| Задание: |
Лекция 1.1. Экипажная часть тепловоза, кузов, рама,
кабина, тяговая передача и подвешивание
тяговых электродвигателей, устройство колесных пар, буксовых узлов
Экипажная часть тепловоза
К экипажной части тепловоза
относятся узлы, предназначенные для создания во взаимодействии с рельсами силы
тяги, передачи вертикальных нагрузок на рельсы, тяговых и тормозных усилий, а
также для восприятия направляющих усилий при движении в рельсовой колее.
Экипажная часть современного
тепловоза состоит из кузова, кабин машиниста, главной рамы с автосцепками и
тележек. Ряд промышленных тепловозов мощностью до 300 кВт (ТГК2М, ТГМ61, ТГМ23Д
и др.), имеющих две или три оси, и, следовательно, сравнительно небольшую длину
главной рамы, строят без тележек, а колесные пары размещают непосредственно в
главной раме локомотива.
Кузов с кабинами машиниста служит
для внешнего ограждения и защиты от атмосферных воздействий основных узлов и
агрегатов тепловоза, а также создания необходимых условий для работы
локомотивной бригаде. Кузова локомотивов выполняют вагонного (закрытого) или
капотного типа.
Кузова вагонного (полностью
закрытого) типа применяются на всех современных отечественных магистральных
тепловозах и электровозах. Характерной особенностью этого типа кузова является
то, что локомотивная бригада имеет возможность контролировать работу узлов и
агрегатов и переходить из секции в секцию (на двух- и многосекционных
локомотивах) без выхода наружу. Соответственно, между стенкой кузова и силовым
оборудованием (например, дизелем) локомотива предусмотрены проходы, по которым
можно пройти из одной кабины машиниста в другую.
Кузова капотного типа в нашей
стране нашли применение, в основном, на маневровых и промышленных локомотивах.
В этом случае для осмотра и обслуживания оборудования, находящегося под съемным
капотом, из кабины машиниста нужно выйти на боковые площадки, огражденные
поручнями. Кузова капотного типа легче и дешевле, здесь проще вести монтаж и
демонтаж оборудования при ремонтах локомотивов. Однако суровый климат в
большинстве районов нашей страны делает невозможным их использование на
магистральных локомотивах. В ряде стран мира с более теплым климатом (например,
в США) применяются магистральные локомотивы именно с кузовами капотного типа.
Главная рама является
фундаментом для силовой установки и вспомогательного оборудования тепловоза.
Она служит также для передачи тяговых, тормозных усилий и вертикальных нагрузок
от веса оборудования на тележки тепловоза. На некоторых сериях магистральных
тепловозов (2ТЭ116, ТЭП60, ТЭП70, ТЭП80 и др.) применяют так называемые
цельнонесущие кузова. При этом рама и каркас кузова объединены в единую несущую
конструкцию, что позволяет существенно снизить массу экипажной части. Снижению
массы локомотивов также способствует использование в качестве материала
цельнонесущего кузова легированных сталей или алюминиевых сплавов.
Тележки — это наиболее
сложные и ответственные части экипажа, непосредственно взаимодействующие с
рельсовой колеей. Их часто называют ходовой частью тепловоза. К основным узлам
тележки относят: колесные пары, буксы, тяговый привод колесных пар, рессорное
подвешивание, раму тележки, а также устройства связи главной рамы тепловоза с
рамами тележек, обеспечивающие возможность поворота тележек относительно оси
тепловоза при движении в кривых. Перечисленные узлы работают в тяжелых условиях
эксплуатации. От прочности и надежности узлов тележек, качества их обслуживания
и ремонта напрямую зависит безопасность движения поездов.
Кабина
машиниста
Общее
устройство кабины. Кабина машиниста предназначена для размещения бригады, а
также приборов и оборудования, необходимых для управления тепловозом и поездом.
Кабина выполнена удобной для обслуживающего персонала и соответствующей
требованиям безопасной работы.
