Одно из основных требований, предъявляемых к экипажной части тепловоза, — ее эксплуатационная надежность. Опыт эксплуатации тепловозов свидетельствует о надежной работе унифицированных тележек грузовых тепловозов 2ТЭ116: они не нуждаются в ремонте почти до 400 тыс. км пробега тепловоза, когда после 400-600 тыс. км пробега производится разборка экипажной части Современной тенденцией является сведение к минимуму те кущего ремонта тележек с тем, чтобы основной объем работ производился на ремонтных заводах МПС.
На основании данных систематического сбора, анализа и обобщения данных эксплуатации магистральных тепловозов всех серий и модификаций разрабатываются более совершенные конструкции узлов тепловозов. Однако еще имеются случаи появления неисправностей и внеплановых ремонтов узлов экипажа.
В целом по узлам тепловоза внеплановые ремонты распределяются следующим образом: дизель 40,1 %; вспомогательное оборудование 20,1 %, электрооборудование (в том числе ТЭД) 29,9%; экипаж 8,77%. Опыт эксплуатации показывает, что на долю экипажа приходится значительно меньшее число неисправностей по сравнению с другими узлами. Но, учитывая, что работа экипажной части в отличие от других узлов связана с безопасностью движения, число ее неисправностей следует непрерывно снижать, а в процессе эксплуатации выявлять ненадежные узлы и причины повреждений.
Для анализа надежности узлов экипажной части проведены обследования работы тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ10В в период их освоения.
В табл. 27 дано число ремонтируемых тепловозов (в % от общего числа) в зависимости от пробега.
В период эксплуатации проводится работа по выявлению и устранению конструктивных недостатков отдельных элементов оборудования тепловозов, внедряются мероприятия, направленные на повышение их надежности в эксплуатации. С этой целью осуществляется комплексная модернизация тепловозов 2ТЭ116: устанавливаются тяговые двигатели ЭД118А, упругая тяговая передача, улучшена конструкция гасителей колебаний, тормозной рычажной передачи и др.
Данные о повреждаемости узлов экипажной части и ТЭД приведены в табл. 28, из которой видно, что имеется несколько узлов повышенной повреждаемости: моторно-осевой подшипник, фрикционный демпфер, колесная пара, рычажная передача тормоза, подвеска носика ТЭД. На эти узлы (не считая ТЭД) приходится более 60 % повреждений. Для повышения их надежности осуществляются рассмотренные ниже конструктивные мероприятия.
Для моторно-осевых подшипников на тепловозах 2ТЭ116 и 2ТЭ10В применяют несколько вариантов смазочной системы. На
Таблица 27
Тепловоз | Пробег тепловозов от выпуска, тыс км | ||||||
до 1 00 | 1 00-200 | 200-300 | 300-400 | 400-500 | 500-600 | 600-700 | свыше 700 |
2ТЭ116
2ТЭ10В |
14 10 11 13 19,6 20,2 11,6 0,6 — 11,2 26,2 57,5 3,7 — — — |
Узел | Число ремонтов на 1 млн км пробега | Узел | Число ремонтов на 1 МЛН КМ пробега | ||
2ТЭ116 | 2ТЭ10В | 2ТЭ116 | 2ТЭ10В | ||
Экипажная часть | 23,17 | 9,5 | Тяговый двигатель | 6,99 | 18,4 |
Моторио-осевой подшипник | 2,19 | 3,37 | Выводы полюсов | 0,88 | 8,75 |
Фрикционный демпфер | 2,4 | 0,52 | Бандаж якоря | 0,24 | 1,92 |
Тяговый редуктор | — | 0,3 | Щеткодержатель | 0,35 | 1,22 |
Подвеска носика ТЭД | 2,62 | — | Полюсные болты | 0,13 | 2,45 |
Колесная пара | 6,17 | 3,45 | Обмотка возбуждения | — | 2,45 |
Рычажная передача Буксовый узел | 2,86 | 0,07 | Якорные подшипники | 0,19 | 0,3 |
двигателях ЭД107А установлены бронзовые вкладыши с гиперболической или корсетной расточкой рабочей поверхности. Повреждения этой конструкции МОП и шейки оси связаны главным образом с обводнением смазочного материала в зимнее время и потерей маслоподающей способности. Введение антифриза оказалось действенным мероприятием против обводнения смазочного материала в МОП, но при интенсивном попадании влаги антифриз разбавляется.
