Экспериментальное определение показателей динамических качеств тепловозов

Все тепловозы проходят динамические испытания с оценкой по рассмотренным выше комплексным показателям. Наибольший интерес представляют показатели воздействия тепловозов на путь: кромочные напряжения, боковое рамное давление и др. Комплексные испытания тепловозов (динамические и по воздействию на путь) проводят в большинстве случаев с различными конструктивными изменениями упруго-диссипативных связей букс с рамой, опорно-восстанавливающих устройств и рессорного подвешивания. Рассмотрим результаты некоторых испытаний грузовых и пассажирских тепловозов (2ТЭЗ, ТЭП10, ТЭП60, 2ТЭ121 и др.).

Испытания тепловоза ТЭЗ (первых образцов) показали, что на рельсах Р50 с щебеночным и гравийным балластом макси

мальная скорость его движения не ограничена. При песчаном балласте и рельсах Р50 скорость V меньше на 5-10 км/ч. На более легких рельсах кромочные напряжения при движении в кривых малого радиуса превышают допустимые и скорость движения для участков пути с Д = 300-^350 м ограничена величиной о=30ч-40 км/ч. Задачей исследований была оценка эффективности экипажной части с различными конструктивными изменениями. Результаты исследования динамических качеств тепловоза при двух вариантах соотношения демпфирующего (Мд) и и восстанавливающего (Мв) моментов между кузовом и тележкой приведены в табл. 21.

В результате анализа осциллограмм выявлены особенности движения тепловоза в кривых участках пути, свойственные всем испытанным вариантам ходовой части. Характерной особенностью рамного усилия Кр направляющей первой оси в кривых является его импульсный характер, связанный с неровностями пути. Осциллограмма рамного усилия как бы копирует горизонтальные неровности пути. Рамное усилие Кр изменяется от нуля до максимума в зависимости от состояния пути и от варианта ходовой части. Максимальное значение при разбеге 1,5-5-1,5 мм Ур- = 46 кН. Отдельные импульсы равного усилия наблюдаются в одних и тех же местах пути, наибольшие значения Кр у первой направляющей оси и направлены к центру. С ростом скорости рамное усилие от первой оси увеличивается.

Рамное усилие второй оси направлено от центра и достигает максимума (40 кН) при малой скорости движения. С увеличением скорости Кр уменьшается, что связано с сокращением полюсного расстояния. Рамное усилие второй оси существенно зависит от разбега осей. В большинстве испытанных вариантов разбеги были недостаточными для полного выключения второй оси. Только при разбеге 5-10-5 мм и скорости 70 км/ч рамное усилие отсутствует.

Рамное усилие третьей оси при малой скорости, как и у второй оси, направлено от центра и достигает 20 кН. Центр поворота при малой скорости находится за третьей осью, и поперечные составляющие сил трения передаются на раму.

При скорости и=40ч-50 км/ч центр поворота тележки находится у третьей оси, и третья колесная пара не передает на раму поперечных сил. При и = 70 км/ч рамное усилие третьей оси направлено так же, как первой оси, к центру, что соответствует положению центра поворота перед третьей осью. Рамное усилие ур=30 кН. Для задней тележки изменение рамного усилия имеет тот же характер, что и у соответствующих осей передней,

Таблица 21

Вариант
Момент,
кН м 1 2
мя 15 15
31 15
Осциллограмма бокового рамного усилия У<sub>р</sub> и амплитуд влияния тележек ф<sub>т</sub> в прямом участке пути, скорость 115 км/ч

Рис. 35. Осциллограмма бокового рамного усилия Ур и амплитуд влияния тележек фт в прямом участке пути, скорость 115 км/ч:

I-4 - рамное усилие осей 1, 3, 4 и 6

йо значение его меньше. Это объясняется тем, что при движении в кривой тележки поворачиваются относительно кузова в разные стороны. Восстанавливающий момент передней тележки препятствует ее повороту, а для второй тележки Мв направлен в ту же сторону, что и момент от бокового давления набегающего колеса.

