Назначение устройств опоры рамы кузова на раму тележки

 

Опоры рамы кузова на раму тележки предназначены для выполнения следующих функций:

- Шарнирного соединения кузова и тележки. Позволяет тележкам поворачивать относительно кузова на определенный угол. Угол поворота тележки относительно кузова как правило не превышает 5 - 10 градусов;

- Передачи сил от кузова (рамы кузова) на тележку и обратно. При рассмотрении вопроса следует учитывать передачу сил в каждом направлении отдельно;

- Смягчение действия передаваемых усилий, как правило обеспечивается постановкой упругих элементов – пружина, резина, действие элементов также необходимо рассматривать для каждого направления в отдельности, при этом следует учесть, что смягчать необходимо только вредные силы – вертикальные и поперечные, тяговые и тормозные силы смягчению подвергаться не должны;

- Ограничения действия максимальных (критических) усилий на элемены этих устройств. Данная функция актуальна, так как действие критических сил на устройства может привести к их поломке (особенно пружин), а вследствие этого аварии, крушению самого локомотива. Кроме этого, например критический наклон кузова может привести к его опрокидыванию, поэтом данные устройства, как правило выполняют роль ограничителя перемещения кузова относительно тележки и наоборот;

- Возвращение механической системы в первоначальное положение после действия сил. При рассмотрении данного пункта следует учитывать как возвращение кузова относительно тележки, так и тележки относительно кузова (например при выходе тележки из кривой или наклона кузова после порыва ветра).

 

Устройство и основные схемы

 

1. Рама опирается на тележку одной опорой.

Эскиз	Обозначения	Выполняемые функции
	1. Пята	- центр поворота - передает ВСЕ силы во всех направлениях
2. Подпятник	То – же
3. Жесткий ограничитель	- ограничивает поперечные колебания кузова (боковую качку и т.п.)
4. Упругий ограничитель	То - же + смягчение действия этих сил
Ограничители ставятся одного из типа – либо жесткие, либо упругие

 

Достоинства	Недостатки	Последствия недостатков
- ПРОСТОТА конструкции	- сильный механический износ пяты и подпятника	Постоянный контроль, смазка, преждевременный выход из строя
- Отсутствие смягчения сил в плоскости перпендикулярной оси пути	жесткое воздействие сил на оборудование внутри кузова и путь.
- Отсутствие возвращающих устройств	Дополнительному износу колесных пар и т.д.
Маленькая устойчивость кузова (из-за) маленькой площади пяты	Опрокидывание кузова

 

Применение: ТЭ1, ТЭ2, ВЛ8, ВЛ23

 

2. Рама опирается на тележку через боковые опоры.

 

Эскиз	Обозначения	Выполняемые функции
	1. Шкворень	- Передача тяговых и тормозных сил (вдоль оси пути) - Центр поворота тележки
2. Шкворневое устройство	- Передача тяговых и тормозных сил при любом отклонении кузова и тележки - Центр поворота тележки
3. Возвращающее устройство	Возврат кузова при наклоне в плоскости перпендикулярной оси пути
4. Боковые опоры	- Передача вертикальных и поперечных сил (ТО - ЖЕ)
	Жесткие сферические	ТО - ЖЕ
	Упругие сферические	ТО - ЖЕ +Смягчение передаваемых сил
	Роликовые упругие	ТО - ЖЕ + Возврат тележки при выходе из кривой + Смягчение действия сил
	Жесткие плоские	Передача только вертикальных сил

 

- Сферическая поверхность боковых опор обеспечивает возможность наклона кузова как вдоль оси пути, так и поперек оси пути

- В роликовых опорах возврат тележки относительно кузова обеспечивается за счет возникновения дополнительных сил возникающих при набегании роликов на коническую поверхность.

На тележке устанавливается 2-е или 4-е боковые опоры одного типа.

 

Достоинства	Недостатки	Последствия недостатков
- Высокая устойчивость кузова (за счет разнесения опор)   - Разные элементы несут разные нагрузки	Сложность конструкции	Большое количество деталей снижает надежность устройства в целом, затруднение в техническом обслуживании и выявлении дефектов
Наличие трущихся поверхностей (пары – шкворень и шкворневое устройство, сферические опоры)	Необходимость постоянного технического обслуживания, смазки
При сферических опорах возврат в первоначальное положение только кузова относительно тележки	Дополнительный износ колесных пар

 

Применение: 2ТЭ10, 2ТЭ116, Электропоезда, ВЛ10 и ВЛ80 (первые четверти выпусков), ТЭМ2, ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС4Т.

