Тема. Рессорное подвешивание тепловозов2ТЭ116 и ТЭП70

Индивидуальное рессорное подвешивание. Сложность системы сбалансированного рессорного подвешивания, а также сомнительные его преимущества в отношении выравнивания нагрузок между колесными парами обусловили переход к индивидуальному подвешиванию на новых тепловозах. Индивидуальная система рессорного подвешивания чрезвычайно проста, она в 3 раза легче сбалансированной и в ней отсутствуют быстроизнашивающиеся шарнирные соединения. Однако индивидуальная система требует большей точности монтажа. Пружины должны подбираться по жесткости и высоте в свободном состоянии, чтобы не возникло неравенства статических нагрузок, передаваемых колесами на рельсы.

Рессорное подвешивание тепловозов 2ТЭ10М и 2ТЭ116 состоит из 12 одинаковых групп (по шесть групп на тележку). Группа из двух одинаковых пружинных комплектов установлена в опорных гнездах корпуса буксы. Пружинный комплект имеет три пружины: наружную, среднюю и внутреннюю. Пружины заключены между опорными плитами. Между верхней плитой рамы тележки установлены регулировочные шайбы. В верхнюю плиту вварен стакан с гайкой, в которую ввертывается технологический болт для стягивания комплекта при установке на тележку. Технологический болт и упорную шайбу после сборки тележки убирают и хранят на тепловозе.

Пружинные комплекты формируют с учетом жесткости пружин, входящих в комплект, и разделяют на три группы. На одной тележке устанавливают пружинные комплекты одной из групп. Номер группы жесткости пружинных комплектов указывается в паспорте тепловоза. Для гашения вертикальных колебаний надрессорного строения между буксами и рамой тележки установлены фрикционные демпферы.

Рессорное подвешивание буксовой ступени тепловозов ТЭП70, начиная с № 0008 (рис.46), состоит из цилиндрических пружин 4 и резиновых амортизаторов 2 над ними. Нижними витками пружины опираются на опорную поверхность направляющих стаканов 6, установленных на специальных приливах корпуса буксы. Со стороны рамы тележки пружины с амортизаторами центрируют с помощью фиксатора а, закрепленного в верхнем направляющем стакане 3. Пружины кузовной ступени подвешивания центрированы на боковинах рамы тележки с помощью опорных стаканов, надетых на направляющие втулки рамы тележки.

Верхние концы пружин зафиксированы в нишах рамы кузова опорными направляющими стаканами, которые своими хвостовиками входят в отверстия рамы кузова.

Конструкция и основные характеристики рессор и пружин. Рессоры испытывают знакопеременные напряжения, достаточно близкие к пределу текучести, и поэтому к материалу и термической обработке их предъявляют высокие требования. Рессоры изготавливают из кремнистых сталей марок 55С2 и 60С2. Рессорные полосы подвергаются термической обработке со строгим соблюдением режима: закалка в масле при температуре 880 °С и отпуск при вторичном нагреве до 400—510 "С. Пригодность рессорных листов к сборке проверяют определением твердости по способу Бринелля (HB 363—432).

Для того, чтобы все листы работали с одинаковым напряжением, рессора выполнена в виде бруса равного сопротивления изгибу. На практике брус равного сопротивления изгибу заменяется комплектом листов, ступеньчато увеличивающихся по длине. Нижние 2—3 листа имеют одинаковую длину и их называют коренными.

Комплект листов в средней части плотно охвачен хомутом, который надевают в горячем состоянии и обжимают на прессе. В средней части каждого листа выштампован выступ, которым листы фиксируются по отношению друг к другу. Листы перед сборкой смазывают смесью машинного масла (25 %), солидола (25 %) и графита (50 %). Это повышает чувствительность рессоры к изменению нагрузки и уменьшает износ листов. Листы рессоры в свободном состоянии имеют выгнутую форму, под статической же нагрузкой от надрессореиной массы они должны почти выпрямляться. После изготовления или ремонта рессоры испытывают на изгиб под статической нагрузкой, вызывающей напряжения в листах рессоры 1000 Н/мм2. Остаточные деформации после испытаний не допускаются. На усталость рессоры испытывают на стендах, позволяющих менять амплитуду колебаний.

Гасители колебаний (демпферы). Хорошие ходовые качества локомотива обеспечиваются стабильностью колебательного процесса с расчетной амплитудой колебаний. Это возможно при условии правильного подборадемпфирующей силы гасителя колебаний. Известно, что спиральные пружины обладают малым внутренним трением и не могут одни предотвратить явление резонанса (совпадение периода повторяющихся вынужденных колебаний, вызванных стыками рельсов и другими неровностями, с периодом собственных колебаний локомотива). Резонанс приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний, к ударам рамы тележек о буксы. Гасители колебаний дают возможность создавать силы трения любого характера, обеспечивающие демпфирование вертикальных колебаний подрессоренной массы локомотива. При этом механическая энергия колебаний переводится в тепловую с последующим ее рассеиванием. Рассмотрим устройство и работу двух основных типов демпферов, применяющихся на тепловозах.

Корпус фрикционного демпфера (рис.47.) тепловозов 2ТЭ116 прикреплен четырьмя болтами к раме тележки. Для предохранения от пыли и грязи корпус демпфера сверху закрыт пластмассовым кожухом 4. Для создания необходимой силы трения вкладыши 2 прижаты к поршню 3 предварительно поджатой пружиной 6 с усилием 25 ООО Н.

