6.2. Арба рамалары
Арба рамаларының беріктігі олардың бірнеше құрылымдық және технологиялық ерекшеліктерімен анықталады. Бұл арбаның оның рамаларына әсер ететін күш жүйесін анықтайтын ең таңдаулы негізгі (түпкі) сызбасы; рамалардың негізгі элементтерінің құрылымдық орындалуы және осы элементтердің бір-бірімен жалғасу торабы, кернеу шоғырлану деңгейін бір шама анықтайды. Белгілі себептерге дайындаушы заводтың технологиялық мәдениет деңгейін, технология тұрақтылығын, әсіресе дәнекерлеу жұмыстарында дайындаушының озық тәжірибелер қолдануын жатқызуға болады.
Арба рамасы серіппегіш іліктіргіштері бар доңғалақты–моторлы блокты арбаүсті құрылысының тіректік қондырғыларын және тепловоз шанағына тартым күшінің берілу механизмін, тежеуді орындайтын жабдықтарды орналастырылуға арналған. Арба рамаларын пайдалану кезінде жабдықтарымен шанақ салмағынан түсетін тұрақты күштен басқасы, тартым күші (тежелу) және ТЭҚ әсері, тігінен және көлденеңінен түсетін үлкен динамикалық күшке душар қылады. Сондықтан арба рамаларының құрылымына негізгі элементтері бойынша беріктілік қоры коэффициенті 2,0 кем емес және материал ағымдығын тексерген кездегі 3g дейінгі көлденең шапшаңдықпен соғылу материалдардың ағымдық шегі бойынша 1,2 болып салынады.
Тепловоздардың екінші топтағы дәнекерлік құрылымды арба рамасы (6.6. сурет) көрсетілген. Раманың негізін бойлық арқалықтармен 7,8 және 10 нығыз байланысқан екі жақ бүйірі 12 және 15, алдыңғы бекітпенің соңы 14 және шүберіндік арқалық құрайды. Бүйірлер, бүйірлік қалыңдығы 10 мм, жоғарғы қалыңдығы 14 мм, төменгі қалыңдығы 22 мм болатын болаттан құйылған табақшалардан дәнекерленіп жасалған, қорапты қиманың тұйық бөлігі тәрізді болып келеді. Бүйірлердің жоғарғы жағынан тірек платиктар 13 орналастырылған, төменгі жағына серіппелерге арналған төсемдер дәнекерленген, букс тізгіндерін бекіту және серіппе тіреуін орналастыру үшін трапеция түріндегі өзегі бар құйылған кронштейндер 3 және 1 қондырылған.
6.6. Сурет. Жүк тепловозының жақсыз арбасының рамасы:
1,3,4,5 –кронштейндер; 2-сөндіргіш корпусы; 6-бүйірлердің қуыс қондырғысы; 7,8,10- ендік арқалықтар; 9-шүберіндік арқалық; 11-төселетін табақ; 12,15-бүйірлер; 13-тірек платиктері; 14-шеттік беку.
Беркіктіліктің әлсіреуін көтеру үшін бүйірлердің төменгі табақтарына көлденең қырлары парабола үлгісіндегі сынамен айқастырылған, кронштейндер 1,3,4,5 дәнекерленген. Кронштейндер дәнекерленгеннен кейін дәнекерлеу сызықтарының негізгі аймағы мығымдап бекітіледі. Бүйірлердің ішінде жанасу орындарында рамаарлық бекіту арқалығының қаттылық қимасын ұлғайтуға арналған бүйірлік табақтарға дәнекерленген диафрагмалар орналастырылған. Бүйірлердің тік табақтарының сыртынан төсем арқылы тербелісті дыбыссыз бәсеңдететін корпус, тежегіш цилиндрдің кронштейндері 4 дәнекерлеген. Бүйірлерде тежегіш иінді беріліс келдені көлденеңінен өту үшін қуысты қондырғымен 6 күшейтілген бейтарап білектер бойынша тесіп өтетін сопақша тесіктер жасалған.
Рамааралық бекітетін дәнекерлік құрылымды ендік арқалықтар 7,8, және 10 қалыңдығы 14 мм болат табақтан тұйық қорапша үлгісінде жасалған және бүйірлерді өз ара нығыз байланыстырады. Ендік арқалықтар өздерінің тік қырларымен ішкі бүйірлік табақтарға және бүйірлердің төменгі табақтарының арнайы шығыңқыларымен дәнекерленген. Ендік арқалықтардың төменгі табақтарына ТЭҚ тірегіне арналған құйылған кронштейндер 5 дәнекерленген.
Рамааралық бекіністің ортаңғы арқалығында раманың бойлық білігіне жоғарғы жағынан электр тоғымен дәнекерлеу арқылы болаттан құйылған 20ЛП ГОСТ 977-75 бойлық шүберіндік арқалық 9 орналастырылған және бекітілген. Арқалықтың шүберіндік орта бөлігінде массивтік шүберіндік ұяшық қондырылған, арқалық пен шүберін арқылы тепловоз рамасына тартым күші берілетіндіктен, шеттерінде бекіну қаттылығын жоғарлататын көлденең сөрелер болады. Шүберін ұяшықтарында арбаның көлденең бағытта қозғалатын шүберін торабы орналастырылады, ал ұяшықтардың бүйірлік қабырғаларында шүберін торабының серпінді бекіну серіппелері жинағын қондыру үшін тесіктер жасалған.