При движении в прямой влияние конструктивных изменений ходовой части не так заметно, как при движении в кривой. При и^ЮО км/ч удовлетворительные ходовые качества тепловоза имели место при всех испытаниях, при этом рамное давление третьей оси приобретает знакопеременный характер и Ур=50 кН.

На рис. 35 приведена осциллограмма еізмєнєнля рамного усилия Ур и амплитуд фт влияния тележек относительно главной рамы. Задний конец кузова колеблется вместе с тележкой попеременно то к одному, то к другому рельсу с частотой 1 -1,6 Гц. Об этом свидетельствует синхронный характер изменения рамного усилия Ур четвертой и шестой осей, величина Ур первой оси незначительна.

Исследование нового варианта ходовой части (с увеличенным разбегом осей колесных пар 5-10-5 мм и уменьшенным восстанавливающим моментом 15 кН-м) показало, что амплитуды влияния передней тележки в новом серийном варианте и первоначальном практически одинаковы (10 мм при о=110 км/ч). Наибольшая амплитуда виляния (10,4 мм) получена при разбеге 10-10- 10 мм. Почти не изменились и поперечно-горизонтальные ускорения кузова тепловоза; для роликовых опор с углом наклона плит 3°30' максимальная величина достигала 0,25^, при угле 2° - 0,3?. При наличии скользящих опор ускорение не превышало 0,1б?, частота основного тона колебаний 1,5-3 Гц. Виляние тележек демпфируется силами трения, и обеспечивается достаточно спокойный ход тепловоза. До тех пор, пока воздействие со стороны пути не преодолеет диссипативных сил, тележки не поворачиваются и тепловоз представляет собой многоосный экипаж в одной раме. Основной характеристикой колебаний виляния является длина волны, определяемая для многоосного экипажа в одной жесткой раме по формуле

Ь = 2я У'ГцЯД • ]/" 1 + 2а?/(п52) ,

где 5 - расстояние между кругами катания; I - конусность бандажей; а, - расстояние до данной колесной пары (от центра виляния); п - число осей в жесткой раме.

Чем больше длина волны, тем меньше боковое воздействие на путь, вызванное силами инерции масс при вилянии. Первый радикал в формуле Угкя/1 - длина волны для одиночной колесной пары. При скользящих опорах, когда виляние тележек отсутствует, Ь= 107 м. Для роликовых опор имеет место виляние тележек независимо друг от друга. Длина волны в этом случае равна 43,3 м. Длина волны при отсутствии виляния тележек увеличивается более чем в 2 раза. Это обеспечивает движение тепловоза без виляния. Испытания тепловоза ТЭ7 показали, что при п> >100 км/ч силы трения без смазочного материала оказываются недостаточными - виляние тележек значительно возрастает. Кроме того, отрицательно сказывается отсутствие восстанавливающего момента.

В табл. 22 приведены среднемаксимальные рамные усилия и максимальные отжатия наружного рельса при движении в кривой с различными вариантами исполнения ходовой части. С уменьшением угла б наклона плит при всех разбегах рамное давление снижается на 5-10 %. Только при наличии виброизоляторов в упорах эффективность уменьшения угла б наклона плит не выявляется, так как виброизоляторы обеспечивают снижение рамного давления в кривых на 25-30 %.

Таблица 22

Величины Угол установки

опор

Разбег осей, мм
3-7-3 3-10-3 1,5-5-1,5 5-10-5
Гр, кн у, мм 6=3°30' 2,5/3,1 2,3/3,1 2,2/2,3 0,75/1,8 6=2° 2,3/2,9 2,1/2,9 1,75/2,1 0,7/1,7 б=3°30' 3,1/3,3 3/3,2 3/3,1 2,3/2,9 6=2° 2,8/3,1 2,7/3 2,4/2,9 2,4/2,8

Примечание В числителе даны значения для о=50 км/ч, а в знаменателе-для и=7 0 км/ч

Рамное усилие Ур второй оси при одинаковой скорости для обоих вариантов углов б установки опор наклона плит не изменилось. Это свидетельствует о том, что геометрическая установка экипажа в кривой была одинаковой при обоих вариантах углов наклона плит и снижение воздействия на путь произошло исключительно в результате уменьшения восстанавливающего момента.