Внешне
кабина (рис. 181) имеет красивые очертания с учетом требований аэродинамики. На
лобовой части по вертикальной оси симметрии расположен прожектор 4, прикреплены
четыре стальные полосы 8, покрытые дневной флюоресцирующей эмалью марки АС-554
общей площадью более 1,2 м2, предусмотрены поручни 3, ступеньки, а также ниши 7
для ног, позволяющие обслуживающему персоналу заправлять песком передние
бункера через горловины 2 и ухаживать за лобовой частью тепловоза. На лобовой
части также имеются жалюзи 5 для всасывающего канала
отопительно-вентиляционного агрегата и эмалированный накладной номер 6
тепловоза. Внутренние размеры кабины и размещенное оборудование обеспечивают
одновременное присутствие машиниста, помощника машиниста и
машиниста-инструктора. Имеются два удобных кресла для машиниста и его помощника
и ниши для ног. На задней стенке закреплено откидное сиденье для
машиниста-инструктора. Окна кабины обеспечивают видимость пути следования,
путевых сигналов, соседних путей и состава. В лобовых окнах / вставлены
безосколочные многослойные повышенной прочности стекла толщиной 15 мм по ТУ 21.
54. 01-76. На лобовых стеклах снаружи установлены стеклоочистители и устройства
для обмыва стекол. Изнутри по всей ширине окна установлены шторки, регулируемые
по высоте, защищающие лицо от солнечных лучей. При необходимости лобовые стекла
могут обогреваться теплым воздухом от отопительно-вентиляционного агрегата.
Боковые
окна в кабине машиниста как со стороны машиниста, так и со стороны его
помощника выполнены таким образом, что они могут быть открыты перемещением
вперед подвижной секции окна за рукоятку и, кроме того, на подвижной секции
окна может быть открыта примерно на 90° наружу тепловоза поворотная часть окна,
которая защищает машиниста (или его помощника) от встречного ветра. В закрытом
положении поворотная часть удерживается двумя фиксаторами сверху и снизу, а
открытое положение фиксируется откидным подлокотником, который крепится на
планках. Закрытое положение (крайнее заднее) подвижной секции окна
предохраняется от самопроизвольного открывания защелкой. Движение
осуществляется по двум направляющим планкам, приваренным к каркасу окна снизу и
сверху. По контуру стекла герметизируются резиновым специальным профилем с
уплотняющим профилем, а также в отдельных местах резиновой П-образной лентой
оконной. В боковых окнах стекла плоские закаленные толщиной 5 мм по ГОСТ
5727—75. Изнутри по нижнему краю открывающегося окна устанавливаются мягкие
подлокотники, откидывающиеся внутрь кабины.

Рис
181 Кабина машиниста 1 — лобовое окно, 2 — горловина песочного бункера, 3 —
поручень, 4 — прожектор, 5 — жалюзи всасывающего канала, 6 — накладно і номер
тепловоза, 7 — ниша для ног, 8 — полоса, 9 — пол кабины, 10 — боковое окно, 11
— дверь
Каркас
кабины изготовлен из стальных катаных и гнутых профилей, сваренных между собой
электросваркой. Снаружи кабина обшита приваренными к каркасу стальными листами
толщиной 2,5 мм, а внутри — алюминиевыми перфорированными листами толщиной 2
мм, прикрепленными к каркасу самонарезающими шурупами. Для обеспечения хорошей
шумоизоляции и теплоизоляции кабины машиниста внутренние поверхности листов
наружной обши-вы и каркаса покрыты мастикой противошумной № 579 ТУ6.10.1268-72
слоем толщиной не менее 3 мм, а между листами наружной и внутренней обшивы в
каркас устанавливаются пакеты из стеклоплиты ПТО-75 ГОСТ 10499—78, обтянутой
полиамидной пленкой ПК-4 ТУ6.05.1775-76, а также маты тканевые из стекловолокна
марки ТСТ2 или ТСТЗ по ТУ6.11.118-75 с помещенной внутри синтетической ватой по
ТУ17.УССР. 2726-74. Эти материалы негорючи, имеют небольшую объемную массу и
удовлетворяют требованиям по шумо- и теплоизоляционным свойствам при заданных
для тепловоза температурах от +40° до —50°С. К перфорированным листам со стороны
шумоизо-ляционных наполнителей приклеена стеклоткань, а на каркас под эти листы
прямо на мастику уложены полосы термошумоизоляционного картона. Для
обслуживания трубопроводов и оборудования, расположенных под полом кабины
машиниста, не закрытая пультом и столиком помощника машиниста часть пола
выполнена съемной, отдельными щитками. Щитки толщиной 100 мм с шумоизоляцией
внутри, причем верхний лист щитка изготовлен из фанеры толщиной 20 мм. Полы под
пультом и столиком несъемные.
