Индивидуальное рессорное подвешивание

Сложность сбалансированного рессорного подвешивания, а также его сомнительные преимущества в отношении выравнивания нагрузок между колесными парами обусловили переход, на новых тепловозах, к индивидуальному рессорному подвешиванию.

Последнее проще, в три раза легче сбалансированного, и в нем нет быстроизнашивающихся шарнирных соединений.

Индивидуальное рессорное подвешивание состоит из 12 групп. Группа из двух одинаковых пружинных комплектов установлена между опорными кронштейнами корпуса буксы и рамы тележки.

Пружинный комплект составляют три пружины, две опорные плиты и регулировочные прокладки. Пружины изготавливают из круглого калиброванного проката горячекатаной пружинной стали 60С2А. Диаметр наружной, пружины 36 мм, средней 23 мм, внутренней 16 мм.

Для исключения заскакивания витков одной пружины между витками другой, внутреннюю пружину размещают в наружной с зазором не менее 5 мм на сторону, причем пружины имеют разностороннюю навивку.

Предельная нагрузка при динамическом прогибе равна; для наружной пружины 4 т, средней 1,5 т и внутренней 0,8 т.

Индивидуальное рессорное подвешивание требует высокой точности монтажа. Пружины должны подбираться по жесткости и высоте в свободном состоянии, чтобы исключить неравенство статических нагрузок, передаваемых колесными парами на рельсы. С этой целью пружины разделяют на три группы. Номер группы для пружинного комплекта определяют по номеру группы наружной пружины. На одной тележке устанавливают пружинные комплекты только одной группы.

Пружины обладают малым внутренним трением и не могут одни предотвратить явление резонанса, который приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний, и ударам рамы тележки о буксы. Поэтому параллельно каждому пружинному комплекту устанавливают фрикционный вертикальный гаситель колебаний.

Последний состоит из корпуса, приваренного к раме тележки поршня и его штока. Шток одним концом через амортизаторы, сухари и обоймы прикреплен к кронштейну буксы, а вторым концом аналогично соединен со стальным поршнем, зажатым пружиной (усилием 2500 кгс/см2) между двумя вкладышами. Вкладыши имеют накладки из вальцованной тормозной ленты толщиной 6 - 8 мм. Сверху на корпусе гасителя колебаний установлен пластмассовый кожух.

При колебаниях происходит перемещение рамы тележки относительно буксы, что вызывает перемещение поршня между вкладышами. В результате создается сила трения, обеспечивающая демпфирование вертикальных колебаний.

Расчетная сила трения в одном гасителе колебаний равна 520 кгс/см2. Эксплуатационный ресурс гасителя колебаний (по быстроизнашивающимся элементам) не более 400 тыс.км. пробега.

КОЛЁСНЫЕ ПАРЫ

Колёсная пора – наиболее важный узел экипажной части тепловоза, обеспечивающий его взаимодействие с рельсовым путем.

Колесная пара состоит из оси и двух колесных центров с надетыми на них бандажами. Для передачи вращающего момента от тяговых двигателей к колесной паре на ось насажено зубчатое колесо.

Оси вытачивают из кованых заготовок углеродистой стали. Поверхность оси (кроме средней части) и галтели упрочняют накаткой стальными закаленными роликами при нажатии на ролик 3—4 тонны. Поверхности шеек оси после накатки шлифуют под посадку подшипников.

Колесные центры отливают из мартеновской стали. Наружная часть колесного центра, обод и внутренняя ступица подвергаются механической обработке для сопряжения соответственно с бандажом и осью.

Бандажи прокатывают из специальной бандажной стали. Внутренняя поверхность бандажа имеет бурт для упора обода колесного центра, и паз для укрепляющего стопорного бандажного кольца.

Наружная поверхность бандажа имеет определенный профиль.

Конусность поверхности катания 1:10 (уклон 1:20) центрирует колесную пару в рельсовой колее и обеспечивает прохождение кривых участков пути.

Конусность поверхности катания 1: 3,5 (уклон 1:7) и фаска облегчают прохождение стрелочных переводов.

