Выбор конструкции экипажной части тепловоза

Экипажная часть тепловоза предназначена для размещения основного (силовой установки) и вспомогательного оборудования и его защиты от внешнего воздействия. Отдельные узлы экипажной части, например, тележки служат для создания (во взаимодействии с рельсами) силы тяги и передачи вертикальных нагрузок на рельсы и горизонтальных (тормозных, тяговых и направляющих) к вагонам поезда.

 Экипажная часть современных тепловозов состоит из следующих узлов:

- главная рама локомотива с автосцепками;

- кузов;

- кабина машиниста;

- тележки (ходовая часть экипажа).

Главная рама тепловоза является основанием для дизель-электрической (или дизель-гидравлической) установки. На ней также размещаются кузов, кабины машиниста и основная часть вспомогательного оборудования тепловоза.

Через главную раму передаются вертикальные нагрузки (от веса оборудования) на тележки локомотива, а также горизонтальные усилия с помощью автосцепок – к составу поезда.

Кузов с кабинами машиниста служит для внешнего ограждения и защиты от атмосферных воздействий основных узлов и агрегатов тепловоза, а также для создания необходимых условий работы локомотивной бригаде.

Тележки –это наиболее сложные и ответственные части экипажа тепловоза, непосредственно взаимодействующие с рельсовой колеей. Их часто называют ходовой частью локомотива. К основным узлам тележки относят: колесные пары, буксы, тяговый привод колесных пар, рессорное подвешивание, раму тележки, опорно-возвращающие устройства (ОВУ) и устройство передачи силы тяги на главную раму тепловоза (например, шкворень).

Структурная схема экипажной части тележечного тепловоза представлена на рисунке 2.1

 

Рисунок 2.1. Структурная схема экипажной части тележечного тепловоза

 

Главная рама тепловоза

 

Рама тепловоза — сварной конструкции. Предназначена для передачи тягового усилия, тормозных сил, динамических и ударных нагрузок, восприятия веса оборудования, размещаемого в кузове тепловоза. Рама тепловоза 2ТЭ10Л  представлена на рисунке 2.2.

Основным элементом рамы являются две хребтовые балки 4, выполненные из двутавровых балок №45а ГОСТ 8239 - 56, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами с поперечным сечением 18х340 мм. Наружный контур рамы выполнен из швеллера № 16 ГОСТ 8240 - 56. Концы балок в нижней части скреплены стяжными ящиками 6, прикрепленными заклепочным соединением и приваренными прерывистым швом к нижним усиливающим полосам хребтовых балок, а торцы хребтовых балок приварены к двум лобовым листам 7—переднему и заднему, в которые упираются буртами стяжные ящики.

 

Чтобы увеличить жесткость рамы, хребтовые балки по всей длине связаны поперечными перегородками толщиной 10—12 мм. Одновременно хребтовые балки соединены с обносным швеллером фигурными кронштейнами. Низ рамы между хребтовыми балкам, за исключением небольших районов в местах установки стяжных ящиков, покрыт листами толщиной 6—8 мм. На верхней части рамы устанавливают механизмы и агрегаты тепловоза, в середине рамы выполнен поддон для дизель-генератора.

   В передней части рамы имеется углубление для установки двухмашинного агрегата, а в задней — редуктора с гидромуфтой привода вентилятора холодильника. Остальные участки верхней части рамы покрыты листами

толщиной 8 — ­14 мм. В местах установки редукторов и тормозного компрессора верхние листы снизу усилены угольниками и швеллерами. Участки рамы между хребтовыми балками и обносным швеллером закрыты листами толщиной 4 мм.

 

В средней части между обносным швеллером и хребтовыми балками вварены аккумуляторные ящики 8. Здесь же к двутавровым балкам и нижним усиливающим полосам приварены кронштейны, по два с каждой стороны, для крепления топливного бака. На нижний настил рамы между хребтовыми балками уложены кондуиты, в которые затягиваются кабели. В нижней части на специальных утолщениях приварены два шкворня, на которые надеты и приварены прерывистым швом сменные шкворневые кольца. Вокруг каждого шкворня на диаметре 2730 мм расположена группа из четырех шаровых опор 3. Так как через эти восемь опор передается вес надтележечного строения, рама в этих местах имеет жесткие коробчатые усиления. В зоне передней и задней пары опор к обносному швеллеру приварены четыре опоры 1 под домкраты.