Установка
оборудования в кабине машиниста. В кабине (рис. 182) размещено только самое
необходимое оборудование для управления тепловозом и поездом, а также для
создания комфортных условий локомотивной бригаде. Для управления установлены
пульт управления 9 с необходимыми органами управления и контрольными приборами,
скоростемер 11, кран машиниста 12 и другое тормозное оборудование, пульт 4
радиостанции и переговорного устройства и др. Для создания комфортных условий
работы бригады установлены отопительно-вентиляционный агрегат, бытовой
холодильник 1, держатели 3 для термосов, шторки 6 для защиты от солнечных
лучей, на панели приборов 2 имеется розетка с табличкой «75 В» для включения
электробытовых приборов (электробритвы или электроплитки) и другое оборудование.

Рис.
182. Расположение оборудования в кабине машиниста: 1 — бытовой холодильник, 2—
панель приборов, 3— держатель; 4— пульт радиостанции и переговорного
устройства; 5 — зеркало обзора состава; 6 — шторка; 7— дверка корпуса
прожектора; 8 — графикодержатель; 9—пульт управления; 10— лампа подсветки шкалы
скоростемера; 11 — скоростемер; 12—край машиниста; 13—панель сгнальиых ламп;
14—'пепельница; 15 — сиденье откидное; 16— кресло машиниста
По
требованию безопасности труда для тепловозов средняя температура воздуха в
кабине машиниста при закрытых окнах и двери в осенний, зимний и весенний
периоды должна быть не ниже 20°С, при этом разница температур воздуха на
высотах 150 и 1500 мм от пола не более 5°С. Кроме того, вентиляция должна
ограничить содержание вредных веществ в воздухе кабины и обеспечить подачу не
менее 100 м3/ч наружного воздуха. Это требование выполняется специальной
системой отопления и вентиляции (рис. 183), состоящей из отопительно-вентиляционного
агрегата (ОВА), всасывающего канала 13 с сетчатым фильтром 14, нагнетательных
каналов 5 а 1 для подвода подогретого воздуха к лобовым окнам и к нишам в
пульте управления и столика для обогрева ног машиниста и его помощника.
Заданную температуру можно поддерживать как вручную (периодическими включениями
ОВА тумблером), так и автоматически (от датчика температур ДТКБ-53,
установленного на задней стенке кабины машиниста)
КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ
Колесная пара является не только
важнейшим узлом экипажной части тепловоза, но и характерным признаком
подвижного состава железных дорог, отличая его от других видов наземного
колесного транспорта.
Колесная пара представляет собой
два колеса, напрессованные на одну ось на строго определенном расстоянии,
которые вращаются вместе с ней с одинаковой частотой. Такая конструкция
колесных пар локомотивов, вагонов и другого вида подвижного состава обеспечивает
заданное направление и устойчивое их движение по рельсовой колее. Колесные пары
воспринимают удары от неровностей пути, передают вес тепловоза на рельсы,
участвуют в реализации силы тяги и тормозных сил в зонах контакта колес с
рельсами, а также направляют движение экипажей в рельсовой колее.
Конструкция колесных пар
тепловозов определяется типами передач и тяговыми приводами колесных пар.

Рис. 61. Колесная пара грузовых
тепловозов с электрической передачей:
1 — ось; 2 — колесный центр; 3 —
бандаж; 4 — бандажное кольцо; 5 — зубчатое колесо тягового редуктора; а —
буксовая шейка; 6 — подступичная часть оси; в — предподступичная часть; г—
шейка зубчатого колеса; д — шейка моторно-осевых подшипников; е — средняя часть
оси; ж — отверстие
Колесные пары магистральных
грузовых тепловозов (ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2М62У, 2ТЭ116 и др.) с
электрической передачей и опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей
в основном унифицированы и различаются некоторыми размерами. Унифицированная
колесная пара серийных грузовых тепловозов состоит из следующих деталей (рис.
