Иваночкин П.Г. Механика подвижного состава. Учеб пособ. 2019
.pdf
сила тяги передается на раму кузова при помощи наклонной тяги, прикрепленной одним концом к кронштейну на нижнем листе среднего бруса рамы тележки, а другим – к кронштейну с упругими элементами на раме кузова.
Рис. 1.3. Крайняя тележка электровоза ЭП-20
При проезде тележкой неровностей пути возникающая дополнительная вертикальная нагрузка воспринимается пружинами буксового рессорного подвешивания, что снижает воздействие электровоза на путь. Колебания рамы тележки, возникающие при проезде неровностей пути, демпфируются гидродемпферами, установленными в буксовой ступени подвешивания между корпусом буксы и рамой тележки.
Тележка состоит из двух колесных пар 1, которые имеют одноповодковые буксы 2 с буксовыми пружинами 3 и буксовыми тягами 4, сварной рамы тележки 5, опирающейся на буксы 2 колесных пар через пружины 3. На раме тележки 5 закреплены моторно-редукторные блоки 6, состоящие из тягового электродвигателя и тягового редуктора. Передача крутящего момента от моторно-редукторного блока 6 к колесной паре 1 осуществляется при помощи передаточного механизма 7 в виде полого вала и двух поводковых муфт. Тележки оборудованы дисковыми тормозами 8 с автоматическим регулятором зазора между накладкой и тормозным диском и
11
автоматическим стояночным тормозом и гребнесмазывателями 9. Для очистки круга катания ходового колеса от загрязнений установлены чистящие блоки 10.
Рис. 1.4. Средняя тележка электровоза ЭП-20
Передача силы тяги и торможения от колесной пары 1 на раму тележки 5 осуществляется буксовыми тягами 4, которые устанавливаются по одной на буксу 2. Для передачи силы тяги и торможения установлена наклонная тяга 11, прикрепленная к кронштейну на нижнем листе средней балки рамы тележки 5. На электровозе применяется традиционная конструкция наклонной тяги, такая же, как на электровозах ЭП1, 2ЭС5К, 2ЭС4К.
Для демпфирования колебаний рамы тележки 5 относительно колесных пар 1 на каждой буксе 2 устанавливается гидродемпфер 12. На двухосных тележках установлено четыре опоры кузова 13. Опоры кузова 13 крайней тележки конструктивно выполнены в виде пружин, работающих
12
на сжатие и сдвиг, а опоры средней тележки 13 – в виде сжатых упругих качающихся стержней, позволяющих компенсировать значительные перемещения тележки относительно кузова при прохождении кривых участков пути. Для формирования оптимальной характеристики поперечной связи электровоза между кузовом и крайними тележками установлено противоотносное устройство 17.
Для электровоза ЭП-20 впервые в России был разработан интегрированный тяговый привод III класса, схема которого показана на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Схема интегрированного тягового привода III класса:
1 – рама тележки; 2 – статор; 3 – ротор; 4 – шестерня; 5 – зубчатое колесо; 6 – муфта; 7 – подвеска ТЭД; 8 – полый вал; 9 – муфта,
10 – корпус редуктора; 11 – муфта
Применение тягового привода III класса (опорно-рамное подвешивание тягового двигателя и редуктора) позволило снизить неподрессоренную массу, защитить тяговый двигатель и редуктор от воздействия пути, снизить динамический момент в приводе электровоза. Это в свою очередь уменьшает воздействие электровоза на путь, снижает нагруженность элементов привода, за счет чего увеличивается их ресурс, улучшаются тяговые свойства электровоза.
Тяговый двигатель и тяговый редуктор объединены в единый мотор- но-редукторный блок, что позволяет максимально эффективно использовать свободное пространство между внутренними торцами колес в колесной паре и снизить суммарный вес тягового привода.
13
Тяговый двигатель ДТА имеет бескорпусное исполнение. Как неотъемлемая составная часть моторно-редукторного блока двигатель имеет только одну собственную подшипниковую опору ротора со стороны, противоположной редуктору. Второй вращающейся опорой ротора является упругая мембранная муфта вала-шестерни редуктора, с которой вал двигателя соединен фланцевым соединением (рис. 1.6).