Стяжные ящики рамы тепловоза — задний и передний — различны по конструкции и представляют собой фасонные отливки, предназначенные для размещения в них фрикционного аппарата ударно-тяговых приборов. В отличие от заднего стяжного ящика передний дополнительно снабжен кронштейнами для крепления путеочистителя.

 

Все литые детали рамы тепловоза: стяжные ящики, шкворни, домкратные опоры — отлиты из стали 25ЛII (ГОСТ 977—65). Сменные шкворневые кольца выполнены из стали 50 (ГОСТ 1050—60) и термообработаны до твердости НВ 255—305. Двутавровые балки и усиливающие полосы изготовлены из стали ВСтЗсп (ГОСТ 380—71), все остальные детали —из стали БСтЗкп (ГОСТ 380—71).

Кузов тепловоза

Главная рама для кузова с несущей рамой рассчитывается на восприятие всех нагрузок независимо от степени участия в ее работе кузова.

Кузов тепловоза 2ТЭ10Л спроектирован на базе кузова с несущей рамой тепловоза ТЭЗ. Он состоит из пяти частей: глазной рамы, кабины машиниста, проставки, кузова над дизелем и холодильной камеры (рис. 2.3).

Кабина машиниста

Длина кабины 1800 мм, что обеспечивает выполнение типовых требований по технике безопасности и производственной санитарии по норме площади пола. Для кабины машиниста 2ТЭ10Л площадь пола кабины по наружным размерам кузова равна 5,5 м2.

 

Окна кабины машиниста выполнены из безосколочного стекла, обеспечивают хороший обзор. На передних смотровых стеклах установлены стеклоочистители снаружи и теневые щитки внутри кабины. Предусмотрен обогрев окон от вентиляционно-отопительного агрегата. Боковые окна — задвижные, снаружи имеются зеркала и поворотные предохранительные щитки из безосколочного стекла.

 

На тепловозе задняя стенка кабины машиниста имеет шумоизоляцию и одну дверь для выхода в дизельное помещение с хорошим уплотнением. Дверь имеет двойное остекление с воздушной прослойкой.

Под полом кабины установлен двухмашинный агрегат, для выемки которого в крыше кабины машиниста предусмотрен люк, а на крышке люка установлены два дефлектора. Дефлекторы обеспечивают проточную вентиляцию в летнее время года. Воздух захватывается дефлектором на ходу тепловоза заборными козырьками, выступающими над люком.

Чтобы снизить вибрацию и шум в кабине при прохождении стыков рельсов и от работающих дизеля и механизмов, кабина на главной раме установлена на десяти амортизаторах, а от проставки отделена по всему периметру резиновыми прокладками. Кабина и проставкасоединены болтами.

Кузов над дизелем

Основой кузова является каркас, состоящий из гнутых и катаных профилей. К каркасу снаружи приварены стальные листы (обшивка) толщиной 1,5—2,5 мм.

Кузов состоит из двух частей. Верхняя часть — съемная. Она включает часть боковых стенок с крышей. Нижняя часть — несъемная, приваривается к главной раме тепловоза. Горизонтальный разъем по боковой стенке расположен на высоте 1000 мм от главной рамы. При снятой верхней части кузова над дизелем обеспечивается удобный монтаж и демонтаж дизель-генератора и других узлов.

Проставка

В связи с тем что на тепловозе 2ТЭ10Л кабина машиниста отделена от главной рамы и кузова амортизаторами и резиновыми прокладками, привариваемая к главной раме часть кузова выполняет роль проставки. Проставкаизготовлена из стальных профилей, обшитых стальными листами. В проставке имеются двери для входа в тепловоз, установлены две высоковольтные камеры. На крыше есть люк для выемки компрессора, на котором установлен вентилятор дизельного помещения.