Уменьшение угла б наклона плит при некоторых разбегах приводит к увеличению рамного давления в прямых участках пути. Для и^ЮО км/ч ухудшение хода в прямой не существенно. При больших значениях V характер колебаний тепловоза изменяется, устойчивость движения ухудшается, и необходимо увеличение диссипативного момента. Во время испытаний оценивалось влияние повышенного момента трения в опорах кузова. С этой целью опор-но-восстанавливающие аппараты помещали на раме тележки под углом 14°, максимально допустимым конструкциями опор. Это не оказало заметного влияния на отжатие рельсов и рамное давление, а виляние передней тележки уменьшилось в 1,5-2 раза. Полученные данные показали, что наихудшими являются малые разбега (1,5-5-1,5 мм), рамное усилие достигает Ур==43 кН. При увеличении разбега до 3-7-3 мм значения Ур снижаются на 28-38 %, а при разбегах 5-10-5 - на 55-63 %, т. е. более чем в 2 раза.

Отжатие рельсов при движении в кривой уменьшается с увеличением разбега в такой же последовательности, как и рамное давление. Однако при роликовых опорах кузова темп снижения отжатий рельсов примерно в 2 раза ниже, чем темп уменьшения Ур.

Например, во втором варианте, по сравнению с исходным, рамное давление снижается при скорости 50 км/ч на 43 %, при скорости 70 км/ч на 32 %, а отжатие соответственно на 22 и 18 %.

Различие в темпах снижения рамного давления и отжатия объясняется тем, что последние вызваны действием рамного давления, сил трения колес и инерции необрессоренной колесной пары. Вследствие этого коэффициенты динамичности для рамного давления и отжатия получаются различными. Разность кромочных напряжений в подошве наружного рельса снижается в такой же степени, как и отжатие рельсов. Таким образом, уменьшение угла наклона плит с 3°3(У до 2° и увеличение разбега осей с 1,5- 5-1,5 мм до 3-7-3 и 10-10-10 мм на сторону дает определенный положительный эффект в кривых малого радиуса: по сравнению с исходным вариантом рамное давление снизилось не менее чем на 40 %, а отжатие рельсов - на 20 %.

Эффективность указанных изменений подтверждена результатами путевых испытаний: в кривой /? = 625 м кромочные напряжения снизились на 50-67 МПа при скорости п^80 км/ч. По результатам проведенных испытаний осуществлена модернизация экипажной части тепловоза и скорость движения в кривых малого радиуса увеличена на 10-20 км/ч.

Следует отметить, что опыт доводки тепловозов ТЭЗ позво лил сделать ряд обобщений по динамике локомотивов, на базе которых созданы новые конструкции экипажных частей.

Испытания тепловозов ТЭП60 и ТЭП10 - комплексные динамические и путевые. Перед началом испытаний тепловозов их взвешивали (масса соответственно 129,51 и 131,32 т). Тепловозы испытывали в прямых и кривых радиусом 7? -380, 730 и 1000 м. Балльность пути 20-30 баллов, модуль упругости 24-106 Н/м2. Анализ осциллограмм показывает, что при скорости 0^100 км/ч основными колебаниями являются вертикальные, а при более высокой скорости преобладают продольные колебания, при которых наблюдаются наибольшие ускорения кузова. Боковые колебания незначительные. Прогибы буксовых пружин наиболее интенсивно увеличиваются при 0^120 км/ч, затем темп их роста падает. Максимальные прогибы достигают ±(13-16) мм.

