме того, сочленение должно позволить передавать силу тяги от одной тележки к другой. Рассмотрим сочленение рам тележек шестиосного   электровоза   (рис.   106).

Рис. 106. Сочленение тележек электровоза

Брус   сочленения   одной   рамы   имеет выступ с отверстием — серьгу. На другой раме тележки на брусе сочленения сделаны два выступа — вилка. В серьгу вставлено гнездо, состоящее из верхнего   и   нижнего   вкладышей.   В   этом гнезде   помещается   шар.   Через   шар и вилку проходит шкворень, который снизу    поддерживается     специальной плитой. Шкворень позволяет тележкам поворачиваться одна относительно другой в горизонтальной плоскости, а гнездо и шар — в вертикальной. Угол поворота тележек в вертикальной плоскости ограничивается зазором между серьгой и вкладышами. При достижении предельного угла  поворота вертикальное усилие, действующее на одну из тележек, передается сочленением на другую тележку. Таким же образом соединяют рамы тележек восьмиосных сочлененных электровозов, которые имеют три узла сочленения.  Рамы тележек восьмиосных сочлененных электровозов отлиты как одно целое. Рамы несочлененных тележек восьмиосных электровозов устроены проще. Они  представляют  собой   цельносварную замкнутую конструкцию прямоугольной формы и имеют значительно меньшую массу по сравнению с литыми тележками. Рама состоит из двух литых боковин трубчатого сечения, связанных шкворневым (центральным) брусом и двумя концевыми поперечными брусьями. Детали рам тележек восьмиосных несочлененных электровозов и другие узлы механической части унифицированы.

Кузова электровозов и их опоры

Основная аппаратура, вспомогательные машины и кабины управления размещены в кузове электровоза. В процессе совершенствования электровозов изменялась форма их кузова. На локомотивах первых выпусков кузов был прямоугольной формы и имел две площадки по концам. В дальнейшем ему стали придавать обтекаемую форму для уменьшения сопротивления движению. Основанием кузова служит нижняя рама, которая воспринимает вес всей аппаратуры и вспомогательных машин. У электровозов с сочлененными тележками рамы кузовов выполняют из швеллерных балок, угловой и листовой стали с помощью сварки или заклепок. Кузова несочлененных восьмиосных электровозов состоят из двух одинаковых секций, соединенных автосцепкой, так как у них тяговые усилия передаются через раму кузова. Каждая секция кузова с одной кабиной машиниста представляет собой металлическую конструкцию. Для перехода из одной секции в другую устраивают закрытый мостик. Продольные балки рамы кузова изготовлены из швеллеров. Балки скреплены брусьями буферными (по концам) и промежуточными. На электровозах переменного тока имеются две дополнительные балки для установки тягового трансформатора. Стены, пол и потолок кабины машиниста имеют тепловую и звуковую изоляцию из полимерных материалов. Боковые стенки кузова представляют собой каркас, обшитый листовой сталью с продольными гофрами, повышающими жесткость стенок. Для забора воздуха в одной из стенок кузова имеются лабиринтные жалюзи. Кузова электровозов опираются на тележки через специальные опоры. Опоры не должны препятствовать повороту одной тележки относительно другой в горизонтальной и вертикальной плоскостях.  Кроме того, опоры кузова обеспечивают возможность поворота тележек в кривых участках пути. Допустим, что тележки находятся на прямом участке и расстояние между двумя опорами, закрепленными на раме кузова, например, шестиосного электровоза равно b (рис. 107, а), а расстояние между двумя симметричными точками гид тележек равно е. Когда обе тележки впишутся в кривую (рис. 107, б), расстояние е уменьшится и станет равным e'. Расстояние b между центрами опор не может измениться, так как опорные пяты закреплены неподвижно на раме кузова.

Рис. 107. Взаимное расположение тележек  и подпятников электровоза на прямом участке пути (а) и в кривой (б)

Пяты имеют цилиндрическую форму и одну из них устанавливают в круглое гнездо (допустим, пяту правой тележки), имеющее дисковый подпятник, а другую — в гнездо прямоугольной формы с прямоугольным подпятником. Бла­годаря зазору между прямоугольным гнездом и прямоугольным подпятником последний    переместится    влево    (см. рис. 107, б) и займет некоторое промежуточное положение в зависимости от радиуса кривой. Зазор а уменьшится и станет равным а'. Между подпятником и гнездом с противоположной стороны установится зазор, равный б. По иному осуществлено соединение кузова с тележками на электровозах с несочлененными тележками. Например, на шестиосном электровозе ВЛ60 кузов опирается на каждую тележку двумя центральными и двумя боковыми опорами (рис. 108, а).