Значительная часть дефектов вызвана недостатками эксплуатации МОП (засаливание войлочных пакетов, нарушение установки польстерного механизма). На двигателях ЭД118А конструкция смазочной системы усовершенствована следующим образом [16]: увеличен объем и улучшена герметичность бака смазочной системы; расширен польстерный пакет, уменьшена высота подъема смазочного материала, увеличены опорная поверхность и жесткость вкладышей, применен новый профиль расточки рабочей поверхности вкладыша; в качестве смазывающего элемента применен каркасный войлок, имеющий более высокие маслоподающую способность и сопротивляемость поперечному изгибу от взаимодействия с шейкой оси; вместо роликов установлены направляющие пластинчатые пружины; упрощен монтаж польстера закреплением его на дне шапки и тем самым обеспечена возможность контроля за правильностью установки, состоянием и полнотой прилегания войлочного пакета к шейке оси; применена (в зимний период) смесь масла с антифризом; рабочие торцы вновь собранных пакетов пропитаны противозадирным раствором дисульфидмолибдена.
Для более значительного повышения надежности узла МОП на тепловозах устанавливают двигатели ЭД118А, оборудованные опытными вкладышами с заливкой баббитом Б83 и гиперболической расточкой рабочей поверхности. Эксплуатируются тепловозы 2ТЭ10В, оборудованные двигателями ЭД118АП, имеющими смазочную систему с постоянным уровнем. Осмотр МОП показал, что такая конструкция работоспособна, однако имеет некоторые недостатки (перетирание первого ряда нитей пряжной подбивки по поверхности прилегания к шейке оси, наволакивание баббита на кромку смазочного окна и фаску по верхнему разъему вкладышей; более интенсивное увеличение зазора на «масло» из-за повышенного износа баббитового слоя по сравнению с бронзовыми вкладышами и др.).
В настоящее время налажен серийный выпуск тепловозов с тяговыми двигателями ЭД118Б, имеющими циркуляционную смазочную систему МОП. Опыт длительной эксплуагации тепловозов с такими ТЭД показал, что смазочная система отличается высокой надежностью и удобством обслуживания
Фрикционные демпферы тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ10В в процессе эксплуатации имели ряд недостатков: смятие резьбы штока, обрыв кронштейнов по сварке, неравномерный износ накладок, задиры сферических опор, смятие резинометаллических элементов и др. В результате модернизации демпферов усилен кронштейн крепления штока к буксе, увеличен диаметр резьбы до 27 мм, введен контроль затяжки гайки штока. Для повышения надежности в эксплуатационных условиях проверяются различные конструкции демпфера, например конструкция фрикционного демпфера с двумя шарнирами ШС и шатунным приводом, с износостойкими накладками из асбокаучукового материала 140-42-70. Ведутся работы по доводке и внедрению ротационного и пневматического демпферов.
В тяговом редукторе упругая тяговая передача работает надежно — случаи внеплановых ремонтов отсутствуют. Однако в процессе ремонта выявляются некоторые неисправности: снятие преднатяга; выдавливание и кольцевой подрез резины; сползание резинометаллических элементов наружных втулок относительно пальцев на 1,5-2 мм; зазор упругого венца в поперечном направлении; ослабление заклепочного соединения защитных колец с фланцами; кольцевые выработки глубиной 0,2-2 мм на защитных кольцах от воздействия пальцев упорных (жестких) РМЭ; разработка отверстий фланцев; огранка роликов; рифление дорожек качения ступиц и др.
При ремонте после 400 тыс. км проводится полная переборка УСЗК, что также является трудоемкой операцией. По сроку службы зубьев венец УСЗК обеспечивает пробег до 2,2-2,5 млн. км, однако износ отверстий под упругие элементы, беговых дорожек ступиц, сопрягаемых деталей ограничивает возможный срок службы УСЗК. Для повышения долговечности резинометаллических элементов до межзаводского пробега тепловозов и снижения трудоемкости их замены разработаны безбуртовые металлические втулки, применение которых позволяет в 3-4 раза сократить время замены резинометаллических элементов, повысить их срок службы до 800 тыс. км. Разработана новая более совершенная кон струкдия УСЗК с упругими элементами без наружных металлических втулок из резины марки 7-В-14-1 повышенной жесткости. Ожидаемый ресурс новой конструкции без переборки — до 1 млн. км пробега.