Листовые рессоры при 0=100 км/ч прогибаются лишь в отдельных местах пути при наличии больших толчков, а в периодических колебаниях кузова не участвуют. При более высоких скоростях 0 прогиб рессор возрастает, но остается в 3-4 раза меньше прогиба пружин рессорного подвешивания. Это свидетельствует о недостаточной неэффективности листовых рессор.

Вертикальные динамические перемещения тележек относительно кузова на тепловозе ТЭП60 с частотой 0,5-2,5 Гц за счет деформации резиновых конусов при 0 = 160-4-180 км/ч не превышают 1,0-1,5 мм, что характеризует подвешивание тепловоза ТЭП60 как одноступенчатое, так как динамический прогиб второй ступени (резиновых конусов) очень мал. Прогиб пружин боковых опор кузова тепловоза ТЭП60 не превышает 6,5 мм при 0=180 км/ч. Частоты собственных колебаний (Гц), полученные путем сбрасывания тепловозов с клиньев высотой 20 мм, приведены в табл. 23.

Колебания на рессорах затухают через 1-2 периода, а на пружинах - через 9-10 периодов у ТЭП10 и через 12-14 периодов у ТЭП60, т. е. рессоры не выполняют своих функций, быстро выключаются и колебания происходят без демпфирования. Такое большое число периодов колебаний до полного затухания свидетельствует о нерациональном размещении рессор для виброзащиты.

Частоты колебаний, измеряемые при движении тепловоза, совпадают с собственными. Этот факт имеет важное значение для выбора характеристик рессорного подвешивания и требований к нему. Опыт показывает, что экипаж испытывает со стороны пути случайные возмущения, которые поддерживают собственные колебания. При всех скоростях движения частоты сбоственных колебаний интенсивно нарастают при отсутствии достаточного

Таблица 23

Вид колебаний Тепловоз
ТЭП10 ТЭП60
Веотикальные 2,25-2,5 2,16
Продольные 2,5 2,3
Боковые 1,0-1,25 0,75-1,0
Скорость, км/ч
Показатели 60 100 120 140 160 1 80
гк. ё (1-3 Гц) 0,2 0,25 0,28 0,3 0,37
0,28 0,29 0,33 0,34 0,42
гк. § (/>15 Гц) - 0,19 0,24 0,25 0,26 0,28
*б> § - 4,5 6,4 7,0 6,0 -
8 1,5 2,2 3,0 2,5 2,4
0,6 1,25 1,3 1,7 1,6
Гг,, кН 15 35 40 50 36
15 19 42 52 42
Ук, ? 0,1 0,24 0,27 0,35 0,3 0,3
0,07 0,2 0,2 0,25 0,25 0,25

демпфирования. В табл. 24 приведены измеренные ускорения главной рамы низкой и высокой частоты (гк), букс (25), ТЭД над осью (2Д), боковое рамное давление (Кр), поперечные горизонтальные ускорения кузова в прямых участках пути (ук).

При о=140-у180 км/ч ускорения низкой частоты на тепловозе ТЭШО равны (0,28-0,37) ?, на ТЭП60 - (0,33-0,42) ?. Более высокие ускорения тепловоза ТЭП60, чем тепловоза ТЭП10, несмотря на гибкое чувствительное подвешивание, объясняются недостаточностью демпфирования колебаний. Коэффициент относительного трения рессорного подвешивания (отношение работы сил трения к работе упругих сил) для тепловозов следующий: для ТЭП10

где фр - относительное трение листовой рессоры (при р,=0,75); /р и /п - статический прогиб соответственно рессор и пружин.

Ускорение кузова высокой частоты на раме при работе дизеля на стоянке при 16-й позиции контроллера у ТЭП10 составляет 0,03ц, при движении тепловоза они достигают 0,26-0,28ц. Частота изменения бокового рамного давления соответствует частоте виляния экипажа, которая изменяется от 1 до 2 Гд с увеличением скорости от 40 до 100 км/ч, затем остается постоянной (2-2,2 Гд). Амплитуды виляния тележек относительно кузова при V >140 км/ч примерно одинаковы для обоих тепловозов: для передних по ходу тележек фт= 11 н-13 мм, для задних фт = 5-^-7 мм. На тепловозе ТЭП60 происходит также поперечное перемещение кузова до 6-8 мм. При этом прогиб пружин возвращающих устройств достигает 3,5 мм у первой опоры и 2 мм у остальных опор.