Зубчатое колесо изготавливается из хромоникелевой стали 45ХН. Оно состоит из ступицы, диска и обода, выполненного в виде зубчатого венца, и имеющего 75 прямых зубьев. Со стороны средней части оси ступица имеет выточку, в которую запрессовано штампованное маслоотбойное кольцо, предотвращающее попадание смазки из кожуха зубчатой передачи в МОП тяговых электродвигателей.

Формирование колесных пар. При формировании колесных пар применяют тепловой и холодный способ соединения деталей. На некоторых заводах тепловым способом формируется вся колесная пара.

Формирование начинается с посадки на ось зубчатого колеса (или его ступицы). Прочность посадки обеспечивается натягом, который равен 0,12 - 0,16 мм. Для посадки зубчатое колесо нагревают до температуры 170 - 200°С. Для защиты от коррозии сопрягаемые поверхности покрывают клеем ВДУ-3 или ГЭН-150(В). Прочность посадки проверяется на прессе. После остывания зубчатое колесо при продольном усилии 70 тонн не должно сдвигаться.

Натяг колесного центра на ось должен быть 0,16 - 0,22 мм. Ступицу центра нагревают до температуры 250 - 280°С, ее диаметр увеличивается на 0,5 - 0,6 мм, что позволяет произвести посадку центра на ось. Аналогично, как и у зубчатого колеса осуществляют защиту от коррозии. После остывания прочность посадки проверяют путем трехкратного нагружения прессом усилием 150 ± 5 тонн, с выдержкой времени 10 мин.

Бандаж насаживают на обод колёсного центра в нагретом состоянии до температуры 250 -300°С. Натяг должен быть 1,1 - 1,45 мм. При нагревании внутренний диаметр бандажа увеличивается и превышает диаметр центра на 1,2 - 1,5 мм, что позволяет свободно опустить колесный центр в бандаж до упора в бурт. При температуре бандажа не ниже 200°С в его паз заводят стопорное кольцо, а затем на специальном станке производят его обжимку. Таким образом, бурт препятствует смещению бандажа в одну сторону, а кольцо - в другую.

После насадки бандажей, на их наружных боковых гранях (окрашиваются белой эмалью) – напротив одного из монтажных отверстий в диске колёсного центра, выбивают на длине 25 мм четыре-пять кернов глубиной 1 - 1,5 мм. На боковой грани обода колёсного центра, напротив керна наносится риска тупым зубилом.

После окраски бандажей по кернам и риске наносят полосу шириной 25 мм: на бандаже красной краской, а на ободе колёсного центра - белой.

На элементах колесных пар: осях, бандажах, центрах и зубчатых колесах в процессе их изготовления и формирования выбиваются клейма, предусмотренные инструкцией №ЦТ-329 (КМБШ).

ОПОРНО-ОСЕВОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ ТЭД

Двигатель одной стороной через моторно-осевые подшипники опирается на ось колесной пары, а другой стороной через пружинный комплект – на раму тележки.

Между балками пружинной (трамвайной) подвески установлены четыре пружины. Для фиксации пружинной подвески через сквозные отверстия опорного кронштейна рамы тележки и балок пропущены стержни, опирающиеся на валики.

Приливы (носики) тяговых электродвигателей, охватывающие пружинную подвеску и балки имеют сменные приварные пластины из износостойкой стали.

Перед установкой на место пружинный комплект стягивают болтами, пропущенными в отверстия на концах балок. Постановка болтов в отверстия балок с зазором позволяет балкам перемещаться в вертикальной плоскости при сжатии пружин.

Моторно-осевой подшипник состоит из двух бронзовых вкладышей, охватывающих шейку оси колесной пары. Верхние вкладыши укладывают в расточку остова тягового электродвигателя, а нижние - в крышки (шапки) МОП и стягивают болтами. От проворота вкладыши удерживаются шпонкой.

