2. Определение основных размеров экипажной части

2.1. Определение размеров тележки тепловоза.

Осевая формула секции тепловоза 3_о-3_о. На тепловозе-прототипе применяется согласное расположение ТЭД (все повернуты носиками к центру тепловоза). Примем такое расположение в качестве расчетного.

При согласном расположении ТЭД расстояние между осями колёсных пар определяется по формуле:

,

где: с = 1036 мм – расстояние от оси колпары до крайней точки носика ТЭД,

п = 350 мм – ширина поперечных скреплений рамы к её боковинам,

S = 210 мм – расстояние между гребнем бандажа колёсной пары и поперечным креплением рамы,

в = 45 мм – зазор между опорным кронштейном ТЭД и поперечным креплением рамы тележки к её боковинам.

мм.

База трехосной тележки состоит из межосевых расстояний 1-й и 2-й, а также 2-й и 3-й колесных пар, которые в данном случае одинаковые, т.к. ТЭД повернуты в одну сторону (a₂=a₁):

,

мм.

Расстояние от оси колёсной пары до торца концевого поперечного крепления рамы тележки t:

a) ТЭД повёрнут в сторону концевой балки:

,

где l=60 ÷ 250 = 100 мм – ширина концевого поперечного крепления рамы тележки;

мм

б) ТЭД повёрнут в сторону, противоположную концевому поперечному креплению:

мм.

Длина рамы тележки:

,

мм.

2.2. Определение размеров тепловоза.

Длина локомотива по осям автосцепок устанавливается в процессе его компоновки. Предварительно эта длина определяется, в зависимости от величины мощности дизеля N_е, по эмпирической формуле:

N_е = 2500 кВт, ;

мм.

Примем равной величине тепловоза прототипа мм.

Соотношение между длиной локомотива L и его жесткой базой L_o должно удовлетворять условию прохождения тепловоза в кривой радиуса 80 м.

Для более мощных локомотивов и мощности дизеля до 2200 кВт отношение L_o/L = 0,57 ÷ 0,6.

мм.

Примем равной величине тепловоза-прототипа мм.

3. Общая характеристика тепловоза и компоновка экипажной части

Тепловоз (см. приложение 1) состоит из двух одинаковых однокабинных сек­ций, управляемых с одного (любого) поста 1 кабины. При необходимости каждая секция может быть использована как самостоятельная тяговая единица.

На секциях в качестве ударно-тяговых приборов 24 применяются автосцепки СА-3. Для перехода из секции в секцию в задней стенке холодильной камеры имеется пере­ходная площадка. Все силовое и вспомогательное оборудование распо­ложено в кузове тепловоза, выполненном с несущей главной рамой 19.

На тепловозе применена дизель-генераторная установка 33 модели 1А-9ДГ, установленная в средней части главной рамы. Дизель и тяговый генера­тор смонтированы на единой поддизельной раме сварной конструкции и соединены между собой полужесткой пластинчатой муфтой. Дизель четырехтактный, 16-цилиндровый с газотурбинным наддувом и охлаж­дением наддувочного воздуха, со ступенчатым дистанционным электро­гидравлическим управлением частотой вращения вала дизель-генера­тора.

Тяговый генератор ГС-501А переменного тока 20 представляет собой синхронную электрическую машину с 12 полюсами, независимым воз­буждением и обмоткой статора в виде двух трехфазных звезд, сдвину­тых на 30 электрических градусов относительно друг друга.

Ток возбуждения тягового генератора регулируется тиристорным выпрямителем 4. В схеме предусмотрен режим аварийного возбуждения (при отка­зе элементов основной схемы).

Аккумуляторная батарея 16 марки 48ТН-450 — кислотная, емкость при 10-ча­совом режиме разряда 450 А-ч, напряжение 96 В, количество элемен­тов — 48 шт. по три элемента в банке. Она установлена в нишах ферм главной рамы тепловоза по обеим ее сторонам и обеспечивает хороший доступ для осмотра, обслуживания и демонтажа. От аккумуляторной батареи питаются также цепи управления и освещения тепловоза при неработающем дизель-генераторе.