Алдыңғы ұшындағы арқалық 14 дәнекерленіп жасалған, қорапшалық қима, алынбайтын, бірақ өздігінен іліктіргіш дыбыссыз аппаратты алуға ыңғайлы болу үшін орта бөлігінен иілген. Арқалық өз бүйірі арқылы бүйірлермен, оларды қаттылық беру үшін байланыстыра отырып электр тоғымен дәнекерленген және арбаның тежегіш иінді беріліс кронштейндерін өзіне алады.
Арба рамаларының негізгі құрамдық жинаушы бірліктері (бүйірлер, рамааралық бекініс, соңғы арқалықтар) болаттан Вст. 3сп. 5ГОСТ 380-71 жасалған және дәнекерлеу кезінде кернеуден босату үшін күйдірілген. Жиналған және дәнекерленген рамаға шүберіндік арқалық 9, тербелісті дыбыссыз бәсеңдететін корпус 2, тежеу цилиндрінің кронштейндері 4 және платиктің 13 шанақ тірегіне арналған тежегіш иінді беріліс ілгіші орнатылады және дәнекерленеді. Бұдан кейін рамаларға 1 және 3 кронштейндер, букс тізгіндерінің бекуі және трапеция түріндегі өзекті тартымы бар серіппе тірек, және шанақ тірегін қондыруға арналған платиктар 13 бойынша механикалық өңдеу жасайды.
Әрбір түпкілікті дайын болған арба рамасына дәнекерлену тігісі және олардың құрылысы, металл сапасы, құрастыру-орналастыру мөлшерлерін орындауы көрсетілген құжат дайындалады. Дайындау сапасын ГОСТ 15467-79 және тепловоздың дәнекерлік құрылымын дайындауға арналған ТУ 24-4-419-70 техникалық талаптары бойынша бақылайды. Негізгі дәнекерлік қосылыс ақаутапқыштармен (ультрадыбыстық, рентгендік) тексеріледі. Жоғары динамикалық күш түсу жағдайларында барлық қызмет ету мерзімі аралығында қозғалыс қауіпсіздігін сенімді қамтамасыз етуге арналған арба рамаларын пайдалану үшін аса қауіпті дәнекерлік ақаулықтарға (сызат, толық пісірілмеу, шұңқырлар, тігістің толық болмауы) жол берілмейді.
Арба рамасына әсер ететін, күштерді тарату үшін бірден бір үздік құрылым, шанақтан тігінен түсетін күш рама бүйірлерінде орналасқан төрт тірек арқылы берілетін, тепловоздың бірінші топтағы арбасының үшбілікті құрылымы болып табылады (2ТЭ10Л және т.б.). Арба рамасына жоғарыдан және төменнен түсетін күштер, олардың рамаға әсер ететін, иілу мезетін азайтуға әкеп соқтыратын, күш түсу аймағында теңеседі. Бұл кезде ендік арқалықтар тігінен иілу мезетімен, ал бүйірлері – айналу мезетімен жүктелмеген. Тепловоздардың екінші топтағы жақсыз арбаларына арба рамасына шанақтан берілетін тігінен түсетін күштің берілу сызбасы шамамен осындай, бірақ серіппегіштік іліктірме теңгестірілмей орындалған.
Арба рамасының бүйірлері бірнеше ұлғайтылған иілу мезетімен жүктелген.
ТЭМ7 тепловозында екі білікті арба рамасына аралық рамалар жағынан тігінен түсетін күш кронштейндер арқылы бүйірлердің бойлық біліктеріне қатысты 373 мм иінде беріледі. Нәтижесінде бұл бүйірлер, иілуіден басқа, айналу мезетімен жүктелген, ал арба рамасының ендік арқалықтары – қосымша иілу мезетімен жүктелген. Арбаның таңдалған сызбасында салмағы мен көлеміне зор әсер негізгі салмақ түсетін тораптар құрылымын таңдау екендігін көрсетеді. Қазіргі кездегі локомоивтерде дәнекерленген және дәнекерлеп-құйылған арба рамаларын қолдану кеңінен тараған. Тігісті аргонды-доғалық еріту сияқты өңдеудің алдыңғы қатарлы әдісімен қатар алғанда дәнекерлеудің жаңа технологиясын қолдану жаңа локомотивтердің арба рамаларының салмағын елеулі түрде азайтады.
