Тема. Тележка тепловоза 2ТЭ116

Бесчелюстная тележка с индивидуальным рессорным подвешиванием. Тележки тепловозов 2ТЭ10М(В), а также 2ТЭ116 (рис.17) 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. Центр шкворневого устройства не совпадает с геометрическим центром тележки (сдвинут к середине тепловоза на 0,185мм). 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. Центры передних опор находятся на расстоянии 1,632 м, а задних — 1,232 м. Опоры развернуты вдоль радиусов установки, и ролики перекатываются по наклонным поверхностям только при повороте тележки, а относ кузова происходит за счет наклона опор три работе резины на сдвиг. Тяговые электродвигатели имеют опорно-осевое подвешивание и в тележке располагаются носиками в одну сторону («гуськом»).

 

Рис.17. 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.

Опорно-возвращающие устройства

Устройства служат для передачи массы кузова с оборудованием на тележки и возвращения их в первоначальное положение при выходе тепловоза из кривых участков пути. Движение по прямым участкам также сопровождается интенсивным вилянием тележек, которое вызвано конусностью бандажей и зазорами между их гребнями и головками рельсов. При этом важным условием для уменьшения боковых сил, действующих от экипажа на рельсы, является разделение масс тележек от массы кузова. Это разделение обеспечивается опорно-возвращающими устройствами, которые позволяют тележке либо только поворачиваться относительно шкворня кузова на определенный угол, либо поворачиваться одновременно с относительным перемещением кузова и тележек. Угловые и поперечные относительные перемещения, обеспечиваемые опорно-возвращающими устройствами, могут быть как свободными, так и упругими, с постоянной возвращающей силой и с переменной. Во всех случаях для уменьшения виляния экипажа необходимо обеспечивать демпфирование перемещений.

На тепловозах применяются различные конструкции опор и возвращающих устройств: роликовые — 2ТЭ10, скользящие — ТЭМ1, ТЭМ2, резино-роликовые опоры (рис.20) с упругим шкворневым устройством (рис.21) 2ТЭ116, пружинные, работающие на вертикальную и горизонтальную нагрузки (рис.22 — ТЭП70 № 008 и выше), опоры на маятниковых подвесках — ТЭМ7, ЧМЭЗ.

Все основные параметры опорно-возвращающих устройств должны быть подобраны с расчетом получения требуемой плавности хода: с малыми значениями амплитуды и частоты колебаний, с отсутствием значительных отклонений кузова от оси пути. Скользящая опора кузова тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2. В стальном корпусе (рис.19) 4- из стали 25ЛП, укрепленном на боковине рамы четырьмя болтами, имеется опорная плита 5 из стали 20, зафиксированная штифтом 7, и сферическое гнездо 2 из стали 45.

 

Рис.18. Роликовые опоры кузова: Рис.19.

1 — крышка; 2 — кольцо; 3 — верхняя плита; 4 — обойма; 5 — ролик; 6 — нижняя плита; 7 - шаровая опора; 8 — щуп; 9 — корпус

 

Рис.19. Опора тепловоза ТЭМ2:

1— крышка; 2 — гнездо армированное; 3 — прокладка; 4 — корпус; 5 — плита опорная; 6 — пробка: 7 — штифт.

 

Опорная поверхность гнезда залита сплавом ЦАМ9-1.5, закрепленным с помощью спиральных канавок. На опорной поверхности плиты 5 также проточены канавки. Ее трущаяся поверхность цементирована и закалена. Сферическую поверхность гнезда проверяют по калибру и краске. Корпус опоры заполнен маслом и закрыт крышкой 1, дополнительно корпус защищен брезентовым чехлом.

Резино-роликовые опоры с пружинным возвращающим устройством. На современных тепловозах тележки дополнительно могут смещаться относительно оси кузова. Это смещение возможно благодаря упругому шкворневому устройству. Применение упругой связи кузова с тележками значительно снижает боковые усилия на рельс, так как процесс их нарастания при входе в кривые участки пути растянут во времени. Наилучшие результаты дает нелинейная зависимость между усилием и перемещением, т. е. когда усилие, затрачиваемое на единицу перемещения, непрерывно возрастает. В корпусе 6 резино-роликовой опоры (рис.20) размещен роликовый механизм. Рабочие поверхности нижней и верхней опорных плит имеют наклон в 2°, а сопряжение этих поверхностей произведено радиусом 65мм. Ролики, объединенные обоймами, накатываются на наклонные поверхности опорных плит при угловых перемещениях тележки относительно кузова. На опорную плиту установлена резиновая опора, состоящая из семи резинометаллических элементов 2, нижней промежуточной плиты 1, верхнего опорного диска и регулировочных пластин 4. Резина толщиной 30мм привулканизирована к металлическим пластинам толщиной 2 мм, имеющим кольцевые штампованные углубления, которыми обеспечивается центрирование элементов по отношению друг к другу. Резиновая опора входит в углубления опорных стаканов 3 кузова. Внутренняя полость корпуса резино-роликовой опоры заполнена осевым маслом до уровня верхней пробки. От попадания пыли и грязи опора защищена чехлом 5 из брезента, прикрепляемым к корпусу опоры и к обечайке рамы кузова хомутами.

