Челюстная тележка ТЭМ2, М62.

Основными признаками, характеризующими тележки тепловозов первого поколения, являются челюстная связь букс с рамой тележки и сбалансированное рессорное подвешивание. Устройство тележек этого типа показано на (рис.6.). В раме 7 тележки размещены три колесно-моторных блока с колесными парами 5, тяговыми электродвигателями 3 и буксами 22. Буксы колесных пар связаны с рамой тележки специальными направляющими кронштейнами рамы, называемыми челюстями. Внизу для усиления челюсти связаны подбуксовыми струнками 23. Тяговые электродвигатели опираются одной стороной на оси колесных пар через моторно-осевые подшипники, а другой стороной — на раму тележки через пружинную подвеску. Такой способ подвески двигателя обычно называют опорно-осевым.

Рис.6. Челюстная тележка тепловоза со сбалансированным рессорным подвешиванием:

1 балка концевая: 2 песочная труба; 3 — тяговый электродвигатель; 4 - канал для подвода охлаждающего воздуха; 5 — колесная пара; 6 — гребнесмазыаатель; 7 — рама; 8 — балансир; 9 — масленка: 10- тормозная колодка: 11-резиновый амортизатор: 2-букса; 13-тормозной цилиндр; 11- подвеска рессоры 15- шкворневая балка: 16 - опора рамы; 17 — маслоуказатель: 18 — предохранительная скоба 19 листовая рессора: 20-винтовая стяжка тормозной тяги: 21 подвеска рессоры 22 - букса с пружинным упором; 23 - струнка: 24-пружина: 25 - резиновьій амортизатор; а -боковины рамы: б - поперечные балки

Тележка связана с главной рамой тепловоза жестким шкворнем, входящим в гнездо шкворневой балки 15. Масса кузова воспринимается четырьмя опорами 16.

Вертикальная нагрузка на колесные пары передается через одноступенчатое сбалансированное рессорное подвешивание, состоящее из листовых рессор 19 и винтовых пружин 24 с резиновыми амортизаторами 25, установленными последовательно. Нагрузка на упругие элементы передается в восьми точках рамы тележки: на четыре концевых и четыре рессорных комплекта. Концевой комплект состоит из пружины и кольцевого резинового амортизатора.

Рессорный комплект состоит с восьми листовой рессоры и двух винтовых пружин, установленные на двух плечом кронштейне, подвешенном с помощью валика на хомуте рессоры. Над каждой пружиной расположен резиновый амортизатор. Пружины с амортизаторами попарно работают последовательно с рессорой. Нагрузка от концевых пружин и рессор передается с помощью подвесок 14 на концы двух балансиров 8, которые в свою очередь нагружают колесную пару.

Тормозное оборудование тележки состоит из двух тормозных цилиндров диаметром 254мм (10"), рычажной передачи и односекционных гребневых тормозных колодок. Нажатие колодок одностороннее.

Тележка тепловоза 2ТЭ116.

Бесчелюстная тележка с индивидуальным рессорным подвешиванием. Тележки тепловозов 2ТЭ116 (рис.7.) в конструктивном исполнении многих узлов имеют значительные отличия от тележек тепловозов первого поколения. Характерными отличительными признаками этих тележек являются отсутствие челюстной связи букс с рамой тележки и применение индивидуального рессорного подвешивания. Поэтому эти тележки обычно называют бесчелюстными с индивидуальным рессорным подвешиваниием. У этих тележек челюстная связь букс с рамой заменена поводковой. Поводки 7 имеют резинометаллические амортизаторы, через которые они соединены с буксой 4 и рамой тележки 5. Взаимные перемещения колесной пары и рамы тележки происходят за счет деформации резиновых элементов. Это позволяет исключить из конструкции тележки быстро изнашивающиеся наличники рамы и букс, которые в эксплуатации требовали значительных затрат на их обслуживание и замену.