Для обеспечения нормативных показателей по торможению с высокой скорости в конструкции электровоза применен дисковый тормоз с установкой тормозных дисков на колесе. Такая конструкция увеличивает ресурс колес за счет исключения механического и термического воздействия тормозных колодок на круг катания.
Рис. 1.6. Общий вид тягового двигателя ДТА-1200А:
1 – присоединительный фланец статора;2 – присоединительный фланец ротора; 3 – крышка коробки силовых выводов; 4 – крышка коробки выводов датчиков; 5 – отверстия для вкручивания транспортировочных рымов; 6 – страховочный кронштейн; 7 – кронштейн подвески;
8 – маслозаправочная трубка; 9 – крышка маслосборника; 10 – кожух датчика
Рассмотрим механическую часть современного магистрального грузового электровоза переменного тока 2ЭС5К «Ермак» (2 – количество секций в локомотиве, Э – электровоз, С – секционный, 5 – порядковый номер проекта, К – тяговые электродвигатели с коллектором и щётками, т.е. – контактные) (рис. 1.7).
14
Рис. 1.7. Электровоз «Ермак»
Восемь колесных пар «Ермака» в основной комплектации объединены в четыре тележки. Осевая формула секции – 20 -20, локомотива в целом
– 20-20+20-20 или 2(20-20). Тележки между собой не соединяются тягой, что символизирует дефис «-». Знак «+» показывает, что секции сцеплены. Нижний «нолик» указывает на тип подвески тяговых двигателей – опорноосевая. В ней каждая колёсная пара вращается собственным тяговым электродвигателем (рис. 1.8), в данном случае – с подшипниками скольжения, сделанными из нового композитного материала бронзографита вместо применявшегося ранее баббита.
Рама каждой секции опирается на тележки через пружинногидравлические амортизаторы (рис. 1.9). Подрессоривание колёсных пар тележек осуществляется с помощью аналогичных пружинногидравлических амортизаторов. Тележки поворачиваются вокруг вертикальных шкворней.
Все агрегаты нового локомотива соединены таким образом, что управлять электровозом «Ермак» можно из кабины любой секции, причём как вручную, так и автоматически. При этом обеспечиваются различные режимы ведения поезда, а также диагностика параметров движения и работы всего оборудования электровоза. Система автоматического торможения поезда повышает безопасность движения и облегчает управление локомотивом.
«Ермак» может работать по системе многих единиц, т. е. в сцепке с другим локомотивом, а также с одной дополнительной секцией (бустером). В первом случае он из 8-осной машины 2ЭС5К превращается в 16осную, а во втором – в 12-осную. Примерно в той же пропорции возрастает
15
и тяговое усилие электровоза, и его провозная способность. Промежуточная секция – бустер – с обеих сторон оснащена межсекционными переходами, что позволяет переходить из одной кабины в другую, в отличие от трехсекционных ВЛ11 и ВЛ80с.
Рис. 1.8. Тележка электровоза 2ЭС5К:
1 – система тормозная; 2 – система рессорная; 3 – пара колесная; 4 – букса; 5 – люлечное подвешивание; 6 – рама тележки; 7 – тяговый двигатель;
8 – горизонтальный усилитель; 9 – вертикальный усилитель; 10 – тормозной цилиндр
Рис. 1.9. Установка связей кузова с тележкой с использованием опор «Флексикойл»:
1 – опора «Флексикойл»; 2 – горизонтальный демпфер; 3 – вертикальный демпфер; 4 – противоотносное устройство; 5 – наклонная тяга
16
1.2.2 Конструкция механической части тепловоза ТЭП70
Односекционный тепловоз ТЭП70 мощностью 4000 л. с. с электрической передачей переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения пассажирских поездов, был создан в 1973 г. (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Тепловоз ТЭП70
Кузов тепловоза ТЭП70 опирается на две одинаковые по конструкции трехосные тележки (рис. 1.11). На рис. 1.11 показана тележка тепловоза ТЭП70. Бесчелюстная тележка имеет двухступенчатое рессорное подвешивание с пружинами 1 и 3, причем пружины 1 второй ступени одновременно обеспечивают упругую связь кузова с тележкой в горизонтальном направлении, что позволило создать простую и компактную конструкцию опорно-восстанавливающего устройства.