Шкворневое устройство (рис.21) состоит из прямоугольного ползуна 4, перемещающегося в направляющих шкворневой балки, двух стаканов /с возвращающими пружинами 2 и упорами 3. Стаканы с пружинами прикреплены к боковым стенкам шкворневой балки четырьмя болтами. В торце стакана проточена канавка, в которую заложено уплотнительное кольцо. В цилиндрическую расточку ползуна вварена сменная втулка, внутри которой перемещается шкворень 5 кузова. Гнездо шкворня заполнено осевым маслом. Для пополнения масла в процессе эксплуатации к гнезду подведена трубка с масленкой. Гнездо шкворня закрыто уплотняющей крышкой, поверх которой скользит подвижная пластина, перемещаемая шкворнем при относе кузова. Между упорами пружин и подвижным ползуном имеется зазор по 20мм на каждую сторону.

Устройства связи главной рамы с тележками тепловоза должны обеспечивать передачу нагрузки от массы кузова на тележки и возвращения их в первоначальное положение при выходе тепловоза из кривых участков пути. Движение тепловоза на прямых участках сопровождается интенсивным вилянием тележек, вызванным конусностью бандажей и зазорами между их гребнями и головками рельсов. Уменьшение передачи боковых сил от экипажа на рельсы должно обеспечиваться опорно-возвращающими устройствами. Угловые и поперечные относительные перемещения кузова и тележек, обеспечиваемые опорно-возвращающими устройствами, могут быть свободными или упругими. Для уменьшения виляния экипажа применяют демпфирование перемещений.

 

 

Рис.20. Резинороликовая опора: Рис.21.

1 — опорная плита; 2 — резинометаллический элемент; 3 — стакан; 4 — регулировочная пластина; 5 — чехол; 6 — роликовая опора

 

Рис.21.Упругое шкворневое устройство:

1— стакан; 2 — пружина; 3 — упор; 4 — ползун; 5 — шкворень; 6 — сменные накладки; 7 — балка

 

Основные параметры опорно-возвращающих устройств подбирают с расчетом получения необходимой плавности хода при всех скоростях движения тепловоза.

Опорно-возвращающее устройство работает следующим образом. При входе в кривую тележка вынуждена поворачиваться вокруг шкворня относительно продольной оси кузова, при этом ролики опор набегают на наклонные поверхности опорных плит. Максимальный угол поворота тележки ограничен 3°30'. При наличии центробежной силы (а она пропорциональна квадрату скорости движения) кузов под ее действием смещается в поперечном направлении относительно тележек. Это смещение происходит за счет сдвига резинометаллических элементов блоков. Перемещению кузова на 20мм противодействует только сопротивление сдвигу резины блоков опор, на последующих 20мм относа кузова к этому противодействию добавляется энергия сжатой пружины шкворневого устройства.

Пружинные опоры, воспринимающие вертикальную и горизонтальную нагрузки, с упругим шкворневым устройством. Опорно-возвращающая система тележки тепловоза ТЭП70 (рис.22) начиная с 8-го номера включает группу из восьми пружин 2 (по четыре пружины на каждой боковине), упругое шкворневое устройство б с низким расположением шкворня 7 и два горизонтальных 3.

Пружииы закреплены от смещения своими опорными витками в гнездах рамы тележки и кузова и поэтому при поперечных колебаниях кузова верхние витки пружин смещаются относительно нижних на расстояние.

Рис.22. Опорно-возвращающее устройство тепловоза ТЭП70: Рис.23.

1 — рама тепловоза; 2 — пружины второй ступени подвешивания; 3 — гаситель колебаний; 4 — пружины первой ступени; 5 — рама тележки; 6 — пружинное устройство; 7 — низкоопущенный шкворень рамы.

 

Рис.23. Шкворневое устройство тепловоза ТЭП70:

1 — стакан; 2 —- упор; 3 — корпус; 4 — шкворень; 5 — проставка; 6 — пружина; 7 — заливная горловина; 8 — пресс-масленка; 9 — рамка; 10 — шар; 11 — направляющие.

 

Таким образом, пружины выполняют двойную функцию: служат опорами и одновременно являются возвращающими элементами.

Корпус 3 шкворневого устройства (рис.23) отлит заодно с кронштейном для подвешивания тягового двигателя и прикреплен болтами к нижнему листу шкворневой балки. Внутри корпуса расположен шкворень 4, соединенный с рамой кузова болтовым креплением. На цилиндрическую часть шкворня надета с натягом 0,04— 0,12мм сменная втулка. В корпус вставлены два упорных сегмента 11, служащих направляющими восьмигранной рамки 9 — гнезда шкворня. От поперечного смещения сегменты удерживаются стопорами. Снизу сегменты подпираются проставкой 5, уплотненной в корпусе резиновым кольцом. Для свободного перемещения рамки 9 в поперечном направлении между ним и упорными сегментами должен быть зазор 0,2—0,6 мм, регулируемый прокладками. Между шкворнем и его гнездом (рамкой) установлена промежуточная плавающая втулка-шар 10. Соприкасающиеся поверхности втулки 10 и рамки гнезда 9 выполнены сферическими.

Снизу шкворневое устройство закрыто крышкой, уплотненной прокладкой. К боковым стенкам корпуса 3 на болтах прикреплены стаканы 1 с пружинами 6 и упорами 2. В стакан 1 запрессована металлокерамическая направляющая втулка. Между корпусом и стаканом, а также между его крышкой и пружиной установлены регулировочные прокладки для создания предварительного натяга пружин до 3430 Н. Стаканы в корпусе уплотнены резиновыми кольцами. На одной из крышек стаканов установлена маслозаливная горловина 7, закрытая пробкой. На период приработки (50 тыс. км пробега) в шкворневое устройство заливается 30 л осевого масла. В дальнейшей эксплуатации устройство смазывается через три пресс-масленки 8 смазкой ЖРО.