Вместо сбалансированного рессорного подвешивания на новых тележках применено индивидуальное для каждой оси подвешивание, состоящее из одних винтовых пружин. Нагрузка на каждую колесную пару передается через четыре пружинных комплекта 6, установленных на опорных кронштейнах букс. Каждый комплект состоит из двух или трех пружин, вставленных друг в друга. Такая схема подвешивания максимально упростила конструкцию тележки и уменьшила эксплуатационные расходы на ее обслуживание и ремонт, так как в ней исключены все шарнирные соединения (в рессорном подвешивании челюстной тележки таких соединений 48). В винтовых пружинах отсутствует внутреннее трение. Поэтому во избежание резонансных явлений в тележках применены фрикционные гасители колебаний (демпферы) 3, устанавливаемые между буксами и рамой тележки. Сила трения между трущимися накладками подвижного штока и корпуса демпфера регулируется затяжкой пружины.

Достоинством бесчелюстных тележек является упругая связь с кузовом, обеспечиваемая подвижным шкворневым устройством 14 с горизонтальными пружинами и четырьмя резино-роликовыми опорами, через которые кузов опирается на тележку. Упругое соединение позволяет перемещаться в поперечном направлении относительно тележки за счет сдвига резины опор и сжатия пружины шкворневого устройства. Упругое соединение тележек с кузовом улучшает горизонтальную динамику тепловоза. Расположение шкворня за средней осью тележки несколько снижает боковое усилие на рельс направляющей колесной пары.

Резино-роликовые опоры расположены в боковинах рамы несимметрично относительно шкворня. Опоры развернуты вдоль радиусов установки, и ролики перекатываются по наклонным поверхностям только при повороте тележки, а относ кузова происходит за счет наклона опор при работе резины на сдвиг. Тяговые электродвигатели имеют опорно-осевое подвешивание и в тележке располагаются носиками в одну сторону («гуськом»).

Рис.7. Общий вид бесчелюстной тележки тепловозов 2ТЭ116:

1 — тормозной цилиндр; 2 — воздухопровод; 3 — демпфер; 4 — букса; 5 — рама; 6 — пружина; 7 — поводок; 8 — рычаг подвески тормозных колодок; 9 — песко подающая труба; 10 — колесная пара; 11 — электродвигатель; 12 — опора; 13 — масленка; 14 — шкворневое устройство; 15 — кожух тягового редуктора; а, б — кронштейны крепления буксовых поводков; в, ж — концевые балки; г — боковина; д — средние поперечные балки; е — шкворневая балка; з - кронштейн подвески двигателя.

 

Вместо жестких зубчатых колес в тяговом приводе применены упругие самоустанавливающиеся зубчатые колеса с резинометаллическими элементами, позволяющие снизить уровень динамических нагрузок в приводе и улучшить распределение нагрузки по длине зубьев.

Моторно-осевые подшипники имеют так называемую гиперболическую расточку вкладышей и усовершенствованный уширенный польстер для смазывания оси.

В буксах вместо бронзовых осевых упоров скольжения применены небольшие по размерам и надежные упорные шарикоподшипники. Это позволило исключить жидкую смазку в буксах и лабиринтные уплотнения, сократить расходы на ремонт и эксплуатацию.

Тормозное оборудование тележки включает шесть тормозных цилиндров диаметром 10,2см (4"), индивидуальную рычажную передачу с двусторонним нажатием колодок, чугунные тормозные колодки. Ручной тормоз действует на два колеса каждой тележки.

 

4 тема. Колесные пары

Колесные пары находятся в непосредственном взаимодействии с рельсовым путем и жестко воспринимают удары от него из-за неровностей в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Особенно велико это воздействие при высоких скоростях движения, при проходе рельсовых стыков и кривых.

Конструкция колесных пар тепловозов в основном определяется способом передачи вращающего момента от тяговых электродвигателей к оси колесной пары.