Холодильная камера

Холодильная камера своим основанием приваривается к раме тепловоза и состоит из двух частей: шахты холодильникаи второй части, образующей продолжение дизельного помещения в зоне между дизелем и шахтой холодильника.

В этой части кузова, кроме охлаждающего устройства, размещены: вспомогательные механизмы, резервуар противопожарной установки, санузел, бункера задних песочниц.

Холодильная камера и проставка служат для крепления и соединения остальных частей кузова и являются основными частями, придающими жесткость всему кузову в целом.

Тележка

Вес рамы и кузова тепловоза 2ТЭ10Л через восемь шаровых опор передается на две трехосные тележки (рис. 2.4), имеющие индивидуальный привод каждой колесной пары от тягового электродвигателя.

Тележки шкворневые имеют буксы челюстного типа, одноступенчатое рессорное подвешивание и опорно-осевую подвеску электродвигателей.

Рама тележки

Рама тележки (рис. 2.5.) состоит из двух боковин 9, которые соединены между собой двумя средними поперечными междурамными креплениями 1 (балками) и двумя концевыми балками 4. Средние поперечные балки в свою очередь соединены продольной шкворневой литой балкой 3 из стали марки 25ЛР. В центре шкворневой балки расточено гнездо под шкворень 2. Боковины коробчатого сечения сварены из стальных листов: двух вертикальных толщиной 10мм, верхнего и нижнего – 14мм. Верхний лист 5 в местах сопряжения со средними поперечными балками уширенный для удобства установки боковых опор. В боковину вварены литые буксовые челюсти 7, скрепленные внизу струнками 6. На плоскости челюстей, прилегающих к буксам, прикреплены электрозаклепками наличники 8 из марганцовистой износостойкой стали. Челюстные проемы перед установкой наличников механически обрабатываются на специальном фрезерном станке.

Средние поперечные балки 1 коробчатого сечения сварены из листов толщиной 8мм и соединены с боковинами стыковыми швами.

Концевые части нижних листов удлинены и образуют верхние опоры для пружин рессорного подвешивания. Снизу к балкам приварены литые кронштейны 10, 13 для навески тяговых электродвигателей. Сверху на средние поперечные балки установлена шкворневая балка, сваренная из стальных листов толщиной 10мм. В среднюю ее часть вварен подпятник 11 со сменной термообработанной втулкой 12, изготовленной из стали 50.

Концевые балки выполнены из швеллера №22. К торцам концевых балок приварены планки, которыми балки закрепляют к боковинам: со стороны автосцепки кузова – призонными болтами, с противоположной – сварными швами. Листы балок и боковины рамы изготовлены из мартеновской стали Ст3кп, а литые детали – из стали 20Л.

Букса

Корпус буксы 8 выполнен с передней крышкой 10 по типу корпуса буксы тепловоза ТЭЗ. В переднюю крышку вварена разделительная диафрагма 9, препятствующая проникновению консистентной смазки к узлу осевого упора. В нижней части крышки расположена ванна жидкой смазки для подпитки фитиля 16 осевого упора 12, разделительная диафрагма 9 с отбортовкой в сторону роликового подшипника. Для лучшего пополнения жидкой смазкой, что улучшает работу осевого упора, фитиль приклепан на пластинчатой пружине 15. При перемещениях оси фитиль или утопает в специальный паз осевого упора, или выступает из упора, обильно смазывая торцовую часть оси.

Корпус 8 буксы тепловоза 2ТЭ10Л отлит из стали 25ГП ГОСТ 977 – 65. По своей конструкции он приспособлен для размещения во внутренней части роликовых подшипников буксы. По торцам корпуса для крепления передней и задней крышек буксы выполнены четыре отверстия М22. На боковых его поверхностях имеются плоскости для приварки наличников. В верхней части корпуса в четырех зацепах расположена арка 4 буксы. Арка имеет в своей средней части щеки и отверстия для установки опор 5 балансира рессорного подвешивания.