61): оси 1 и двух колесных центров 2 с надетыми на них в горячем состоянии
бандажами 3. Бандажи 3 удерживаются на внешних поверхностях центров 2 силами
сжатия (натяга) в месте посадки. Для дополнительного крепления с центром 2 в
пазы бандажей 3 заведены бандажные кольца 4, изготовленные из специального
стального проката. На оси 1 между колесами закреплено ведомое зубчатое колесо
5, которое является элементом тягового привода колесной пары.
Следует особо подчеркнуть, что
колесные пары всех серий отечественных тепловозов имеют односторонний тяговый
привод — это когда на оси напрессовано одно зубчатое колесо тягового редуктора.
Унифицированные колесные пары серийных грузовых электровозов (ВЛ10, ВЛ11М, ВЛ60
и ВЛ80 всех модификаций и др.) имеют двухсторонний тяговый привод, т.е. привод
оси от тягового электродвигателя осуществляется с помощью двух цилиндрических
тяговых редукторов, что и является принципиальным их отличием от колесных пар
грузовых тепловозов.
На рис. 61 также приведены
основные фиксированные размеры унифицированной колесной пары грузового
тепловоза. Так, максимальное расстояние между внутренними гранями бандажей
колес одной колесной пары составляет 1440 мм, диаметр Дк ее
колес по кругу катания (измеряется на расстоянии 70 мм от внутренней грани
поверхности бандажей со стороны гребня) — не более 1055 мм, а разница между
величинами Дк колес одной колесной пары должна быть не более
0,5 мм.
Оси колесных пар тепловозов
изготавливают из заготовок углеродистой мартеновской стали Ос.Л. Ось имеет
различный диаметр по длине в зависимости от величины действующих усилий и
назначения отдельных ее участков. Во избежание концентрации напряжений все
переходы с одного диаметра оси на другой сопрягают плавными кривыми
(галтелями).
Буксовые шейки а оси
(см. рис. 61) служат для монтажа подшипников и для унифицированной колесной
пары тепловоза имеют диаметр 160 мм. Далее следуют подступичные части б оси
диаметром 200 мм, на которые надевают лабиринтные уплотнения букс. Наибольший
диаметр (235 мм) имеют подступичные части в, на которые напрессовывают колесные
центры 2, и г, где находится зубчатое колесо 5. На шейки д оси диаметром 215 мм
через моторно-осевые подшипники опирается тяговый электродвигатель тепловоза.
Между шейками д расположена средняя часть е оси диаметром 205 мм.
Цилиндрические поверхности оси
(кроме средней части е) упрочняют накаткой стальными закаленными роликами при
нажатии на ролик 30 — 40 кН. Поверхности шеек оси после накатки шлифуют под
посадку подшипников, что позволяет повысить износостойкость оси почти в 2 раза.
В торцах осей с обеих сторон расточены отверстия диаметром 80 мм, в одно из
которых запрессовывают втулку привода скоростемера.
С 1986 г. на грузовых тепловозах
серий 2ТЭ116 и 2ТЭ10У стали устанавливать модифицированные тяговые
электродвигатели постоянного тока ЭД-118Б, которые, в отличие от двигателей
ЭД-118А, имеют систему принудительной смазки моторно-осевых подшипников (МОП).
Шейки д осей колесных пар этих серий тепловозов имеют меньший диаметр — 210 мм.
В средней части е оси колесных пар
тепловозов 2ТЭ10У и 2ТЭП6 сделано утолщение для крепления венца зубчатого
колеса привода насоса циркуляционной смазки МОП. Таким образом, принудительная
смазка МОП каждой колесной пары осуществляется индивидуальным масляным насосом,
имеющим механический привод от оси. Для предотвращения утечек смазки МОП и ее
попадания на бандажи и рельсы на краях шеек д оси колесных пар этих локомотивов
напрессованы лабиринтные кольца уплотнения.