Рамное усилие для обоих тепловозов Гр^50-52 кН, при этом наблюдается постепенное его увеличение при росте скорости движения от 0 до 140 км/ч. Затем значения Гр почти не меняются с увеличением V. Поперечно-горизонтальное ускорение у тепловоза ТЭП10 выше, чем у ТЭП60: при скорости 140 км/ч на 40% (0,35 и 0,25^), при 160 км/ч на 20%. Оценивая горизонтальные колебания тепловозов, можно отметить, что по большинству параметров (частоте и амплитуде виляния тележек, рамному давлению) они равнозначны. Однако ускорения кузова, связанные с вилянием, у тепловоза ТЭП10 на 20-40 % выше, что объясняется действием меньшего момента, демпфирующего колебания виляния.

Доля момента Й4Д между кузовом и тележкой в суммарном моменте у тепловоза ТЭП10 составляет 27 % (15 кН-м), 41 кН-м- восстанавливающий момент за счет угла наклона плит на 3°30'. Целесообразно увеличить долю момента Мд в суммарном моменте до 40-45 %, на ТЭП60 она составляет 43 %¦ С увеличением демпфирующего момента снижается амплитуда боковых колебаний в пологих кривых и прямых. При движении тепловоза по кривым рамные давления, ускорение кузова и отклонение тележек характеризуются наличием постоянных составляющих, зависящих от непогашенного ускорения, и наложенных на них динамических составляющих, вызванных неровностями пути в плане.

Для обоих тепловозов при движении в кривой радиусом Я - = 380 м при п = 70 км/ч наибольшие значения Гр=56-у58 кН, в кривой радиусом Я = 730 м при п=120 км/ч усилие Гр= = 33 кН. Значения Гр, рассчитанные по методу К. П. Королева, близки к измеренным. На средних осях тележек, имеющих достаточно большие разбега, рамные давления наблюдались лишь при о<40 км/ч в кривой = 240 м и при V- 10 км/ч в кривой Я - 30 м. При более высокой скорости в этих кривых и в кривой Я= 1000 м при всех скоростях колеса средних осей подходят ребордами к наружному рельсу и не передают поперечных сил трения на раму тележки.

При входе тепловозов в кривые и выходе из них все измеряемые параметры не превышают значений, полученных при движении в круговых кривых. Наибольшее отклонение крайних концов тележек относительно кузова в кривой радиусом 380 м на тепловозе ТЭП10 составляет 70 мм (на расстоянии от шкворня 2100 мм это перемещение равно 46 мм), а на ТЭП60 50 мм. Прогиб пружин возвращающих устройств ТЭП60 достигает 20 мм.

Рис. 36 Зависимости максимальных вероятных кромочных напряжений ак в подошве рельса от скорости V движения:

1 - тепловоз ТЭП60, 2 - тепловоз ТЭП10, 3 - электровоз Фп

На рис. 36 приведены максимальные вероятные кромочные напряжения ок в рельсах при движении в прямых и кривых. В кривой Д = 380 м при о=70 км/ч под направляющей первой осью тепловоза ТЭП10 ок=193 МПа, у ТЭП60 0К=2ОЗ МПа. Разность значений ак составляет около 5 %, что свидетельствует об одинаковом воздействии обоих тепловозов на путь в кривой. Эти данные, полученные экспериментально, согласуются с результатами расчета. Наибольший интерес для пассажирских тепловозов представляют напряжения в рельсах в прямых участках пути.