Для смазки лобовых и боковых наличников в верхней части корпуса выполнены две масляные ванны с приваренными крышками масленок.

Перед монтажом буксы на шейку оси колесной пары к корпусу буксы с заднего торца четырьмя болтами М22х50 мм крепится задняя крышка 3. Для предотвращения ослабления болтов под их головки установлены пружинные шайбы.

 

В корпус буксы ставят два подшипника типа 30-32532 Л1М без внутренних колец. Между ними помещают наружное дистанционное кольцо 6. На шейку оси колесной пары надевают лабиринтовое кольцо 1 ив упор к его торцовой поверхности в горячем состоянии насаживают два внутренних кольца подшипников и между ними ставят дистанционное кольцо 7. Все эти детали стопорят кольцом 17.

Далее на шейку оси с помощью технологического распорного кольца устанавливают собранный корпус буксы. К корпусу крепят переднюю крышку 10, осевой упор с прикрепленным к нему фитилем на пружине, крышку 13 с пружиной 14. Под головки болтов, крепящих крышку осевого упора, ставят пружинные шайбы. Болты попарно шплинтуют отожженной проволокой.

Для предотвращения спадания буксы с шейки оси (при транспортировке колесной пары с буксами) на задней крышке двумя болтами М6х16 мм прикреплена планка 2, которая при перемещении буксы упирается в заплечик лабиринтового кольца.

Буксы крайних колесных пар тележки имеют и нерегулируемый упругий разбег. Для этого в буксах поставлены пружины 14.

2.3.3. Колесная пара.

Колесная пара тепловоза (рис. 2.7) состоит из оси 1, двух одинаковых центров 2 с напрессованными на них бандажами 3, закатанных бандажных колец 4 и зубчатого колеса 5. На ступицу зубчатого колеса в специальную выточку дополнительно запрессовано отбойное кольцо 7. С правой стороны оси в специальное центровое отверстие впрессована втулка 6 с квадратным отверстием.

Колесно-моторный блок.

   Колесно-моторный блок (рис. 2.8.) имеет опорно-осевую подвеску тягового электродвигателя 3.

Точка опоры тягового электродвигателя на раме выполнена в виде двух кронштейнов на остове, которые охватывают пружинный комплект 1, укрепленный на кронштейне рамы тележки. На конусный консольный конец вала якоря тягового электродвигателя напрессована шестерня 2, находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом колесной пары и передающая на нее крутящий момент. Шестерня и зубчатое колесо закрыты кожухом 7, который крепится болтами М42 в трех точках к остову тягового электродвигателя. От попадания пыли и влаги торец моторно-осевого подшипника со стороны коллектора тягового электродвигателя закрыт хомутом 6, который выполнен в виде двух полуколец, армированных войлоком. На наружные шейки оси колесной пары установлены две буксы 5.

Тепловозы 2ТЭ10Л начиная с 1970 г. оборудованы тяговыми электродвигателями ЭД107А с польстерной системой смазки.

Рессорное подвешивание.

 

   Рессорное подвешивание тепловоза 2ТЭ10Л (рис. 2.9.) включает рессорные и концевые узлы, соединенные балансирами. Нагрузка от рамы тележки на буксу через концевой узел передается посредством пружины 7, резинового амортизатора 8, расположенного между тарелкой 16 и подкладкой 19, подвески 18, соединенной валиком 17 с балансирами 1. Через рессорный узел нагрузка передается посредством резиновых амортизаторов 8, пружин 7 и рессоры 10, включенной последовательно пружинам с помощью двуплечего кронштейна 6 и валика 5. Пружины и резиновые амортизаторы фиксируются в раме тележек с помощью фиксаторов 9, выполненных заодно целое с тарелками 11 пружин. Рессора 10 опирается на валики 15 П-образных подвесок 2 через специальные опорные втулки 14, выступ которых входит в эллиптические отверстия в первом коренном листе рессоры. Подвески соединены валиками 13 с балансирами. Опираются балансиры на закаленные упоры, запрессованные в корпус буксы.