Опорно-возвращаюшее устройство и устройство для передачи силы тяги
Опорно-возвращающее устройство тепловоза воспринимает массу всего надтележечного строения, обеспечивает устойчивое положение тележки под тепловозом при его движении, а также плавное вписывание в кривые и создание необходимых усилий, возвращающих кузов тепловоза в первоначальное положение при перемещении его относительно тележек при движении в кривых.
Взаимное расположение опор главной рамы и опор тележки показано на рис. 206. Для равенства нагрузок от колесных пар тележек на рельсы передние опоры расположены вокруг шкворня на радиусе 1632 мм, задние — на радиусе 1232 мм. Надтележечное строение тепловоза опирается на раму тележки через четыре комбинированные опоры (рис. 207), состоящие каждая из двух ступеней: нижняя жесткая ступень — роликовая опора качения, верхняя упругая — блок, содержащий семь резинометаллических элементов (РМЭ).
Литой корпус 1 роликовой опоры установлен на боковине рамы тележки по касательной к радиусу ее поворота, обеспечивая поворот тележки на опорах качения нижней опорной плиты 2. Ролики 3 связаны между собой обоймами и вращаются в неметаллических втулках 4, которые являются подшипниками для роликов. Вся подвижная система опоры: ролики с обоймами, верхняя опорная плита 6 при перемещениях направляются приваренными к боковым стенкам корпуса износостойкими накладками 5, изготовленными из стали 65Г. На поверхности качения роликов и опорных плит возникают высокие контактные напряжения, поэтому ролики изготовлены из стали 40Х и закалены на глубину 1,5-3 мм до твердости НРХ 54-60. Опорные плиты предварительно цементируют, затем их поверхность закаливают до твердости не менее НРХ 56.
Рис 206 Расположение опор на раме тележки 1 — комбинированная опора, 2 — шкворневой узел, А — поло жение средней колесной пары относительно шкворня
Поверхности качения опорных плит выполнены наклонными: угол наклона составляет 2 °. На прямом участке пути ролики занимают среднее положение между наклонными плоскостями. При повороте тележки относительно кузова ролики накатываются на наклонные поверхности опор. При этом возникают горизонтальные силы, создающие на радиусе опор возвращающий момент. Кроме возвращающих сил, при повороте тележек в опоре возникают силы трения и момент сил трения, который способствует уменьшению колебаний виляния тележек.
Упругая ступень комбинированной опоры содержит семь упругих элементов 11, расположенных между опорным кольцом 9 роликового устройства на тележке и опорным кольцом 12 на кузове тепловоза. Упругий комплект ограничен коническим стаканом 14 с обеспечением зазора А, превышающего максимальный размер относа кузова, который происходит при прохождении тепловозом кривой радиусом 125 мм. Упругий элемент 11 представляет собой резиновую шайбу, привулканизированную к стальным пластинам, имеющим выштампованные кольцевые зацепы 10 для исключения поперечного сдвига элементов в комплекте и в соединениях с опорными плитами. Материал упругих элементов — резина 7-ИРП-1347, твердость 47-57 условных единиц. Каждый комплект РМЭ комбинированной опоры подвергается стендовой тарировке по определению его высоты (размера К) под нагрузкой с учетом динамической нагрузки, равной 140 кН, а также проверке качества изготовления РМЭ. В пределах тележки отклонение по высоте комплектов допускается не более 1 мм и обеспечивается установкой регулировочных прокладок 13 под опорную часть кузова.
Рис 207 Комбинированная опора
1 — корпус роликовой опоры, 2, 6 — нижняя и верхняя опорные пли ты, 3 — ролик, 4 — втулка, 5 — нз иосостойкая накладка, 7 — крышка, 8 — болт, 9, 12 — опорные кольца, 10 — кольцевой зацец стальной пластины, 11 — упругий элемент, 13 — регулировочные прокладки, 14 — конический стакан, 15, 16 — хомуты, 17 — чехол, 18 — пробка, 19 — обойма, 20 — сливная пробка, 21 — рама тележкн, К — высота резинометаллического комплекта
Внутреннюю полость роликовой опоры заполняют осевым маслом. Масло в опору заливают через пробку 18, а слив масла и промывка опоры производятся через пробку 20. Роликовая опора закрыта крышкой 7, которая предохраняет от выброса масла из опоры ее подвижной системой. Для предотвращения попадания в комбинированную опору посторонних предметов, атмосферных осадков она закрыта чехлом 17, закрепленным на корпусе роликовой опоры и защитном кольце кузова хомутами 15 и 16.
Характеристика комбинированной опоры
- Нагрузка на опору, кН……………140
- Тип опоры………………. комбинированная двухступенчатая; упругий комплект РМЭ и роликовая опора
- Упругий комплект РМЭ, шт…………..7
- Вертикальная жесткость комплекта РМЭ, Н/м…….55
- Горизонтальная жесткость комплекта РМЭ, Н/м……2
- Предельный сдвиг комплекта РМЭ, мм………±45
- Ход роликовой опоры, мм……………±80
- Угол наклона поверхностей качения роликов……. 2°
- Габаритные размеры комбинированной опоры, мм….. 480X460X450
- Масса опоры, кг……………..150
Каждая комбинированная опора по отношению к центру поворота тележки установлена так, что роликовой частью обеспечивается поворот тележки и возвращающий момент, а поперечное перемещение кузова (относ) достигается за счет поперечного сдвига каждого комплекта РМЭ. Упругое опира-ние кузова позволяет получить дополнительный прогиб до 20 мм в рессорном подвешивании тепловоза и тем самым улучшить динамико-прочностные показатели ходовых частей экипажа тепловоза.