Выработанный тяговым генератором переменный ток выпрямляется выпрямительной установкой 3 УВКТ-5. К выпрямительной установке параллельно подключены шесть тяговых электродвигателей 14 ЭД-118А, которые через одноступенчатые тяговые редукторы с упругими ведомыми зубчатыми ко­лесами, насаженными на оси колесных пар, приводят в движение теп­ловоз.

Для монтажа и де­монтажа оборудования крыша кузова выполнена в виде пяти съемных секций, из них три со встроенными коробами-воздухозаборниками 32 для очистки воздуха, предназначенного для охлаждения тягового генерато­ра, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей.

Водяная система тепловоза двухконтурная. Вода охлаждается в ра­диаторных секциях 43 холодильной камеры, представляющей собой от­сек кузова, отделенного от дизельного помещения перегородками, с проходом в центральной части. Холодильник управляется как автома­тически, так и вручную включением в определенной комбинации четы­рех мотор-вентиляторов 13, а также открытием и закрытием боковых и верхних жалюзи 12. Имеется несъемное механи­зированное зачехление жалюзи, которое открывается и закрывается изнутри тепловоза. Масло охлаждается в водомасляном теплообмен­нике 34, смонтированном на поддизельной раме. Охлаждающая вода хранится в баке 9.

Главная рама 19 воспринимает массу всех узлов, находящихся на ней, передает тяговые и тормозные усилия и воспринимает динамические на­грузки. Рама тепловоза опирается на две бесчелюстные тележки 15, 21 с одно­сторонним расположением тяговых электродвигателей «носиками» к середине тепловоза с целью улучшения его тяговых качеств.

Проставка между кабиной и дизельным помещением имеет заднюю стенку и образует тамбур, снижающий уровень шума в кабине. В там­буре установлены правая, центральная 26 и левая аппаратные камеры, в которых сосредоточена электрическая аппаратура.

Песочная система позволяет с целью экономии песка подавать его только под переднюю колесную пару. Запас песка хранится в бункерах 25, 45.

Противопожарные средства состоят из воздухопенной и газовой ус­тановок, ручных огнетушителей в кабине машиниста и дизельном поме­щении. Воздухопенная противопожарная установка 29 имеет два поста управления, которые расположены в холодильной камере и около тяго­вого генератора слева по ходу тепловоза. Кроме того, тепловоз обору­дован автоматической противопожарной сигнализацией, автоматичес­кой локомотивной сигнализацией, радиостанцией. Имеется схема аварийной остановки тепловоза, т. е. после нажатия кнопки «Аварий­ный стоп» локомотивная бригада может покинуть кабину и автомати­чески произойдет аварийная остановка дизеля, экстренное торможение, подача песка под колесные пары и подача звукового сигнала тифоном.

Тележка (см. приложение 2) имеет упругое поперечное перемещение на ±40 мм отно­сительно рамы тепловоза. Рессорное подвешивание индивидуальное. На двух боковых приливах каждой буксы 3 установлено по тройному комплекту пружин. Кузов опирается на тележки через восемь комплек­тов резинометаллических опор. Вертикальные колебания подрессо­ренного строения тепловоза гасятся фрикционными гасителями коле­баний.

Опорно-возвращающее устройство тепловоза 6 воспринимает массу всего надтележечного строения, обеспечивает устойчивое положение те­лежки под тепловозом при его движении, а также плавное вписывание в кривые и создание необходимых усилий, возвращающих кузов тепловоза в первоначальное положение при перемещении его относи­тельно тележек при движении в кривых. Для равенства нагрузок от колесных пар тележек на рельсы передние опоры расположены вокруг шкворня на радиусе 1632 мм, задние — на радиусе 1232 мм. Надтележечное строение тепловоза опирается на раму тележки через че­тыре комбинированные опоры, состоящие каждая из двух сту­пеней: нижняя жесткая ступень — роликовая опора качения, верх­няя упругая — блок, содержащий семь резинометаллических элементов (РМЭ).