Рис. 108 (а)

Каждая ценральная опора представляет собой стойку с коническими углублениями вверху и внизу (рис. 108, б).

Рис. 108 (б)

Между стойкой и гнездами, сделанными в рамах кузова и тележки, расположены резиновые прокладки — конусы. Через центральные опоры от тележек к раме кузова передается сила тяги. Резиновые прокладки позволяют значительно перемещаться тележкам относительно кузова в продольном и поперечном направлениях. Каждая центральная опора снабжена возвращающим устройством: оно возвращает кузов в исходное положе­ние при поперечных его отклонениях. Состоит это устройство из пружин, помещенных в цилиндры, которые шарнирно связаны с центральной опорой и рамой кузова. Для большей устойчивости кузова пружины предварительно сжимают. Устойчивость кузова электровоза относительно тележек в поперечном направлении дополнительно обеспечиваетсябоковыми опорами (рис. 108, в).

Рис. 108 (в)

Боковая опора представляет собой стержень, который верхним концом действует на пружины через упор, размещенный в стакане, приваренном к продольной балке рамы кузова. Нижний конец стержня опирается на вкладыш, расположенный в кронштейне, приваренном к раме тележки. Следовательно, вес кузова шестиосного электровоза передается на две тележки через четыре центральные и че­тыре боковые опоры. На электровозе ВЛ80 применено люлечное подвешивание кузова, которое позволяет снижать горизонтальные ускорения кузова, а также боковые давления колес электровоза на рельсы и передает вертикальные нагрузки от кузова на рамы тележек. Для крепления люлечного подвешивания к раме кузова (рис. 109, а) приварено четыре кронштейна.

Рис. 109 (а)

Люлечное подвешивание (рис. 109, б) состоит из стержня, который имеет в верхней части фланец, опирающийся на пружину. Пружина своим нижним витком упирается в кронштейн, приваренный к раме тележки.

Рис. 109 (б)

На нижней части стержня имеется резьба и гайка, на которую опирается через кронштейн кузов. Таким образом, кузов связан с каждой тележкой четырьмя упругими пружинами, воспринимающими  нагрузки  от  него.   Кроме того, на стержне имеются прокладки (на рис. 109, б не показаны), позволяющие кузову перемещаться относительно рамы тележек в поперечном направлении и поворачиваться тележке в кривых участках пути. В  процессе движения  электровоза неизбежно возникают вертикальные колебания кузова, подвешенного на пружинах (отсюда и название — люлечное подвешивание).   Причиной  этих  колебаний могут быть неровности пути, проход колесных пар через рельсовые стыки и др. Чтобы не допустить вертикальных колебаний кузова, устанавливаютгидравлические гасители (рис. 109, в).

Рис. 109 (в)

Их крепят к кронштейнам, приваренным к  рамам  кузова  и  тележки.  Энергия, возникающая  при колебаниях кузова, поглощается приборным маслом, перемещаемым поршнем в цилиндре гасителя. В гасителе при растяжении масло поступает из специальной камеры через открывшийся клапан под поршень. При сжатии гасителя клапан закрывается, и масло вытесняется через специальные калиброванные щели в нем. При прохождении жидкости через  них возникает вязкое трение, в результате чего происходит превращение механической энергии колебательного движения эки­пажа  в  тепловую  и   последующее  ее рассеяние в  рабочей  жидкости.  Если кузов отклонится от центрального положения больше, чем допускается, в работу вступит упор, снабженный пружиной большой жесткости  (рис.  109, г).

Рис. 109 (г)

При   максимальном   сжатии   пружины упор жестко упрется в раму тележки и дальнейшее отклонение кузова прекратится. Для передачи силы тяги и иных продольных усилий каждую тележку соединяют с кузовом шаровой связью. Шаровая связь расположена на шкворневом брусе, закрепленном на раме кузова. В средней части шкворневого бруса тележки (см. рис. 109, а) имеется овальное с коническим переходом по высоте углубление, через которое проходит шкворень. Снизу к шкворневому брусу приварен брус шаровой связи. Эта связь позволяет перемещаться шкворню в поперечном направлении, передавать продольные усилия от тележки кузову и не воспринимать вертикальных нагрузок.