При опорно-осевом подвешивании тяговых электродвигателей (Рис.8.) 2ТЭ116, М62  детали колесных пар в основном унифицированы. Унифицированная колесная пара состоит из оси 9 и двух колесных центров 5 (литых или штампованных) с надетыми на них бандажами 4. Бандажи удерживаются на центрах за счет сил трения между соприкасающимися поверхностями; для дополнительного крепления в пазы бандажей заведены бандажные кольца из специального стального проката. Для передачи вращающего момента от тягового двигателя к колесной паре на ось насажено зубчатое колесо 8.

Колесные пары тепловозов с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей (тепловозы ТЭП70) отличаются от унифицированных колесных пар отсутствием жестко посаженного на ось зубчатого колеса.

Устройство колесной пары тепловоза ТЭП70 последних выпусков представлено на рис.9. На ось 1 насажены колесные центры 2, из которых один (левый) имеет выгнутый наружу диск для размещения муфты привода, а второй (правый) — прямой с четырьмя пальцами 16, запрессованными в приливы центра.

Оси колесных пар изготовлены из осевых заготовок получаемых, из слитков мартеновской стали ГОСТ 4728-59. При опорно-рамном подвешивании двигателей ось в средней части менее нагружена, поэтому ее диаметр в этой части несколько уменьшен и для облегчения она выполнена со сквозными отверстиями. В торцах осей с обеих сторон расточены отверстия диаметром 80мм для запрессовки в них втулок с квадратным отверстием для хвостовика привода скоростемера. Наличие таких втулок во всех осях делает их взаимозаменяемыми. На поясок, примыкающий к торцу оси, у унифицированной колесной пары наносятся знаки и клейма, содержащие номер завода-изготовителя, дату изготовления (год и месяц), номер плавок и порядковый номер оси, а также приемочные клейма ОТК. завода-изготовителя и приемщика. Колесные центры. Центры могут быть литыми или катаными. Катаные центры легче литых на 42 кг. Изготовляют колесные центры из стали повышенного качества 25ЛП1. Бандажи колесных пар тепловозов изготавливают из раскисленной мартеновской стали с содержанием углерода не выше 0,65%- с добавлением лигированых металлов.

Зубчатые колеса. На тепловозах вращающий момент от тягового двигателя к колесной паре передается односторонним зубчатым редуктором, находящимся на оси между колесами. Для смены зубчатого колеса требуется расформирование колесной пары, поэтому его долговечность должна быть больше или равна долговечности оси, т. е. определяется пробегом тепловоза в 2,5—3 млн. км. В связи с этим к материалу и качеству изготовления зубчатых колес предъявляются высокие требования. Они изготовляются, из легированной стали 45ХН, а шестерни двигателей - высоколегированной стали 20ХНЗА.

Зубчатые колеса тягового редуктора имеют прямые зубья. Зубчатые колеса тяговых редукторов у всех тепловозов выполняют с модулем зацепления, равным 10мм (модуль зацепления показывает, сколько миллиметров диаметра колеса приходится на один зуб). Применяемые ранее на тепловозах 2ТЭ10Л и ТЭМ2 зубчатые колеса с модулем зацепления, равным 11мм, имели незначительный срок службы из-за повышенного износа зубьев.

Поверхностное упрочнение зубьев значительно повышает их износостойкость.

    

Рис.8.Колесная пара тепловоза2ТЭ116.                                Рис.9. Колесная пара тепловоза ТЭП70.

4-бандаж; 5-Колесный центр; 8-зубчатый венец; 9-ось;                               

Упругое самоустанавливающееся зубчатое колесо. Одним из серьезных конструктивных мероприятий, направленных на увеличение срока службы зубчатых колес, является применение в них резинометаллических упругих элементов. Все грузовые тепловозы оборудуются упругими самоустанавливающимися зубчатыми колесами (УСЗК).

 

Формирование колесных пар.

При формировании колесных пар применяют холодный и горячий способы соединения деталей.

При холодном способе колесный центр напрессовывается на ось гидравлическим прессом. Натяг, обеспечивающий нормальное усилие запрессовки, должен быть от 0,2 до 0,26мм.

Тепловой способ применяется преимущественно для посадки зубчатого колеса на ось и бандажей на колесные центры. На некоторых заводах этим способом формируется вся колесная пара.