Сила тяги с тележки на кузов передается шкворневым устройством с поперечной свободно-упругой подвижностью ±40 мм для улучшения условий вписывания и показателей горизонтальной динамики при движении тепловоза, а также для уменьшения рамных усилий на рельс и обратного воздействия массы тележки на кузов. Шкворень также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости.
Шкворень 8 (рис. 208) приварен к главной раме тепловоза 3. При установке надтележечного строения тепловоза на тележки нижняя часть шкворня с приваренной стальной втулкой 9 входит по легкоходовой посадке во втулку 7 ползуна 6. На пяти поверхностях ползуна (на нижнем основании, поверхностях, перпендикулярных и параллельных оси тележки) приварены планки 5, 12, 16, изготовленные из стали 60Г и термообработанные. Ползун вмонтирован в гнездо литой шкворневой балки 13 рамы тележки. На внутренних поверхностях гнезда шкворневой балки пенпендикулярно к продольной оси тележки и днищу приварены планки 14 и 15, также изготовленные из стали 60Г и термообработанные, между которыми установлен ползун (с зазором 0,14-1,42 мм), перемещающийся в гнезде в поперечном направлении на 40 мм в каждую сторону.
Рис 208 Шкворневой узел а — поперечный разрез, б — продольный разрез по оси тележ ки, 1 — стакан, 2- пружина, 3 — рама тепловоза, 4 — упор, 5, 12, 14. 15 16- планкн, 6 — ползун, 7-втулка ползуна, 8 — шкворень, 9 — втулка шкворня, 10 — подвижная крышка, 11 — неподвижная крышка, 13-шкворневая балка, 17-втулка упора, 18 — пробка, А — ось шкорня
При поперечном перемещении шкворня ползун упирается в упор 4, который передвигается во втулке 17, запрессованной в гнездо, и через свой бурт сжимает пружину 2. Пружина установлена в боковом цилиндрическом стакане 1, закрепленном снаружи гнезда шкворневой балки. На противоположной стороне гнезда шкворневой балки расположено аналогичное упорно-возвращающее шкворневое устройство.
Для проведения поперечной расцентровки кузова относительно тележек, необходимой при взвешивании и определении нагрузки по осям тепловоза, на торцах стаканов 1 предусмотрены отверстия с резьбой М36, через которые с помощью технологических болтов устанавливают ползун 6 вместе с кузовом в центральное положение. После взвешивания технологические болты снимают, а отверстия в стаканах закрывают пробками 18.
Гнездо шкворневой балки заполняют осевым маслом и закрывают сверху неподвижной крышкой 11, имеющей четыре направляющих кронштейна, в которых перемещается подвижная крышка 10. Уровень масла контролируют по уровню в масленке на трубе, подводящей смазку.
Конструкция шкворневого узла позволяет при вписывании тележки тепловоза в кривой участок пути перемещаться шкворню на 40 мм в одну и другую сторону в поперечном направлении, из которых при перемещениях до 20 мм возвращающий эффект создается только за счет поперечного сдвига комплектов резинометаллических элементов комбинированных опор, а дальше он увеличивается за счет включения в работу пружин шкворневого узла. При перемещении шкворня на 40 мм (сжатие пружин на 20 мм) возвращающее усилие пружин равно 80 кН.
При такой поперечной шкворневой связи кузова с тележками в сочетании с комбинированными опорами, а также упругой связью колесных пар с тележками достигается уменьшение рамных усилий на рельс и обратного воздействия масс тележек на кузов по сравнению с тепловозами (ТЭЗ, 2ТЭ10Л) с жесткими опорами и не имеющими свободно-упругого разделения масс кузова и тележек. В результате проведенных динамических испытаний и испытаний по воздействию на путь были получены:
максимальный коэффициент горизонтальной динамики 0,26, который по условиям устойчивости поперечному сдвигу рельсошпальной решетки на щебеночном балласте должен быть не более 0,4;
наибольший коэффициент вертикальной динамики 0,3, что меньше допустимого значения (0,35) для новых локомотивов;
напряжения и сжатия от воздействия ходовой экипажной части на рельсовые элементы стрелочных переводов Р50 марки 1111-на уровне допустимых, а в стрелочных переводах Р65 1111 и Р75 1111 даже при скорости 50 км/ч ниже допустимых и только выше допустимых кромочные напряжения в элементах стрелочного перевода Р50 1 19.
По результатам испытаний были установлены скорости движения тепловоза по стрелочным переводам различных типов по прямому направлению до 100 км/ч и по боковому — до 40 км/ч. В стрелочном переводе Р50 119 также разрешено движение тепловоза по боковому направлению со скоростью до 40 км/ч, так как при этой скорости получены кромочные напряжения выше допустимых на 10 %, по деформации — на уровне, не приводящем к быстрому накоплению остаточных деформаций. Кроме того, при эксплуатационных испытаниях установлено, что при прохождении переводной кривой перевода Р50 119 с прокатом бандажей около 2 мм уменьшаются кромочные напряжения на 20 %, а отжатия примерно на 50 %, чем у колесных пар без проката.
Рессорное подвешивание тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М | Тепловоз 2ТЭ10М и 3ТЭ10М | Рычажная передача тормоза тележки тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М