Как видно из рис. 36, уровень напряжений при /? = 0 и скорости у= 140=160 км/ч значительно ниже (в 1,5-2 раза), чем в кривых малого радиуса при скорости, соответствующей предельно допустимому непогашенному ускорению. Уровень напряжений ок^ 1504-160 МПа. Под направляющими первой и четвертой оси тележек тепдовозов ТЭП10 и ТЭП60 напряжения равны: при V - = 160 км/ч 0К= 133=134 МПа. Несколько большие напряжения измерены под задними осями тележек тепловоза ТЭП10. Так, при 0=160 км/ч напряжения под шестой осью ТЭП10 ак=154 МПа, а под этой .же осью тепловоза ТЭП60 ак=133 МПа. Для уменьшения этих напряжений необходимо, как отмечалось выше, увеличить демпфирующий момент и проработать более эффективную виброизодяцию обрессоренных частей в горизонтальной плоскости.

Сравнение напряжений тепловозов ТЭП10 и ТЭП60 с другими локомотивами показывает, что абсолютные значения напряжений под этими тепловозами относительно низкие. Так, при скорости 160 км/ч у ТЭП10 ак=154 МПа, при 0=140 км/ч у электровоза ЧС1 0К=16О МПа, при 0=120 км/ч у электровоза Фп ок= = 158 МПа, при 0 = 100 км/ч электровоза ВЛ80 ок еще больше.

Максимальные отжатая рельсов при движении в кривых (Д= = 380 и 730 м) для обоих тепловозов не превышают 4,5 мм. При движении в прямой они почти в 2 раза меньше, чем в кривой, и при 140 км/ч не превышают 1,8 мм. В кривой /? = 1000 м отжатая рельсов у обоих тепловозов равны при и=100 км/ч. При у >120 км/ч большие значения у ТЭП10 (до 6 мм), чем у ТЭП60 (4,5 мм). Предельное по устойчивости пути поперечному сдвигу отношение горизонтальных и вертикальных нагрузок на шпалу получено в наиболее нагруженной кривой радиусом 380 м, оно равно 1,13 (находится в допустимых пределах).

Оценивая динамику тепловозов ТЭП10 и ТЭП60 по всему комплексу измеряемых параметров, можно сделать вывод, что по вертикальным колебаниям несколько лучше тепловоз ТЭП10, по горизонтальным - ТЭП60. Выявленные недостатки могут быть устранены увеличением демпфирования в буксовой ступени рессорного подвешивания. По воздействию на путь оба тепловоза удовлетворяют соответствующим требованиям. Уровень напряжений при высоких скоростях является низким даже при наличии больших неровностей пути. Оба тепловоза могут эксплуатироваться без ограничения конструкционной скорости на рельсах типа Р50.

Проведенные испытания подтверждают целесообразность создания унифицированной экипажной части для локомотивов с конструкционной скоростью о^140 км/ч. Об этом свидетельствует также опыт зарубежного локомотивостроения. Универсальные локомотивы используют в любом виде службы путем изменения передаточного отношения зубчатой передачи. Это подтверждает положительный опыт использования пассажирских тепловозов ТЭ7. При у> 1404-160 км/ч создаются специально пассажирские тепловозы с опорно-рамным приводом и характеристиками экипажной части, обеспечивающими устойчивость движения.

Испытания тепловозов ТЭП70, ТЭП60 - комплексные динамические и по воздействию на путь. Результаты испытаний по воздействию тепловоза на путь приведены на рис. 37.

При движении в прямых участках пути со скоростью о=180 км/ч кромочные напряжения в рельсах для обоих тепловозов ак=162ч--4-165 МПа, т. е. невысокие и примерно такие же, как у тепловоза ТЭП60 (получены при его сравнительных испытаниях с теплово-

Зависимость максимальных вероятных кромочных напряжений а<sub>к</sub> в подошве рельса от скорости движения V различных тепловозов

Рис. 37 Зависимость максимальных вероятных кромочных напряжений ак в подошве рельса от скорости движения V различных тепловозов:

1 - ТЭП70, 2 - ТЭП60

зом ТЭП10). В прямой (7? = 0) и кривой (^=1000 м) оба тепловоза не имеют ограничений скорости по напряжениям в рельсах Типа Р65 и Р50. И только в кривых малого радиуса (^ = 350 м) скорость ограничена по кромочным напряжениям, но она близка к предельной по непогашенному ускорению.