Арба рамаларының негізгі күш түсіру элементтері әдетте дәнекерленген жұқа қабырғалы тікбұрышты кесінді арқалық түрінде жасалады. Көптеген жағдайларда арқалықтың көлденең кесіндісі екі тік және екі көлденең, өз ара көлденең тігіс арқылы дәнекерленген табақтардан құралады (ТЭ3, 2ТЭ10Л, 1ТЭ10В, 2ТЭ116, ТЭМ7, ТЭП75 және т.б.). ТЭП60 тепловозында арба рамаларының негізгі күш түсіру арқалықтары, жоғарғы және төменгі белдемшелері бойынша көлденең тігіспен қосылған екі науа тәрізді профильден дәнекерленген. Бұндай құрылымдар беріктілік тұрғысынан қарағанда жоғары бағаланады, дегенмен оларды дайындау өте күрделі болғандықтан кеңінен таралмаған.
Рамалардың бүйірлерінің салмағын анықтайтын негізгі шама – оның биіктігі мен ені арасындағы қатынас. Көптеген құрылымда бүйірдің биіктігі 350-450 мм тең, ал бүйірлердің көлденең кесінді биіктігінің оның еніне қатынасы 1,5-2,0 аралығында жатады, бұл қабылданған арба рамаларының тік және көлденең жазықтықтағы иілу мезеттерінің қатынасына сәйкес келеді. Ендік арқалықтардың ені, керісінше, бұл арқалықтар негізінен көлденең түсетін күшпен жүктелетін болғандықтан қағида бойынша олардың биіктігінен үлкен.
Әдетте арба рамалары бүйірлерінің төменгі белдемшесінде тартатын күш, жоғарғы белдемшесінде бәсеңдететін күш әсер етеді. Сондықтан 2ТЭ10Л, 1ТЭ10В ТЭМ7 тепловоздарының арба бүйірлерінің төменгі табақтары жоғарғысынан қарағанда қалыңдау болып жасалған, бұл көлденең кесіндінің күш түсу ортасының төменгі жағын жылжытады және кесіндінің төменгі белдемше бойынша кедергі мезетін көбейтеді.
Көлденең арқалықтардың бүйірлермен қиылысу аймағы – арба рамаларының бірден бір жауапты торабы. Бұл тораптарға күш түсу жағдайы тік және көлденең күштердің бірігіп әсер етуімен анықталады. Бұнда күш түсу деңгейі барлық уақытта өте жоғары. Сондықтан ендік арқалықтардың бүйірлермен қосылуы кернеу жиынтығының аз болуын қамтамасыз ету үшін жасалады. Бұл үшін көлденең күш әсерінен бойлық және ендік арқалықтардың қиылысу аймағындағы күш түсуді 2 есе азайтатын соңғы арқалық арналған. Бойлық және ендік арқалықтардың төменгі табақтарын біріктірудің үш нысанын қарастырамыз: айқасу, дәнекерлеу тігісінің бүйір шеттерін бойлап орналасуы арқылы түйісуі, сондай-ақ түйісу, бірақ дәнекерлеу тігісінің ендік арқалыққа шығып тұруы және осы аймақта ауысу радиусы бар болғанда 150 мм кем емес. Бірінші нысан бойынша беріктілігі аз қосылыс. Күш жинағының теориялық коэффициентінің т мәні бұнда 2,05-2,8 жетеді. Біріктірудің екінші нысанында жинақ коэффициенті жоғары: т = 2,2,-2,5. Үшінші нысанда ол 1,4-1,7 аспайды. Төменгі табақтардың қиылысуының ең аз радиусы бүйірдің енінен 0,25 аз емес, яғни 70-80 мм болуы тиіс. Күш түсіру жиынтығы болып табылатын түіспелі дәнекерлеу тігісі үшінші нұсқада ендік арқалыққа тігінен түсетін күштің ең аз күш түсу аймағына енгізілген.
Пайдалану кезінде айнымалы кернеудің әсері тиген арба рамаларының беріктік қажуы есепке алынады. Бұндай баға беру үшін әсер етуші тұрақты және динамикалық күштің және заттың төзімділік шегі мәндері болуы қажет. Арба рамасы сияқты бұндай торап үшін есептеудің бас үлгісі - беріктілік қоры коэффициентін анықтаумен байланысты тексеру есептеулер.
Тұрқаты күш күш түсудің барлық негізгі тәртіптемелерімен анықталады: шанақ салмағы қондырылған жабдығымен бірге, ирекке кіру кезіндегі тартымдық және тежегіштік күш алу. Ілінген доңғалақ жұптарының және т.б. қозғалыстары кезіндегі, тепловоздардың соғылу кезіндегі арба рамаларындағы күш түсуді табады. Арба рамалары бұндай есептер кезінде басты жүйе түрінде көрсетіледі.
ВНИКТИ және ВНИИЖТ-те беріктікті бағалаудың есептеу-тәжірибе жасау әдісі қолданылады. Күштің тұрақты және динамикалық әсер ету мәні тепловоздардың пайдалану жағдайын сынау кезінде тәжірибемен анықталады. Заттың төзімділік шегі жалпы машина құрылысы анықтағышы мәліметтері бойынша қабылданған және тәжірибе жүзінде бөліп анықталған төзімділіктің төмендеу коффициентінің (үлгі жиынтығының коэффициенті) көмегімен материалдың төзімділік шегін қайта есептеу кезінде табылады.