Главная рама и кузов тепловоза

Нагрузка на тележки передается от главной рамы тепловоза, на которой помещается кузов с кабиной, дизель-генератор и вспомогательное оборудование. Главная рама (рис.265) — это один из самых тяжелых и громоздких узлов тепловоза; ее длина достигает 16—18 м, а на ее изготовление вместе с кузовом расходуется очень много металла: примерно 20—25% общей массы тепловоза.

Рис. 265. Общий вид главной несущей рамы и кузова тепловоза 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В

Так, при массе тепловоза 2ТЭ10Л равной 129 т главная рама его весит почти 14 т. С ростом мощности локомотива возрастают статические, а также динамические нагрузки (например, при торможении) на его раму. Но нагрузка от колесной пары на рельсы не может быть больше определенного предела. В настоящее время на наших дорогах эта нагрузка составляет 225 кН (23 тс), а в перспективе достигнет 245—265 кН (25—27 тс). Чтобы уложиться в допускаемую для шестиосной секции тепловоза массу, целесообразнее всего уменьшать массу главной рамы. Но сделать это надо так, чтобы сохранить необходимую прочность, жесткость и долговечность конструкции  рамы. Как же решить эту задачу? На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, М62, ТЭЗ главная рама и кузов представляют собой самостоятельные металлические конструкции. Назначение кузова заключается в основном в том, чтобы защитить локомотивную бригаду и все оборудование, установленное на раме, от непогоды. Кузова этих тепловозов почти не воспринимают ни веса оборудования, ни толчков, ни тяговых, ни других статических и динамических нагрузок, возникающих во время движения. Поэтому на таких локомотивах ставится массивная рама, основная задача которой и состоит в том, чтобы нести и воспринимать указанные внешние нагрузки и массу оборудования. Такая конструкция получила название главной несущей рамы, основу  которой составляют две  центральные продольные двутавровые балки. Но нельзя ли облегчить массу рамы, обеспечив в то же время ее прочность? Можно, если изменить принципиально не только конструкцию рамы, но и кузова с таким расчетом, чтобы кузову, как и раме, пришлось нести часть продольных и вертикальных нагрузок. Тогда получится несущий кузов: он не только станет крышей для оборудования, но его боковые стенки, кабина машиниста, да и сама крыша будут помогать главной раме воспринимать все виды нагрузок. Что же представляет собой цельносварная конструкция кузова, какую форму он должен иметь, чтобы надежно выполнять своп новые обязанности? Очевидно, боковые стенки такого кузова должны представлять собой конструкции, сочетающие значительную' легкость с высокой прочностью. Такие конструкции могут быть сделаны из. стержней, соединенных вертикально и по диагонали (рис. 266) — так выполнен несущий кузов тепловозов ТЭП60, ТЭП70 или из стержней, образующих прямоугольную решетку, — так сделан несущий кузов тепловозов ТЭ10, ТЭ109. Первая конструкция называется раскосно-стоечной, или ферменной, а вторая — решетчатой, или оболочковой.

Рис. 266. Ферменная (раскосно-стоечная) конструкция несущего кузова тепловоза ТЭП70

И в том, и в другом случае стенки кузова обшивают металлическими листами. Обшивка стенок кузова тепловозов ТЭ10, ТЭ109, сделанная из стальных листов, приваренных к элементам решетки, участвует в восприятии нагрузок, действующих на кузов. Обшивка стенок кузова тепловозов ТЭП60, ТЭП70 не участвует в восприятии нагрузок и выполнена из алюминиевых листов, приклепанных к элементам фермы. Итак, в конструкции «несущий кузов» сам кузов утяжеляется, но зато рама становится легче. В целом же на каждой секции тепловоза с несущим кузовом общий вес уменьшается. А это очень важно, особенно для высокоскоростных пассажирских тепловозов большой мощности. Например, на секции тепловоза ТЭП60 масса главной рамы вместе с несущим кузовом на 0,7 т меньше, чем у грузового тепловоза ТЭЗ, хотя мощность пассажирского тепловоза ТЭП60 в 1,5 раза превышает мощность тепловоза ТЭЗ. Кроме того, при несущем кузове отпадает необходимость ставить крепления, соединяющие кузов с рамой, которые в процессе эксплуатации расстраиваются и требуют восстановления. Главная рама, топливный бак, боковые стенки кузова обычно неразрывно соединены в единый цельносварной блок. Зная особенности работы кузовов разных конструкций, нетрудно понять, почему основу главной рамы грузовых тепловозов 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, ТЭЗ, М62, имеющих не несущий кузов, составляют две центральные хребтовые балки двутаврового сечения, о которых говорилось выше, а основу главной рамы пассажирских тепловозов ТЭП70, ТЭП60, ТЭ109, имеющих несущий кузов, составляют не центральные балки, которых нет, а боковые (внешние) продольные балки коробчатого сечения. Правая и левая хребтовые балки тепловозов 2ТЭ10Л, ТЭМ2, ТЭЗ связаны между собой рядом поперечных скреплений, а по концам соединены со стяжными ящиками — передним и задним. В стяжных ящиках каждой секции тепловозов (спереди и сзади) размещены фрикционный аппарат и хвостовик автосцепки. Поэтому каждую секцию можно эксплуатировать раздельно. В заднем стяжном ящике рамы секций тепловоза ТЭ2 установлено межсекционное соединение — жесткие тяги, которыми осуществляется постоянная сцепка секций этого тепловоза. Хребтовые и боковые балки, стяжные ящики, поперечные крепления и кронштейны, настильные листы под вспомогательное оборудование составляют основные части главной рамы, скрепляемые сваркой и так называемыми усиливающими  уголками  и    косынками.