Демпфирование горизонтальных поперечных перемещений тележек относительно кузова осуществляется гидродемпферами 4, установленными в поперечном сечении тележек у шкворней. Демпферы 2 вертикальных колебаний также расположены во второй ступени параллельно пружинам 1.
Передача силы тяги осуществляется низкоопущенным шкворнем 5, что позволяет повысить коэффициент использования сцепной массы.
Применена новая более совершенная и компактная (по сравнению
сТЭП60) конструкция опорно-рамного тягового привода карданного типа
сшарнирно-поводковыми муфтами на подшипниках качения.
17
Рис. 1.11. Тележка тепловоза ТЭП70
18
1.2.3 Конструкция механической части пассажирского вагона
Кузов пассажирского вагона опирается на две тележки типа КВЗ-ЦНИИ (рис. 1.12). Конструкционная скорость вагона – до 160 км/ч. Масса тележки составляет 7,4 т, база тележки – 2,4 м.
Отличительной особенностью тележки КВЗ-ЦНИИ является опирание кузова на скользуны, такой способ опирания кузова на тележки позволяет снизить массу надрессорной балки. С целью недопущения перекоса надрессорной балки при действии момента сил трения между скользунами предусмотрены поводковые устройства, связывающие надрессорную балку с боковыми продольными балками рамы тележки.
Рессорное подвешивание тележки двухступенчатое. Буксовая ступень включает в себя два одинаковых параллельно работающих комплекта пружин и фрикционных гасителей колебаний. Центральная ступень подвешивания оборудована люлькой, состоящей из двух параллельных комплектов, на которых расположена надрессорная балка. Центральное подвешивание снабжено гидравлическими гасителями колебаний, размещенными с каждой стороны тележки и шарнирно прикрепленными верхними концами к кронштейнам боковых рам, а нижними – к кронштейнам надрессорной балки. Расположенные под углом 35–45º к горизонтали, они гасят вертикальные и горизонтальные колебания надрессорной балки и кузова вагона.
Рис. 1.12. Конструкция тележки типа КВЗ-ЦНИИ:
1 – рама; 2 – тормозная передача; 3 – буксовое подвешивание; 4 – колесная пара; 5 – поводок; 6 – подвеска; 7 – горизонтальный скользун;
8 – гидравлический гаситель; 9 – надрессорная балка; 10 – комплект пружин
Опора кузова на тележку состоит из скользунов кузова и скользунов тележки, взаимодействующих между собой. Такая опора повышает плавность хода вагона за счет уменьшения боковой качки и гашения извили-
19
стого движения тележки. При этом момент трения между скользунами, обеспечивающий поворот тележки относительно кузова при прохождении вагона в кривых участках пути, должен находиться в пределах 20–28 Нм. Подобная конструкция опоры потребовала применения дополнительного устройства – направляющего упругого поводка, предназначенного для упругого ограничения горизонтального перемещения надрессорной балки и возвращения ее в центральное положение.
Тележки КВЗ-ЦНИИ выпускаются двух типов: 1-го типа предназначена для вагонов с массой брутто до 60 т; 2-го типа – до 72 т. Тележка 2-го типа аналогична по конструкции и отличается от тележки 1-го типа более мощной рамой, имеющей концевые поперечные балки. Она оборудована усиленными люлечными подвесками, удвоенным числом гидравлических гасителей колебаний, пружинами, имеющими больший диаметр прутков, и др.
1.2.4 Конструкция механической части грузового вагона
Кузов грузового вагона также опирается на две тележки. Типовой конструкцией тележки грузового вагона является тележка 18-100 (ЦНИИХ3), показанная на рис. 1.13. Тележка рассчитана на конструкционную скорость движения 120 км/ч.
Рис. 1.13. Конструкция тележки грузового вагона:
1 – колесная пара; 2 – букса; 3 – боковая рама; 4 – комплект центрального рессорного подвешивания; 5 – надрессорная балка; 6 – горизонтальный скользун; 7 – рычажная передача
20