Измеренные динамические параметры подтверждают высокие динамические качества тепловозов ТЭП70 и ТЭП60 при движении в прямых участках пути. Так, при 180 км/ч рамные давления соответственно 67 и 63 кН, амплитуды виляния тележек 0,01 и 0,017 рад, поперечные горизонтальные ускорения кузова 0,36 и 0,5д, поперечное перемещение до 30 мм. Таким образом, пассажирский тепловоз ТЭП70 с более прогрессивной, по сравнению с тепловозом ТЭП60, конструкцией экипажной части (в первую очередь тягового привода) равноценен или превосходит его по динамическим качествам и воздействию на путь.

Результаты комплексных путевых и динамических испытаний тепловоза ТЭ109 с унифицированной тележкой 2ТЭ116 в пассажирском исполнении (0=140 км/ч) сравнивались с данными тепловоза ТЭП10. При движении в прямых для тепловоза ТЭ109 при высокой скорости &д0,27ч-0,28 (&д=0,4-4-0,51 у ТЭП10); Ур= = 354-50 кН; угловые перемещения тележек не превышают (6,0- 7,0)-10_3 рад; поперечное перемещение - до 25 мм; плавность хода при 0=140 км/ч составляет 3,66 (4,9 у ТЭП10); поперечные горизонтальные ускорения в кабине 0,28д (в 2 раза меньше, чем у ТЭП10). Максимальные вероятные кромочные напряжения в рельсах у ТЭП109 на 10-15 % ниже, чем у ТЭП10: при 0 = = 140 км/ч они соответственно равны 168 и 182 МПа.

Вертикальные нагрузки рельсов на шпалы практически не зависят от скорости движения тепловоза ТЭ109 и заметно возрастают при движении тепловоза ТЭП10. Максимальные их значения соответственно 100 и 130 кН. Комплексные испытания тепловоза показали, что его динамические качества при движении в прямых участках пути заметно лучше, а воздействие на путь меньше, чем у тепловоза ТЭП10 с челюстными тележками (первая группа). По динамическим качествам и воздействию на путь тепловоз ТЭ109 можно эксплуатировать со скоростью до 140 км/ч на магистральных участках с рельсами типа Р50.

Испытания тепловоза 2ТЭ121 были всесторонними, в том числе проводились динамические испытания и по воздействию на путь. В табл. 25 представлены некоторые результаты комплексных сравнительных испытаний тепловозов 2ТЭ121 и 2ТЭ116. Коэффициент вертикальной динамики &Д<С0,26 у тепловоза 2ТЭ121, &д= = 0,4 у тепловоза 2ТЭ116. Напряжения в рельсах при движении в прямых участках пути получены достаточно низкими и мало зависящими от скорости 0. С ростом 0 от 60 до 120 км/ч значения Ур увеличиваются всего на 0,3 кН, а горизонтальные давления рельсов на шпалы составляют 13,5 кН во всем диапазоне скоростей, что свидетельствует о низком уровне динамических составляющих и боковых сил.

Параметры Тепловоз
2ТЭ121 2ТЭ116
Скорость V, км/ч 60 80 100 120 60 80 1 00 120
7?= =0
ак, МПа 165 158 168 177 156 154 155 165
^тах! КН 13,5 14,6 13,1 13,5 12 12,5 17,3 22
Ур, КН 5,5 6,4 5,8 5,8 2,8 2,6 4,2 -
гк, ? 0,51 0,51 0,54 _ 0,36 0,56 0,58 _
Ад 0,18 0,2 0,26 - 0,28 0,35 0,4 _
Плавность хода 3,6 3,97 4,14 - 3,51 3,68 3,85 -
Поперечное перемещение, мм 35,1 28,6 39 - 32,4 36 37,2 -
600 м
ак, МПа 155 175 235 260 105 145 170 18а
^тах» КН 33,5 34,5 36,5 37,3 14 15 22,5 25,5
УР, КН 7,5 4,9 8,8 13,7 5,5 3,3 4,6 7,5

По всем показателям динамики и воздействию на путь при движении в прямых участках пути конструкционная скорость тепловоза 2ТЭ121 не ограничена на рельсах Р65 и Р50.