Смазка к подшипнику подается при помощи польстерного устройства. Польстер, при помощи пружин, прижимается к шейке оси через отверстие во вкладыше с усилием 4 - 6 кгс/см2. Выступание фитилей относительно переднего края коробки должно быть не менее 16 мм.

Циркуляционная система смазки МОП на тепловозе представляет собой замкнутый круг циркуляции масла через вкладыши. Круг циркуляции образован установкой на ТЭД единого осевого подшипника, который включает в себя масляный насос реверсивного действия, две польстерные камеры и в нижней части маслосборник на 35 литров, соединенные через подшипники системой каналов.

В момент трогания тепловоза и до скорости 30-40 км/ч, когда насос не обеспечивает достаточного количества масла, смазка подшипника осуществляется польстерным устройством.

ТЯГОВЫЙ РЕДУКТОР

Тяговый редуктор предназначен для передачи вращающего момента от тягового электродвигателя на ось колесной пары.

Редуктор состоит из ведущей шестерни на валу якоря ТЭД и ведомого зубчатого колеса, напрессованного на ось колесной пары. Шестерня и зубчатое колесо изготавливают из легированной стали, а зубья подвергают цементации и закалке.

Посадка ведущей шестерни производится в нагретом состоянии (до температуры 170°С) на конусную часть вала якоря ТЭД (конусность 1:10), с осевым натягом 1,3 - 1,45 мм и дополнительно крепится гайкой.

При односторонней передаче неизбежен перекос зубьев в зацеплении, что приводит к их неравномерному износу. Для предотвращения этого, толщина зуба со стороны ТЭД на 0,16 - 0,2 мм меньше, чем с противоположной стороны.

Зубчатое колесо редуктора на тепловозе состоит из зубчатого венца, который через упругие элементы посредством тарелок, призонных втулок и болтов соединен со ступицей, насаженной на ось колёсной пары.

Восемь упругих элементов малой жесткости состоят из пальца, на наружную профильную поверхность которого насажены резиновые амортизаторы, предварительно вставленные в металлические втулки и установлены в отверстия тарелок и зубчатого венца.

Восемь упругих элементов большей жесткости также состоят из профильного пальца, на концы которого напрессованы резиновые амортизаторы. Средняя часть пальца не имеет амортизатора и выполнена бочкообразной. Эти упругие элементы установлены в отверстия тарелок по скользящей посадке, а в отверстия венца - с радиальным зазором 4 мм.

Для предотвращения выпадения упругих элементов с наружных сторон тарелок прикреплены ограничительные кольца. Все резиновые амортизаторы изготовлены из маслобензостойкой резины.

При сборке зубчатого колеса между венцом и ступицей устанавливают 90 роликов, которые обеспечивают поворот венца относительно ступицы и разгрузку упругих элементов от радиальных усилий. Для возможности самоустановки зубчатого венца поверхность ступицы под роликами выполнена сферической.

При передаче вращающего момента от тяговых электродвигателей сначала вступают в работу упругие элементы меньшей жесткости (125 - 135 кгс/мм2), а затем при повороте венца примерно на 1 градус вступают в работу более жесткие элементы (470 - 500 кгс/мм2).

Применение самоустанавливающегося упругого зубчатого колеса позволило в три раза снизить динамические нагрузки в зубчатом зацеплении и достичь эксплуатационной долговечности зубчатой передачи не менее 1,2 млн.км. пробега.

Тяговый редуктор закрыт стальным кожухом, который состоит из двух половинок, соединенных болтами. На верхней и нижней половинках кожуха, в местах соединения имеются уплотняющие накладки.

Для предупреждения вытекания смазки из кожуха, со стороны ТЭД применяется сальник из технического фетра или войлока, состоящий из двух полуколец. Сальник вставляется в паз половинок кожуха и затягивается при их соединении.

Кожух крепится к остову тягового электродвигателя тремя болтами. Нижняя часть кожуха служит емкостью для смазки ОСП (СТП) в количестве 3-2 кг.

