Опоры кузова. Возвращающие устройства

Как же тележки воспринимают вес опирающейся на них верхней части тепловоза (кузова со всем оборудованием и главной рамой)? Если бы речь шла только о передаче статической нагрузки от веса кузова, то проблема связи главной рамы тепловоза с рамами тележек не была бы так сложна. Однако дело усложняется тем, что локомотиву приходится проходить как прямые участки пути, так и кривые. Читателю известно, что между внутренними гранями рельсов и гребнями бандажей имеются зазоры. При прохождении кривой локомотивные тележки поворачиваются и устанавливаются в перекошенное положение по отношению к продольной оси кузова, имеющего значительную длину и сохраняющего в кривой свою прямолинейность. Если не принять меры, то при выходе локомотива из кривого на прямой участок пути тележки вследствие зазоров между гребнями бандажей и рельсами будут продолжать двигаться в перекошенном положении, что вызовет интенсивный износ гребней бандажей и внутренних граней рельсов. Необходимо сделать так, чтобы при выходе локомотива с кривого на прямой участок пути тележки заняли свое нормальное положение, т. е. чтобы продольные оси тележек совпали с продольной осью кузова. Чтобы добиться этого и возвратить тележку в нормальное положение, при движении на прямых участках пути приходится усложнять ее конструкцию — вводить специальный механизм. Познакомимся сначала с опорно-возвращающими устройствами на примере тепловозов 2ТЭ10Л и ТЭЗ. На их главной раме размещено восемь неподвижных шаровых опор, посредством которых она опирается на восемь подвижных опор на двух тележках (по четыре опоры на каждой). Каждая опора, заключенная в корпус, расположена на определенном расстоянии от центра рамы тележки, являющегося центром ее поворота. Так как общая масса секции тепловоза (например, ТЭЗ) составляет 126 т, а масса обеих тележек (с электродвигателями и колесными парами) свыше 50 т, то на обе тележки приходится нагрузка 760 кН (126—50 =  76тс), а на каждое гнездо опоры обеих тележек (в статическом состоянии) в 8 раз меньше, т. е. 95 кН (9,5 тс). Шарообразная форма опор не мешает тележкам поворачиваться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Ознакомимся вкратце с устройством опорно-возвращающего механизма (рис. 267) тепловозов 2ТЭ10Л, ТЭЗ, ТЭ7, ТЭ10. Он состоит из двух плит — верхней и нижней, между которыми зажаты ролики. На рисунке видно, что поверхности верхних и нижних плит, обращенные к роликам, не горизонтальны, а наклонены друг к другу, образуя углубление. Угол наклона поверхностей обычно 2°. Как же работает механизм?

Рис. 267. Опорно-возвращающее устройство тележек тепловозов

Когда тепловоз неподвижен, каждый ролик находится в углублениях, образованных наклонными поверхностями плит. При движении по прямой из-за виляния колесных пар, а значит, и перемещения тележек ролики то входят в углубления, то выходят из них, однако очень незначительно. Но вот колесная пара тележки начинает вписываться в кривую. Под действием боковой силы от рельса тележка, поворачиваясь вокруг центрального шкворня, отклонится от среднего положения. При этом отклонятся от своего среднего положения и нижние плиты опор, отчего ролики перекатятся на наклонные части поверхностей плит. Вследствие этого в опорах возникают горизонтальные силы, стремящиеся вернуть тележку в первоначальное положение, при котором ее продольная ось будет совпадать с продольной осью тепловоза. Таким образом, роликовый механизм, включенный в конструкцию опоры, является к тому же и возвращающим устройством, которое возвращает тележку в первоначальное положение при выходе из кривых участков пути. Для уменьшения трения, возникающего  между  роликами  и  плитами,  корпус опорно-возвращающего механизма заполнен маслом. Наличие четырех боковых опор, размещенных на боковинах тележки, позволило освободить центральный шкворень от передачи вертикальных нагрузок. Он воспринимает только тяговое или тормозное усилие, которое передается на раму тележки от колесных пар через буксы. Это является особенностью тележек тепловозов 2ТЭ10Л, ТЭЗ, ТЭ10, ТЭ7.   Принципиально иначе решена конструкция связи кузова тепловозов ТЭП60 и ТЭП70 с тележками. На этих локомотивах вес надтележечного строения передается каждой тележке, во-первых, через две центральные опоры (размещенные на продольной оси рамы кузова) с коническими резиновыми прокладками (амортизаторами); во-вторых, через четыре боковые пружинные опоры, которые воспринимают на себя примерно половину веса кузова с размещенными в нем агрегатами. В опоре предусмотрены значительные силы трения скольжения для того, чтобы уменьшить виляние тележки в прямом участке пути. С этой же целью ось опоры расположена не по радиусу, а отклонена на некоторый угол. Опоры дают возможность тележкам и кузову перемещаться в поперечном направлении. Кроме того, дополнительные боковые упругие опоры удерживают кузов от виляния в горизонтальной плоскости. Достигается это созданием необходимой силы трения между главной рамой и боковыми опорами. Главные опоры кузова и главная рама тепловоза соединены со специальным возвращающим механизмом, назначение которого читателю известно. Упругая связь кузова с рамами тележек позволяет снизить боковые силы между гребнями бандажей и рельсами, возникающие при движении.