При тепловом способе посадки колесного центра на ось натяг между центром и осью должен составлять 0,16—0,22 мм. Ступицу центра нагревают до температуры 250—280°С током промышленной частоты с напряжением 380/220 В. При нагреве диаметр ступицы увеличивается на 0,5—0,6 мм. что позволяет произвести посадку центра на ось.

Зубчатое колесо нагревается до температуры 170—200 °С.

Упругое зубчатое колесо нагревают не выше 170°С для предотвращения разрушения резиновых элементов. Контроль температуры осуществляется термопарами.

Посадку лабиринтного кольца и внутренних колец роликовых подшипников букс на шейки оси производят тепловым способом с предварительным нагревом колец в масле до температуры 100—120 °С.

У ТЭП70 фланцы привода насаживают на полый вал после нагрева до температуры 120— 150°С. Каждый привод фиксируется на валу четырьмя штифтами.

Зубчатый венец закрепляется на фланце полого вала также тепловым способом с нагревом его до 200°С и дополнительно укрепляется призонными болтами.

Бандаж нагревают в специальном индукционном горне до температуры 250—320"С, после чего обвод центра заводят в нагретый бандаж до упора в бурт. В наклонном вырезе бандажа устанавливают укрепляющее кольцо с таким расчетом, чтобы концы его были плотно пригнаны друг к другу. Заключительной операцией насадки бандажа на колесный центр является обжатие заведенного в паз кольца на специальном станке при помощи обжимного ролика. Обжатие кольца можно выполнять с помощью специальной обжимки пневматическим молотом. Посадка бандажей считается удовлетворительной, если после естественного остывания при остукивании бандажа молотком по кругу катания будет издаваться чистый металлический звук.

Формирование колесной пары тепловым способом имеет целый ряд преимуществ перед прессовым (холодным) способом. При тепловом способе можно нанести антикоррозионное покрытие на сопрягаемые поверхности, повысить прочность соединения оси с колесными центрами при уменьшенных натягах, уменьшить технологический брак и трудоемкость формирования.

Неисправности колесных пар.

В эксплуатации возможны следующие неисправности колесных пар: износ бандажей по кругу катания и гребня, выщербины и раковины на поверхности катания бандажей, ослабление посадки бандажа на колесном центре, ослабление бандажного кольца в пазу бандажа, трещины и излом бандажей, трещины в оси, износ моторно-осевых шеек, повреждение зубчатого колеса, ослабление пальцев привода на колесном центре, ослабление посадки фланцев привода на полом валу и трещины по сварке, забоины и наклеп оси полым валом из-за нарушения его центровки и некоторые другие.

Нередки случаи появления на поверхности катания бандажей ползунов и выбоин в результате заклинивания колесных пар при неправильном торможении, изломе зубьев тяговой передачи, разрушении якорных и буксовых подшипников. Длительные режимы торможения при большом усилии прижатия колодок разогревают бандажи до высокой температуры, а резкое охлаждение приводит к появлению на бандаже мелких закалочных трещин.

Ослабление бандажа и его проворот могут произойти из-за недостаточного натяга при посадке на колесный центр или из-за нарушения режимов торможения (торможение с сильным разогревом бандажей, отпуск тормозов и снова резкое торможение).

Трещины в оси колесной пары могут возникать в местах переходов от одного сечения к другому из-за нарушения плавности переходов при обработке, в местах посадки внутренних колец роликоподшипников и колесных центров, в шейках моторно-осевых подшипников. Эти места являются зонами повышенной концентрации напряжений. Трещины в шейках моторно-осевых подшипников появляются, как правило, при сильном нагреве подшипников из-за отсутствия смазки. Особенно опасно в таких случаях резкое охлаждение подшипников водой или снегом.

Бандажи обтачивают на специальных станках с выкаткой и без выкатки колесных пар из-под тепловоза. При ремонте ТР-3 бандажи обтачивают на колесно-токарных станках, снабженных гидрокопировальным устройством. В условиях депо прокат бандажей без выкатки колесных пар устраняют на специальных колесно-фрезер-ных станках К.Ж-20 с наборной фрезой. Станок располагают в специальной канаве со съемными рельсовыми вставками.