ОПОРНО-ВОЗВРАЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО БЕЗЧЕЛЮСТНОЙ ТЕЛЕЖКИ

Опорно-возвращающее устройство служит для передачи вертикальной нагрузки на тележки, для удержания тележек в нормальном положении, при котором их продольная ось совпадает с продольной осью рамы и кузова тепловоза, и для возвращения тележек в это положение, при выходе тепловоза из кривого участка пути.

На боковинах рамы тележки установлена четыре комбинированные опоры, состоящие каждая из двух ступеней: нижняя жесткая ступень - роликовая опора качения, а верхняя упругая - блок, содержащий семь резинометаллических элементов.

Для равенства нагрузок от колесных пар на рельсы передние опоры расположены вокруг шкворня на радиусе 1632 мм, а задние - на радиусе 1232 мм.

Нижняя ступень состоит из стального корпуса, в котором имеются нижняя и верхняя опорные плиты. Между плитами помещены два ролика, соединенные обоймами.

Поверхности опорных плит, обращенные к роликам, не горизонтальны, а отклонены в обе стороны от среднего положения роликов на угол 20 градуса, и сопряжение этих поверхностей произведено радиусом 65 мм.

Для уменьшения износа рабочие поверхности опорных плит и ролики цементированы и закалены, а внутренняя полость корпуса заполнена осевым маслом.

Каждый элемент упругой ступени представляет собой резиновую шайбу, привулканизированную к стальным пластинам, имеющим кольцевые углубления для предотвращения поперечного сдвига. Резинометаллический блок установлен в коническом опорном стакане главной рамы тепловоза. Комбинированная опора для предотвращения попадания посторонних предметов, влаги, грязи, песка и пыли закрыта брезентовым чехлом, закрепленным хомутами.

На прямом участке пути ролики занимают среднее положение между наклонными плоскостями. При повороте тележки относительно рамы и кузова тепловоза ролики накатываются на наклонные поверхности плит, при этом возникают горизонтальные силы, создающие на радиусе опор возвращающий момент. Ход роликов равен ± 80 мм.

Для передачи силы тяги и торможения с тележек на раму тепловоза применяется упругое шкворневое устройство.

Устройство состоит из прямоугольного ползуна, перемещающегося в направляющих шкворневой балки, и двух стаканов с возвращающими пружинами и упорами. Пружины установлены с зазором 0,5 мм, т.е. - без предварительной затяжки и их жесткость равна 400 кгс/мм2. В цилиндрическую расточку ползуна вварена сменная стальная втулка для шкворня главной рамы. Гнездо шкворня заполнено осевым маслом. Между упорами пружин и ползуном имеется зазор 20 мм на сторону.

Конструкция шкворневого устройства позволяет при вписывании тележки в кривую, перемещаться шкворню на 40 мм в сторону, из которых при перемещении до 20 мм возвращающий эффект создается за счет сдвига резинометаллических элементов, а при перемещении еще на 20 мм - за счет сжатия пружины шкворневого узла. При этом возвращающее усилие пружины равно 8 тонн.

Таким образом, упругое шкворневое устройство в сочетании с комбинированными опорами позволяет уменьшить динамическое воздействие на путь и увеличить допустимую скорость движения тепловоза по стрелочным переводам.

ОПОРЫ РАМЫ ТЕПЛОВОЗА С ЧЕЛЮСТНОЙ ТЕЛЕЖКОЙ

Скользящая опора состоит из корпуса, который своим цилиндрическим хвостовиком входит в отверстие опорного диска, приваренного к раме тележки. Корпус опоры закреплен на раме четырьмя болтами.

Стальная опорная плита своим цилиндрическим хвостовиком входит в углубление, имеющееся в середине корпуса. Во избежание поворота плиты она дополнительно фиксируется штифтом.

Гнездо со сферическим углублением установлено на плите. На гнездо сверху опирается сферическая опора главной рамы. Для смазки поверхностей трения в корпус опоры заливают осевое масло. Для лучшего смазывания поверхностей скольжения плиты и гнезда, на них выполнены канавки. При движении тепловоза гнездо скользит по опорной поверхности плиты.

АВТОСЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЗА

Автосцепное устройство состоит из автосцепки, расцепного привода, ударно-центрирующего прибора, тягового хомута и поглощающего аппарата.

Тяговый хомут с помощью клина соединен с хвостовиком автосцепки. От выпадения клин закреплен болтами к ушкам хомута. Последний удерживается в горизонтальном положении на определенной высоте поддерживающей планкой, прикрепленной к стяжному ящику восемью болтами.

Голова автосцепки подвешена на центрирующей балочке с помощью двух маятниковых подвесок, вторые концы которых укреплены шарнирно в ударной розетке.

Подвески, центрирующая балочка и ударная розетка являются центрирующим прибором, который центрирует автосцепку относительно продольной оси тепловоза.

Автосцепка является основной частью автосцепного устройства и предназначена для сцепления единиц подвижного состава, а также для передачи тяговых и ударных нагрузок.

Корпус автосцепки представляет собой полую стальную отливку, головная часть которой имеет большой и малый зубья. Пространство между зубьями называется зевом автосцепки.

Головная часть автосцепки снаружи сверху имеет упор, которым она упирается в ударную розетку в случае перегрузки поглощающего аппарата.

Внутри автосцепки размещены детали механизма сцепления: замок, замкодержатель, предохранитель, подъемник и валик подъемника с балансиром.

Сборка автосцепки. Перед сборкой необходимо осмотреть внутреннюю часть корпуса автосцепки и убедиться, что в нем нет посторонних предметов, а приливы для деталей исправны.

Подъемник замка, укладывают на полукруглую опору, расположенную внутри корпуса на стенке со стороны большого зуба, так чтобы широкий палец был повернут кверху.

Затем внутрь корпуса заводят замкодержатель и навешивают на шип.

Устанавливают предохранитель на шип замка.

Замок устанавливают в корпус так, чтобы направляющий зуб вошел в предназначенное для него отверстие на дне корпуса, а верхнее плечо предохранителя легло на полочку.

Далее валик подъемника устанавливают в отверстие со стороны малого зуба и закрепляют болтом.

Разборка автосцепки осуществляется в обратном порядке.

Действие автосцепки при сцеплении. При сближении автосцепок, их замки нажимают друг на друга и каждый из них, перемещается внутрь корпуса. Верхнее плечо предохранителя скользит по полочке и проходит над противовесом замкодержателя, который находится ниже полочки и не препятствует перемещению замка с предохранителем.

Автосцепки продолжают сближаться, а замки - перемещаться внутрь корпуса. Одновременно с этим малый зуб каждой из них нажимает на лапу замкодержателя и утапливает ее заподлицо с ударной стенкой зева. Замкодержатель поворачивается на шипе, его противовес поднимает верхнее плечо предохранителя, который вместе с замком перемещается внутрь корпуса. Малый зуб, упираясь в ударную стенку зева, скользит в направлении к боковой стенке большого зуба.

Замки, освободившись от нажатия, друг на друга, опускаются и располагаются в пространстве между малыми зубьями. При движении замка в нижнее положение верхнее плечо предохранителя соскакивает на полочку с противовеса замкодержателя и становится против него. Таким образом, у сцепленных автосцепок включается предохранитель от саморасцепа. Сигнальные отростки, окрашенные в красный цвет не видны.

Действие автосцепки при расцеплении. Для расцепления автосцепок расцепным приводом поворачивают валик подъемника, а вместе с ним и подъемник, который своим широким пальцем нажимает на нижнее плечо предохранителя. Верхнее его плечо приподнимается выше противовеса замкодержателя, т.е. предохранитель от саморасцепа выключается.

При дальнейшем вращении валика подъемника его широкий палец уводит замок внутрь корпуса автосцепки. В это время узкий палец подъемника подходит к расцепному углу замкодержателя и нажимает на него снизу. Замкодержатель благодаря овальному отверстию поднимается на шипе корпуса вверх, пропускает узкий палец подъемника мимо расцепного угла, а затем под действием собственного веса падает на шип корпуса. Одновременно с этим узкий палец подъемника заходит за расцепной угол замкодержателя - автосцепки расцеплены.

