Развеска оборудования локомотива

Развеска позволяет определить положение центра тяжести верхнего (надтележечного) строения локомотива и распределение нагрузок по его тележкам и (или) колесным парам.

При выполнении развески проектируемого тепловоза можно ограничиться выбором наиболее крупных по весогабаритным характеристикам узлов, составляющих верхнее строение локомотива. К числу таких узлов относятся: дизель, тяговый генератор и выпрямительная установка (или гидродинамическая передача), кузов с кабинами машиниста, главная рама и вспомогательные механизмы, перечисленные в разделе 3.1.

При определении весогабаритных характеристик основных узлов и оборудования следует ориентироваться на аналогичные параметры тепловоза-прототипа.

В таблице 1 приведены весовые характеристики основных узлов и оборудования основных серий отечественных магистральных и маневровых локомотивов.

Для выполнения развески используется схема (эскиз) первоначального расположения узлов и оборудования, т.е. ранее выполненная компоновка (см. рис.5).

Может быть рекомендована следующая последовательность выполнения развески проектируемого тепловоза:

- вес каждого i -го узла представляется в виде вектора силы тяжести приложенного в его центре тяжести и обозначается G_i;

- ось моментов Z (см. рис. 5) совмещается с осью передней автосцепки тепловоза; ось Х – с головками рельсов колеи;

- на схеме компоновки отмечаются расстояния от векторов сил тяжести узлов G_i до оси моментов Z и обозначаются l_i; желательно, чтобы, например, величине G₅ соответствовало расстояние l₅ и т.д.;

-составляется весовая ведомость тепловоза, которую желательно представить в табличной форме, аналогичной таблице 2, с помощью которой определяются вес верхнего строения тепловоза _i и суммарный момент сил тяжести _i;

 

 

 

- определяется координата Х_цт центра тяжести верхнего строения тепловоза по следующей формуле, м:

 

(12)

 

где _i - суммарный момент сил тяжести узлов и оборудования, входящих в верхнее строение тепловоза, кН :

 

где – вес верхнего строения тепловоза, кН;

l_i - плечо приложения силы тяжести i -ого узла относительно оси моментов Z;

n - количество узлов и оборудования, составляющих вер нее строение локомотива.

Как отмечалось ранее, основная задача развески тепловоза - обеспечить более или менее равномерное распределение нагрузок на колесные пары (и тележки!) локомотива. В практике проектирования тепловозов принят допуск на неравномерность распределения нагрузок по колесным парам тележки равный %.

Для определения нагрузок на тележки используют уравнения статики. Раму тепловоза представляют в виде балки, расположенной на двух мнимых опорах (центры шкворней). Нагрузки на тележки заменяют реакциями Р_А и Р_Б мнимых опор (рис.6). На схеме также указываются геометрическая середина тепловоза (L_Т /2) и координата Х_цт центра тяжести _i верхнего строения тепловоза, а также вектор силы тяжести _I. Для нахождения двух неизвестных величин Р_А и Р_Б составляют два уравнения статики: уравнение проекций всех сил на вертикаль Z (ось ординат) и уравнение моментов этих сил относительно оси Z.

 

Таблица 2

Весовая ведомость проектируемого тепловоза

№ п/п	Наименование узла или оборудования	Вес G i, кН	Плечо l i, м	Момент М i, кН·м	Примечание
1. . . . . . . . . n	Дизель-генератор
	Итого:	i		i

 

В соответствии со схемой сил, показанной на рис.6, уравнение проекций всех сил на вертикальную ось ординат Z будет иметь вид:

Р_А + Р_Б - =0. (14)

Уравнение моментов этих сил относительно точки «о» (см. рис.6):

Р_А + Р_Б - =0, (15)

где Р_А, Р_Б – реакции в мнимых опорах тележек, вызванные действием силы тяжести (веса) _i верхнего строения тепловоза, кН;

l_A,l_Б - расстояния от оси моментов Z до мнимых опор А первой (по ходу) и Б второй тележек, м.

Из рис.6 также следует, что

 

l_б = l_A + l_Б, (16)

где l_б – база проектного тепловоза, м.

Совместным решением уравнений (14) и (15) находятся значения реакций Р_А и Р_Б в мнимых опорах тележек.

По нормам, применяемых при проектировании тепловозов, неравномерность распределения нагрузок по колесным парам разных тележек не должна превышать величины . При этом принимается, что колесные пары одной тележки имеют одинаковое нагружение.

 

Рис. 6. Схема для определения неравномерности распределения нагрузок по тележкам локомотива

 

В этом случае величина может быть определена из следующего выражения, кН:

= , (17)

где 2П₁ – нагрузка от каждой из колесных пар первой (по ходу) тележки, кН:

, (18)

где G_Т –вес тележки тепловоза, кН;

n_Т – количество осей в тележке, кН;

2П₂ – нагрузка от каждой из колесных пар второй тележки, кН:

 

. (19)

2П - нагрузка от колесной пары на рельсы при равномерном распределении нагрузок по колесным парам тепловоза (случай идеальной компоновки, когда Х_цт = L_Т /2), кН:

 

, (20)

где Р_сц - сцепной вес локомотива, кН;

n_o - число сцепных осей локомотива.

Несовпадение центра тяжести Х_цт и геометрического центра тяжести верхнего строения тепловоза можно определить из выражения, мм:

= . (21)

Если неравномерность распределения нагрузок , определенная по формуле (10), превышает нормативную величину (3%), компоновку проектируемого тепловоза надо изменить. В этом случае целесообразно передвинуть наиболее тяжелые узлы, например, дизель-генератор в сторону геометрического центра верхнего строения тепловоза и тем самым уменьшить величину . Вновь составляется весовая ведомость и определяется координата Х_цт центра тяжести проектируемого тепловоза.