При движении в кривых участках пути показатели динамики и воздействия на путь тепловоза 2ТЭ121 значительно хуже, чем у тепловоза 2ТЭ116. Так, при Я - 600 м боковые рамные усилия Ур-8,8 кН при v= 100 км/ч (Ур=4,6 кН у 2ТЭ116); при = 300 м и 0=80 км/ч Тр соответственно 12 и 7,7 кН. Кромочные напряжения в рельсах при скорости 100 км/ч равны соответственно 235 и 170 МПа. Причиной большего воздействия на путь в кривых тепловоза 2ТЭ121 является увеличение массы тепловоза, базы и момента инерции тележки, который выше в 2 раза. '

Для уменьшения воздействия тепловозов при малых значениях на боковой путь стрелочных переводов проведены исследования различных вариантов экипажной части с целью выбора ее более рациональных характеристик. Было рекомендовано увеличение разбегов осей (у тепловоза уменьшается боковое рамное давление направляющих осей). Для усовершенствованной экипажной части тепловоза 2ТЭ121 при /? = 300 м коэффициент 1 (отношение бокового давления колеса на рельс к вертикальной нагрузке) получен более низким (1,7 вместо 1,86), скорость движения на пути с рельсами Р50 (6) 1840Щ увеличена более чем в 2 раза, При /? = 600 м для этого же пути возможно движение с’конструкционной скоростью.

Испытания тепловоза ТЭМ7 проводились с целью отработки перспективных мощных грузовых (и пассажирских) тепловозов.

Участок пути

Параметры

Я=0

Я=300 м

», км/ч 40 60 80 100 40 60 70
Ур. кН 16,7 16,7 24,8 28,5 29,4 34,3 37,3
кд 0,15 0,21 0,27 0,34 - 0,18 -
гк> g 0,11 0,18 0,24 0,38 0,1 0,15 0,2

В табл. 26 приведены некоторые показатели динамики и воздействия на путь тепловоза ТЭМ7.

Этот тепловоз прошел комплекс динамико-прочностных испытаний в несколько этапов, в том числе: со сниженным статическим прогибом буксовой ступени рессорного подвешивания (от 76 до 46 мм); с ножевыми шарнирами маятниковых опор вместо шаровых; с модернизированной схемой механизма передачи силы тяги. Показатели динамики тепловоза при движении в прямых участках пути (У?=0) удовлетворительные; ускорения главной рамы кузова не превышают рекомендуемых значений, боковое рамное усилие - значительно меньше, чем у других тепловозов (Кр^ ^28,5 кН) При движении в кривых участках пути (У?=300 м) наибольшие значения Кр и гк не превышали 30 кН и 0,28g.

Проводилась оценка проходимости тепловоза без саморасцепа с поездом, взаимных перемещений кузова, промежуточной рамы и тележки на сортировочной горке. Уклон ее надвижной части 18 %, спускной до 52% (проектные значения соответственно 8 и 45%). Саморасцепки не наблюдалось Взаимные перемещения концов промежуточной рамы относительно кузова достигают 90 мм (передний конец) и 46 мм (задний конец). Касаний элементов экипажной части не наблюдалось.

4. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ЭКИПАЖНЫХ ЧАСТЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ

Эффективность применения пневматического рессорного подвешивания | Экипажные части тепловозов | Анализ показателей надежности узлов экипажа в эксплуатации