В буксовом узле по поводкам и буксе отказов не было. В результате эксплуатации выявлены некоторые недостатки работы буксовых узлов, в том числе значительная остаточная деформация буксовых поводков. При поперечных разбегах колесной пары только одна пара поводков работает постоянно в одну сторону — от центра продольной оси пути. Букса не возвращается в исходное состояние. Наблюдается выпучивание букс наружу более 10 мм. Кроме того, поводки значительно перегружаются, так как рамное давление передается только одной парой. Конструкция буксового узла тепловозов 2ТЭ121 и ТЭП60 выгодно отличается от принятой на 2ТЭ116, так как упорный шариковый подшипник обеспечивает связь обеих букс и их центрирование относительно продольной оси тележки.
Буксовые роликовые подшипники работают надежно, однако лри освидетельствовании на текущих ремонтах часть их непригодна для дальнейшей эксплуатации ввиду коррозии, задиров и рисок дорожек качения, износа сепараторов, вмятин колец и роликов и других дефектов. Так, в одном из депо из 1000 роликовых подшипников было заменено по коррозии 5,5 % задирам и рискам 1 %.
Проведенные исследования деформаций корпуса буксы и распределения нагрузки по роликам показали необходимость его ужесточения корпуса путем увеличения толщины в нижней части до 25 мм, что обеспечивает более благоприятное распределение нагрузки по роликам. Усиленный корпус внедрен в серийное производство.
Проведена работа по уменьшению обводнения смазочного материала букс. Опыт эксплуатации показал, что при применении 4-камерных лабиринтов влага в буксах находится в пределах нормы, что свидетельствует о целесообразности внедрения более эффективного 4-камерного лабиринта по сравнению с 2-камерными. Четырехкамерные лабиринты прошли эксплуатационные испытания на тепловозах 2ТЭ116 и внедрены в серийное производство. Усиление корпуса буксы и применение 4-камерных лабиринтов позволили значительно улучшить условия работы буксовых подшипников и повысить их надежность без повреждений между плановыми ремонтами.
Колесная пара является одним из наиболее ответственных узлов экипажной части. Надежность локомотивных пар в основном определяется качеством металла, конструктивными особенностями, условиями эксплуатации, ремонта и технического ухода. Повреждения колесных пар в большинстве случаев связаны с нарушением профиля бандажа и уменьшением прочности соединения бандажа с колесным центром.
Повышенный износ гребней колесных пар чаще всего отмеча ется при конструктивных недостатках или неисправностях опорно-восстанавливающих устройств. Нарушение режимов торможения приводит к образованию на поверхности катания бандажей ползунов. С особенностями условий эксплуатации тепловозов связаны случаи ослабления и проворота бандажа. Постепенное уменьшение натяга бандажа происходит по мере его износа, раскатки, а также в результате коррозии сопрягаемых поверхностей и колесного центра.
Снижение величины натяга в результате нагрева бандажа при интенсивных торможениях способствует в определенных условиях относительному провороту колесного центра.
Наиболее тяжелые условия эксплуатации наблюдаются на Северной ж. д. Распределение повреждений (число случаев на 106 км) колесных пар тепловозов 2ТЭ10В, потребовавших смены или обточки бандажей на внеплановых ремонтах, показано ниже.
Ослабление или проворот бандажа…………….. 2,76
Ползун на поверхности катания……………….0,23
Раковины на бандажах………………….. 0,46
К наиболее распространенным дефектам колесных пар относится ослабление бандажа, в основном ввиду малого остаточного натяга и интенсивной контактной коррозии посадочных поверхностей бандажа и особенно колесного центра. Коррозия низкоуглеродистой стали (материал колесного центра — сталь 20Л или 25Л) особенно прогрессирует при низких температурах.
Постепенное уменьшение натяга происходит от раскатки бандажа по рельсу и в некоторой степени от давления тормозных колодок. На тепловозах 2ТЭ10В эти факторы усугубляются применением безгребневых колод, имеющих ширину на 40 % меньшую, чем у гребневых колодок. Подтверждением этого может служить большое различие между остаточными натягами бандажей со стороны гребня и в средней части их ширины у тепловозов 2ТЭ10В по сравнению с тепловозами 2ТЭ10Л.
Одним из способов повышения прочности посадки бандажа является увеличение сборочного натяга. В целях уменьшения коррозии в контакте бандажа с колесным центром необходим подбор соответствующих защитных покрытий.
⇐Экспериментальное определение показателей динамических качеств тепловозов | Экипажные части тепловозов | Пути улучшения тяговых свойств тепловозов⇒