Замок остается внутри корпуса до разведения автосцепок, так как он опирается на широкий палец подъемника, узкий палец которого нажимает на замкодержатель, а тот в свою очередь упирается в малый зуб смежной автосцепки. О расцепленном состоянии автосцепок судят по сигнальному отростку замка, выступающему снизу корпуса автосцепки.

Поглощающий аппарат. Поглощающий аппарат предназначен для уменьшения продольных усилий в поезде и при маневрах, путем преобразования кинетической энергии соударяющихся единиц подвижного состава главным образом в тепловую и частично в потенциальную энергию пружин аппарата.

Конструкция поглощающего аппарата такова, что при возникновении между автосцепками растягивающих или сжимающих усилий, последний в том и в другом случае работает на сжатие.

При нажатии упорной плиты на нажимной конус или задней опорной поверхности тягового хомута на основание корпуса, конус начинает перемещаться. Усилие от нажимного конуса передается трем фрикционным клиньям, а затем через нажимную шайбу - пружинам поглощающего аппарата.

При сжатии пружин происходит перемещение нажимного конуса и фрикционных клиньев внутрь корпуса. Под действием с одной стороны нажимного конуса, а с другой - пружин, фрикционные клинья плотно прижимаются к горловине корпуса.

В результате возникает трение между рабочими поверхностями поглощающего аппарата, сила которого зависит от коэффициента трения и давления.

Коэффициент трения зависит от скорости сжатия аппарата, которая изменяется от наибольшего значения до наименьшего. При этом коэффициент трения - наоборот изменяется от наименьшего значения до наибольшего.

ПЕСОЧНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОВОЗА

Песочная система служит для храпения и подачи песка под колесные пары тепловоза, что повышает сцепление колес с рельсами.

Песочные системы тепловозов не имеют принципиальных отличий. Они включают в себя: бункеры, воздухораспределители, форсунки песочниц, электропневматические клапаны песочниц и трубопроводы магистраль автоматики Рсжатого воздуха = 5,5 - 6,0 кгс/см2, питательная магистраль Рсжатого воздуха = 7,5 - 9,0 кгс/см2).

Песочницы приводятся в действие ножной педалью, расположенной в нише под ноги машиниста в кабине управления, при нажатии на которую происходит замыкание цепи катушки электропневматического клапана.

Последние сблокированы с блокконтактами реверсора. В зависимости от направления движения локомотива, блокконтакты реверсора подготавливают цепь электропневматических клапанов песочницы переднего или заднего хода.

При срабатывании электропневматического клапана воздух из резервуара управления под давлением 5,5 – 6,0 кгс/см2 через штуцер в крышке воздухораспределителя поступает в камеру над поршнем и перемещает его вниз. Шток поршня открывает клапан и воздух из питательной магистрали под давлением 7,5 – 9,0 кгс/см2 поступает в воздухораспределитель и далее к форсункам песочниц.

Поступивший в полость форсунки воздух взрыхляет песок, стекающий из бункера самотёком. Другая часть воздуха (большая), проходящая через сопло увлекает взрыхленный песок в трубу под колёсные пары.

Количество песка, подаваемого под колесные пары тепловоза, регулируется винтом, которым можно увеличивать или уменьшать поток воздуха поступающего в форсунку, а, следовательно, и количество песка.

Так как трубы, подводящие песок под третью и четвертую колесные пары, имеют длинные горизонтальные участки, проходящие по рамам тележек, то для предотвращения слеживания в них песка под углом 30° к оси трубы в трех местах дополнительно подводится сжатый воздух.

Норма подачи песка под каждое колесо первой и шестой колесной пары 1,6 – 2,0 кг/мин, а под третью и четвертую 0,8 – 1,2 кг/мин.

Наконечники песочных труб должны располагаться точно по кругу катания бандажа и отстоять от головки рельса на 50 - 60 мм, а от наконечника песочной трубы до бандажа колёсных пар 25 – 50 мм.