Тележки электровозов (назначение, классификация, конструкция)
Рамы тележек [2, 3, 4, 5, 7] служат для передачи вертикальной нагрузки и распределения её между отдельными колесными парами и колесами при помощи рессорного подвешивания, а также для восприятия сил тяги или торможения, развиваемых отдельными колесными парами, и передачи их на автосцепные устройства, установленные на раме кузова или на рамах тележек. Кроме того, воспринимает боковые усилия, возникающие при проследовании кривых участков пути.
К рамам тележек крепят тяговые двигатели, на них устанавливают тормозное оборудование, а на электровозах с сочлененными тележками – межтележечные сочленения и автосцепные устройства.
По назначению тележки электровозов делятся на грузовые и пассажирские. Исходя из этого, для пассажирских электровозов все элементы выбирают из расчета минимальной массы и, в первую очередь, минимальных необрессоренных масс. В системах рессорного подвешивания тележек закладываются минимально возможные жесткости упругих элементов и гидравлические или другого типа гасители колебаний. Посредством тормозных систем тележек пассажирских электровозов обеспечиваются высокие тормозные силы и при больших скоростях движения и при умеренных. Для исключения юза колесных пар при торможении давление воздуха в тормозных цилиндрах может регулироваться в зависимости от скорости движения. Такое регулирование может выполняться ступенчато или плавно. Тележки рассчитывают на длительное время эксплуатации при больших скоростях.
Для тележек грузовых поездов важным фактором является прочность в течение длительного времени при большой силе тяги. Рессорные системы тележек грузовых электровозов могут иметь достаточно высокую жесткость упругих элементов. Они изготавливаются как на базе винтовых пружин с параллельно включенными гасителями колебаний, так и на базе листовых рессор или комбинированных систем.
Отличительной особенностью тележек магистральных электровозов, сделанных в нашей стране, является то, что они рассчитаны на длительную работу электровоза в исполнении У и УХЛ при высокой жесткости пути. Это предъявляет жесткие требования к конструктивному исполнению и выбору материалов при проектировании узлов и деталей тележек.
По числу колесных пар тележки разделяются на двухосные, трехосные и четырехосные. В нашей стране используются только 2-х и 3-х осные (у 3-х осных трудное вписывание в кривые малого радиуса).
По количеству тяговых двигателей тележки могут быть с индивидуальным и групповым приводом. (Индивидуальный привод – привод, при котором каждая ось приводится во вращение индивидуальным тяговым двигателем, для группового привода характерно наличие одного ТЭД на всю тележку, в нашей стране, на локомотивах используется индивидуальный привод, только на опытный электровозе ВЛ83 был применен групповой).
По системе продольной связи с кузовом тележки разделяются на шкворневые и безшкворневые. (К первым относятся электровозы ВЛ80 всех модификаций, ВЛ10, ВЛ11, ко вторым – Sr1, ВЛ85, ВЛ15, ВЛ65).
По способу изготовления тележки бывают с листовыми, брусковыми, цельнолитыми, сварными рамами.
В зависимости от связи колесных пар с рамой тележки бывают челюстные и бесчелюстные.
Челюстные тележки применялись только на первых конструкциях советских электровозов ВЛ19, ВЛ22М, ВЛ23, ВЛ8. Все электровозы переменного тока и спроектированные на базе их экипажной части электровозы постоянного тока оборудованы бесчелюстными тележками
Конструктивно рама тележки представляет собой систему балок (рис.3.1). Продольные балки называются боковыми 2 или боковинами. Поперечные балки подразделяются на концевые 1 и средние 3. К нижним полкам продольных балок приварены кронштейны для поводковых (челюстных) букс 6 и установки элементов первой ступени рессорного подвешивания. Кроме кронштейнов крепления букс к раме тележки приваривают кронштейны крепления тормозного оборудования 4 и элементов второй ступени рессорного подвешивания 5.
Рис.3.1
Рама тележки электровоза ЭП1:
1 –
концевая поперечная балка; 2 – боковина;
3 –
средняя поперечная балка; 4, 5 - кронштейны
крепления тормозного оборудования и
элементов второй ступени рессорного
подвешивания; 6 – кронштейн буксовых
узлов
Средняя поперечная балка электровоза ВЛ80 значительно ослаблена в середине из-за расположения в ней шкворневого устройства. К тому же она загружена значительным крутящим моментом из-за передачи сил тяги и торможения.
У ВЛ85, ВЛ65 и ЭП1 передача сил тяги осуществляется с помощью наклонных тяг, которые одновременно способствуют равномерному распределению статической нагрузки на колесную пару при реализации сил тяги и торможения, что позволило отказаться от литой средней поперечной балки. Она сварена из отдельных листов с плавным переходом к продольным балкам, что позволяет снизить концентрацию напряжений в этом месте до приемлемого уровня.