Роликовая опора состоит из литого корпуса, который установлен на боковине рамы тележки по касательной к радиусу поворота тележ­ки, обеспечивая ее поворот на опорах качения нижней опорной плиты, роликов, связанных между собой обоймами, и верхней опор­ной плиты. Ролики вращаются в обоймах с неметаллическими втулка­ми, которые являются подшипниками для роликов. Вся подвижная система опоры: ролики с обоймами, верхняя опорная плита при пере­мещениях направляется приваренными к боковым стенкам корпуса износостойкими накладками. На по­верхности качения роликов и опорных плит возникают высокие кон­тактные напряжения, поэтому ролики изготавливают из стали 40Х и подвергают поверхностной на глубину 1,5—3мм закалке. Опорные плиты предварительно цементируют, затем поверхность закаливают.

Поверхности качения опорных плит выполнены наклонными: угол наклона составляет 2°. На прямом участке пути ролики занимают сред­нее положение между наклонными плоскостями. При повороте тележ­ки относительно кузова ролики накатываются на наклонные поверхно­сти опор. При этом возникают горизонтальные силы, создающие на радиусе опор возвращаю­щий момент. Кроме возвра­щающих сил, при повороте тележек в опоре возникают силы трения и момент сил трения, который способствует уменьшению колебаний виля­ния тележек. Ход роликовой опоры составляет ±80 мм.

Шкворень 8 литой конструкции приварен к главной раме тепловоза. При установке надтележечного строения тепловоза на тележки ниж­няя часть шкворня с приваренной стальной втулкой входит по легко­ходовой посадке во втулку ползуна, на пяти поверхностях которого (на нижнем основании, поверхностях, перпендикулярных и параллель­ных оси тележки) приварены планки изготовленные из стали 60Г и термообработанные. Ползун вмонтирован в гнездо литой шквор­невой балки рамы тележки. На внутренних поверхностях гнезда шкворневой балки 7 перпендикулярно к продольной оси тележки и днищу приварены планки также изготовленные из стали 60Г и термообработанные, по которым ползун установленный с зазором и перемещается в гнезде на ± 40 мм в поперечном направлении.

При поперечном перемещении шкворня ползун упирается в упор, который перемещается во втулке, запрессованной в гнездо, и через свой бурт сжимает пружину, помещенную в боковой цилиндрический стакан 11, закрепленный снаружи гнезда шкворневой балки. На проти­воположной стороне гнезда шкворневой балки установлено аналогич­ное упорно-возвращающее шкворневое устройство. Каждый стакан закреплен четырьмя болтами М24, от отворачивания болты попарно законтрены проволокой. Пружины установлены без создания пред­варительного усилия (с зазором 0,5 мм).

Гнездо шкворневой балки заполняется осевым маслом и закрыва­ется сверху неподвижной крышкой, имеющей четыре направляю­щих кронштейна, в которых перемещается подвижная крышка.

Конструкция шкворневого узла позволяет при вписывании тележ­ки тепловоза в кривой участок пути перемещаться шкворню на вели­чину 40 мм в одну и другую сторону в поперечном направлении, из которых при перемещениях до 20 мм возвращающий эффект создается только за счет поперечного сдвига комплектов резинометаллических элементов комбинированных опор, а при дальнейшем он увеличива­ется за счет включения в работу пружины шкворневого узла. При такой поперечной шкворневой связи кузова с тележками в сочетании с комбинированными опорами, а также упругой связью колесных пар с тележками достигается умень­шение рамных давлений на рельс и обратного воздействия масс тележ­ки на кузов по сравнению с тепловозами с жесткими опорами и не имею­щими свободно-упругого разделения масс кузова и тележек.

Рычажная передача тормоза тележки имеет индивидуальные тор­мозные цилиндры 10 для каждой колесной пары. Подвеска тягового элект­родвигателя 5 опорно-осевая с моторно-осевым подшипником скольже­ния, смазка подается польстером.