У осей колесных пар пассажирских
тепловозов с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей шейки г и д не
предусмотрены в связи с тем, что моторно-осевые подшипники и зубчатое колесо
размещены на так называемом полом валу. Более подробно об устройстве опорно-осевого
и опорно-рамного подвешивания тяговых электродвигателей тепловозов будет
рассказано в последующих разделах.
Конструкция
буксового узла тепловоза 2ТЭ116
Показана на рис. 87. Корпус 9 буксы с двумя кососимметрично расположенными
поводками 2 соединен с рамой тележки. Соединение валиков поводков с корпусом
буксы и рамой тележки производится посредством клиновых соединений и болтами 1.
Литой корпус буксы имеет также и два боковых опорных кронштейна (крыла) для
установки пружин рессорного подвешивания тележки и восприятия вертикальной
нагрузки. В цилиндрическую расточку корпуса буксы до упора в заднюю крышку 6
установлены по скользящей посадке два роликовых подшипника и между ними
дистанционное кольцо 10. С целью повышения срока службы подшипники
устанавливают в одном буксовом узле с разностью радиальных зазоров не более
0,03 мм. Кроме того, потолок корпуса буксы выполнен в виде свода переменного
сечения увеличенной толщины верхней части, что
дает не только более
равномерное распределение нагрузки между роликами, но и увеличение числа
роликов, находящихся в рабочей зоне.
На предподступичную часть оси до упора в галтель надето с натягом лабиринтное
кольцо 3. Температура нагрева кольца 393—423 К (120—150° С). Лабиринтное кольцо
образует с задней крышкой 6 четырехкамерное лабиринтное уплотнение буксы.
Внутренние кольца подшипников имеют натяг 0,035—0,065 мм и насажены на шейку
оси вместе с дистанционным кольцом 11 нагретыми в индустриальном масле до
температуры 373—393 К (100—120°С). Для предотвращения сползания с шейки оси
внутренних колец роликоподшипников служит стопорное кольцо 12.
В передней крышке 17 монтируется осевой упор качения одностороннего действия
через упорный шарикоподшипник, одно кольцо которого установлено на торцовой
проточке оси, а другое — на упоре 19 с натягами 0,003—0,016 мм. В целях
предотвращения раскрытия упорного подшипника он постоянно через упор 19
пружиной 18 прижимается с усилием около 2 кН (200 кгс) к торцу оси колесной
пары. Осевой упор удерживается стопорным кольцом 14 в крышке 17 при ее снятии.
Между упором и крышкой установлен амортизатор 16, представляющий собой две
металлические пластины толщиной 2 мм с привул-канизированным между ними
резиновым элементом. В буксах средних колесных пар амортизатор не ставится,
обеспечивая тем самым свободный осевой разбег ±14 мм (равный толщине
амортизатора) этих колесных пар в буксах. На передней крышке приварен кронштейн
13 для присоединения гасителя колебаний.
Для того чтобы отличать буксы колесных пар от букс средних колесных пар, на
крышках букс наносятся знаки «КР» для крайних и «СР» для средних. На задней
крышке установлен стопорный болт 4, предотвращающий сползание буксы с шейки оси
при снятой с тепловоза колесной паре.
Смазка для буксового узла единая пластичная. При сборке буксы закладывают
смазку ЖРО в лабиринтное уплотнение задней крышки,
подшипники и осевой упор передней крышки в количестве 2,5 кг Дозаправка смазки
в буксовый узел в процессе эксплуатации производится запрессовкой через
отверстие с конической пробкой 23, расположенное в нижней части корпуса буксы.

Рис. 87. Буксовый узел:
1, 21 —болты, 2 —поводок, 3 лабиринтное кольцо; 4 — стопорный болт; 5- шайба;
6- задняя крынка; 7, 22 — шелковый шнур, 8 — роликоподшипник, 9 корпус буксы;
10, 11—дистанционные; кольца; 12, 14 стопорные кольца;
13 кронштейн; 15 упорный шарикоподшипник; 16 — амортизатор. 17 --передняя
крышка, 18 — пружина; 19 — упор; 20- контровочная проволока; 24 коническая
пробка
|