 

 

3. Рама кузова опирается на раму тележки через две центральные маятниковые опоры.

Эскиз	Обозначения	Выполняемые функции
	1. Центральные маятниковые опоры	На каждой тележке устанавливают две центральные маятниковые опоры, располагая их вдоль оси пути. Передают все силы, являются центром поворота за счет смещения опор от вертикального направления
2. Резиновые амортизаторы	Уменьшают действие передаваемых сил
3. Возвращающее устройство	Возвращает маятниковые опоры в исходное состояние после выхода из кривой или действия боковых сил
4. Дополнительные боковые опоры	Повышают устойчивость кузова при больших поперечных воздействиях
5. Упорные угольники

 

Достоинства	Недостатки	Последствия недостатков
Отсутствие больших трущихся поверхностей	Сложность конструкции	Большое количество деталей снижает надежность устройства в целом
Наличие возвращающего устройства, обеспечивающего возврат и кузова и тележки в первоначальное положение	Неудобное расположение основных устройств	Затруднение в техническом обслуживании и выявлении дефектов
Высокая устойчивость кузова	Сложность разборки	Увеличение времени при разборке и сборке

 

Применение: ВЛ60, ТЭП60, ТЭП70 (с №1 по №7)

 

4. Рама кузова опирается на раму тележки через четыре боковые маятниковые опоры.

 

Эскиз	Обозначения	Выполняемые функции
	1. Боковые маятниковые опоры	Передают поперечные и вертикальные силы, смягчают передаваемые силы, возвращаю тележку после выхода из кривой
2. Шкворень	Передают тяговые и тормозные силы, центр поворота тележки
3. Шкворневое устройство	Обеспечивают передачу тяговых и тормозных сил при любом положении кузова относительно тележки и тележки относительно кузова
4. Возвращающее устройство	Возвращает кузов относительно тележки при прекращении действия поперечных и вертикальных сил
Ограничители вертикальных и поперечных перемещений кузова и тележки	Ограничивают действие сил на само устройство маятниковых опор.

 

Возврат тележки относительно кузова, при выходе из кривой, обеспечивается за счет смещения верхних витков пружин поперек ее оси.

Оси боковых маятниковых опор расположены под углом к поперечному направлению и стремятся в направлении к шкворню.

 

Достоинства	Недостатки	Последствия недостатков
Выполнение всех функций устройств опоры рамы кузова на раму тележки	Наличие трения скольжения в паре шкворень - шкворневое устройство	Необходимость постоянного технического обслуживания, смазки
Неудобное расположение устройств (с боку закрыто кузовом)	Затруднение в техническом обслуживании и выявлении дефектов. Увеличение времени при разборке и сборке
Маятниковые опоры работают на растяжение	Вероятен обрыв опор, требует установки специальных предохранительных устройств

 

Применение: ЧМЭ3Т, ВЛ10 и ВЛ80 (3/4 выпуска), ВЛ11

 

5. Рама кузова опирается на раму тележки с помощью комплекта пружин.

 

Эскиз	Обозначения	Выполняемые функции
	1. Комплект пружин	Передача вертикальных и поперечных сил, смягчение передаваемых сил, функции возвращающего устройства
2. Шкворень	Передача тяговых и тормозных сил, центр поворота тележки
3. Шкворневое устройство	Обеспечивают передачу тяговых и тормозных сил при любом положении кузова относительно тележки и тележки относительно кузова

 

Достоинства	Недостатки	Последствия недостатков
- Обеспечение всех функций; - Простота конструкции боковых опор	Наличие трущихся поверхностей в паре: шкворень – шкворневое устройство	Необходимость постоянного технического обслуживания, смазки
Необходимость подбора по жестким требованиям пружин, работающих в комплекте	Изменение характеристик устройств при неправильном подборе пружин (например в депо при изломе одной из пружин), вхождение кузова в резонанс, выход из габарита,

 

Применение: ТЭП70 (с № 8), ТЭП75, ТЭП80

 

6. Рама кузова опирается на раму тележки с помощью наклонных тяг.

 

 

Обозначения	Выполняемые функции
12 – наклонные тяги	Передают тяговые и тормозные силы
Вертикальные опоры	Передают вертикальные и боковые нагрузки

Наклонные тяги устраивают взамен шкворня и шкворневого устройства. Наклонные тяги имеют шарнирную упругую связь с рамой кузова, тележки и между собой. Обеспечивают передачу тяговых и тормозных сил. При передаче тяговых сил возникает дополнительная сила, которая догружает передние колесные пар, что увеличивает силу тяги электровоза на 10-15%

 

Применение: ВЛ15, ВЛ65, ВЛ85