Изношенную поверхность гребня восстанавливают электронаплавкой. Наплавка изношенных гребней позволяет примерно в полтора раза сократить снятие металла с бандажа при его обработке для получения нормального профиля и продлить срок службы бандажа. Выбоины (ползуны) на поверхности катания бандажа устраняют обточкой или электронаплавкой (для пассажирских тепловозов на плавку производить не разрешается) После механической обработки бандаж тщательно осматривают и дефектоскопируют.

Задиры на шейках оси устраняют обточкой и шлифовкой с последующей накаткой. Уменьшение диаметра шеек оси под моторно-осевые подшипники допускается не более 12 мм, а полого вала — не более 5 мм. Продольные трещины на полом валу в любом его месте, задиры глубиной до 0,5 мм зачищают с плавным переходом на поверхность. Глубину ползуна измерять абсолютным шаблоном. При отсутствии шаблона допускается на остановках в пути следования глубину ползуна определять по его длине по следующим данным: см. таблицу1

Диаметр колес по кругу катания	Длина ползуна при его глубине
	0,5	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1250	50	71	100	122	141	158	173	186	199	211	223	233	244
1220	49	70	99	121	139	156	171	184	197	209	220	231	241
1050	46	65	92	112	129	145	158	171	183	194	204	214	223
950	44	62	87	107	123	137	151	162	174	184	194	203	212

Буксы

Через буксы вес тепловоза переда­ется на оси колесных пар, кроме того, буксы участвуют в передаче тяговых и тормозных усилий от колесных пар на раму тележки. Служат для передачи нагрузки от подрессоренных масс кузова и тележек на шейки осей колесных пар. На локомотивах применяют исключительно роликовые буксы, состоящие из наружного (с буртами) и безбуртового внутреннего колец, роликов и латунного сепаратора.

Сепаратор служит для дистанционного распределения роликов по периметру подшипника. Для смазывания роликовых подшипников применяется консистентная смазка.

Общее количество смазки, заправляемой в буксу, 3кг. Различаются буксы способом восприятия роликами вертикальных нагрузок, способами передачи тяговых усилий к раме тележки и усилий, возникающих между колесными парами и тележкой в поперечном направлении.

 На тепловозах применяются два основных типа буксовых устройств: челюстные, с направляющими в раме тележки, и поводковые (бесчелюстные).

Челюстные буксы (рис.10.) применяются на тепловозах  ТЭМ2, М62 и др. буксы имеют стальной литой корпус, две плоские стороны которого служат в качестве направляющих в буксовых челюстях рамы тележки. Для передачи осевых усилий к раме тележки на боковых поверхностях буксы выполнены приливы, к которым через приваренные подкладки прикреплены винтами сменные наличники. К боковым поверхностям буксы также приварены наличники из износостойкой стали. К наличникам поступает масло из ванн, находящихся в верхней части корпуса

Рис.10. Челюстная букса тепловоза:

1 — лабиринтное уплотнение; 2 — задняя крышка; 3 — корпус; 4, 7— роликовые подшипники; 5, 6 — дистанционные кольца; 8 — передняя крышка; 9 — шайба; 10 — гайка; 11 — осевой упор; 12 — фитиль; 13 — упорный бурт; 14 — боковой наличник; 15 — масленка

 

Средние оси имеют жесткие упоры, и букса может свободно перемещаться на оси на ±14 мм от среднего положения. Это перемещение обеспечивается за счет зазоров между упором и торцом оси, а также между дном кольцевой выточки в задней крышке и лабиринтным кольцом. При этом ролики подшипников проскальзывают в осевом направлении по внутренним кольцам подшипников. Осевой упор смазывается дизельным маслом, заливаемым в полость, ограниченную задней крышкой и перегородкой в буксе. Уровень масла определяется нижней кромкой заправочного отверстия.