В рабочем цилиндре 5 гидравлического гасителя колебаний (рис.48) перемещается поршень 9, Шток поршня связан с верхней головкой крышки гасителя, на которой винтами укреплен цилиндрический кожух. В диске поршня размещены клапаны 8 с дроссельными отверстиями. Такие же клапаны 10 установлены в днище рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр вместе со штоком вставлен в масляный резервуар гасителя, заполненный маслом. Крышка рабочего цилиндра уплотнена в резервуаре и зафиксирована гайкой. Между крышкой и штоком имеется уплотнение 2. Объемы над поршнем и под поршнем сообщаются через клапан 10. Клапаны 8, 10 выполнены в виде пластин с дроссельными отверстиями. Эти пластины прижаты к своим посадочным пояскам нажатием пружин 7, 11. Кроме того, для избежания слишком резкого повышения давления масла в штоке амортизатора предусмотрен шариковый предохранительный клапан 6. В головках гасителя установлены резиновые втулки /, 12 для гашения высокочастотных вибраций и толчков.

Работа гасителей происходит следующим образом. При колебаниях надрессорного строения, когда поршень со штоком перемещается вверх, масло из рабочего цилиндра будет вытесняться через дроссельные отверстия клапанов 8 в пространство под поршнем. При этом создается значительное сопротивление перемещению поршня. При обратном движении (поршень перемещается вниз) масло из-под поршня перетекает в полость над поршнем через клапан 8 и одновременно через клапан 10 поступает в масляный резервуар. В этом случае сила сопротивления гасителя меньше. Преимуществом гидравлических гасителей является то, что они обеспечивают силу сопротивления, пропорциональную скорости перемещения штока, и тем самым удовлетворительло гасят колебания надрессорного строения.

Рис. 48. Гидравлический гаситель колебаний: Рис.49. Рис.50.

1, 12 — резиновые втулки; 2 — уплотнения; 3 — цилиндр рабочий; 4 — масляный резервуар; 5 — полость рабочего цилиндра; 6 — шариковый предохранительный клапан; 7, 11 — пружины; 8, 10 - клапаны; 9 — поршень

Рис.49. Рессорное подвешивание:

а — тепловоза 2ТЭ116: 1 — опора пружины нижняя; 2 — пружина нижняя; 3 — пружина внутренняя; 4 — пружина средняя; 5 — опора пружины верхняя; 6 — прокладки; б — тепловоза ТЭП70: 1 — регулировочная прокладка; 2 — резиновый амортизатор; 3, б — верхний и нижний опорные стаканы; 4 — пружина; 5 —технологический болт

Рис.50. Фрикционный гаситель колебаний:

1 — амортизатор; 2 — сухарь; 3 — обойма; 4 — шток; 5 — поршень; 6 — фрикционная накладка; 7 — вкладыш; 8 — корпус гасителя; 9 — защитный кожух; 10 — пружина;

11— крышка; 12 — гайка; 13 — шплинт; 14 — крышка буксы

В момент, когда динамический прогиб пружин достигает максимального значения, сила сопротивления гасителя равна нулю.

Однако зависимость силы сопротивления от частоты колебаний приводит к большим усилиям в штоке гасителя при ударных и высокочастотных нагрузках. Поэтому для уменьшения этих усилий гидродемпфер снабжен специальными предохранительными клапанами, а для защиты гасителя от высокочастотных и ударных нагрузок в узлах крепления гасителя к буксе и раме тележки применяют резиновыевтулки. Однако, несмотря на эти мероприятия, обеспечить допустимый уровень усилий в гидравлических гасителях, установленных в буксовой ступени, практически не удается. Поэтому их, как правило, устанавливают во второй ступени подвешивания между кузовом и тележкой. На тепловозе ТЭП70 гасители стоят только в кузовной ступени. Достаточно удовлетворительное сопротивление колебаниям в буксовой ступени оказывают резиновые амортизаторы буксовых поводков.

Одноступенчатое рессорное подвешивание унифицированной тележки тепловоза 2ТЭ116 (рис.49, а) состоит из 12 комплектов цилиндрических пружин, по два комплекта на каждую буксу. Колебания надрессорного строения устраняются с помощью гасителей колебаний — фрикционных (рис.50.) или гидравлических. Их устанавливают между буксой и рамой тележки.

На пассажирских тепловозах ТЭП70 применяется двухступенчатое рессорное подвешивание (рис. 49, б). Первая ступень его расположена между колесными парами и рамой тележки, а вторая ступень — между рамой тележки и несущим кузовом. Это обеспечивает меньшее воздействие на путь, надежную работу агрегатов тепловоза и нормальные условия работы локомотивной бригады при высоких скоростях движения.

Устройства связи главной рамы с тележками тепловоза должны обеспечивать передачу нагрузки от массы кузова на тележки и группы листовых рессор и цилиндрических пружин, каждая группа которых расположена по сторонам тележки. Балансиры в системе рессорного подвешивания выравнивают нагрузки между колесными парами при проезде неровностей пути любой из них, однако, при больших скоростях движения и ударных нагрузках, вследствие трения в шарнирных соединениях и сил инерции, перераспределения нагрузок практически не происходит.