Конструктивные особенности тележки
Конструкция тележек в значительной степени определяет передачу и реализацию силы тяги, плавность хода и взаимодействие экипажной части и пути, безопасность движения и динамические характеристики тепловоза. Унифицированная бесчелюстная тележка разработана и изготавливается серийно ПО «Ворошиловградтепловоз» для отечественных магистральных грузовых тепловозов ТЭ10М, 2ТЭ116,2ТЭ10В, 2М62, маневровых ТЭМ2 и экспортных грузо-пассажирских—ТЭ109 (модификаций 130, 131, 132, 142),ТЭ114,М62с конструкционной скоростью 100—140 км/ч.
Для удовлетворения требований тепловозов всех модификаций конструкция унифицированной бесчелюстной тележки предусматривает: возможность изменения передаточного числа тягового редуктора с 4,41 (75/17) до 3,04 (70/23) при одном и том же тяговом электродвигателе (ТЭД), т. е. обеспечивается постоянство межцентрового расстояния тягового редуктора; изменение ширины колеи с 1520 до 1435 мм с вписыванием в габарит 0-2Т ГОСТ 9238—83 за счет изменения дисков колесных центров или их смещения на оси колесной пары; установку тормозного оборудования системы тормоза типа Матросова для грузовых тепловозов, а для тепловозов с конструкционной скоростью 120 км/ч и выше — со ступенчатым нажатием типа «Кнорр» и др. Тягово-прочностные качества тележки допускают максимальную нагрузку от колесной пары на рельсы 226 кН (23 тс).
Тележка (рис. 2.8) — трехосная с индивидуальным приводом каждой колесной пары через односторонний и одноступенчатый тяговый редуктор от тягового электродвигателя постоянного тока ЭД-118 А с польстерной системой смазывания или электродвигателя ЭД-118Б с циркуляционной принудительной системой смазывания моторно-осевых подшипников (МОП). Установка ТЭД на тележке выполнена опорно-осевой с рядным их расположением. Такое расположение ТЭД позволяет улучшить использование сцепной массы (на 10—12 %) за счет однозначного распределения нагрузок по осям от силы тяги при движении тепловоза.
Рама тележки связана с колесными парами через поводковые бесчелюстные буксы с жесткими осевыми упорами качения одностороннего действия. Такая связь позволяет передавать от колесных пар на раму тележки упруго без трения скольжения и зазоров силы тяги и торможения, поперечные силы при набегании на рельс, а также обеспечивать симметричность и параллельность осей колесных пар в раме тележки и относительные вертикальные ее колебания. Жесткость поводков буксы в поперечном направлении составляет 35105 Н/м, в продольном — 240-105 — 280-105 Н/м. Кроме того, для уменьшения воздействия тепловоза на путь увеличена поперечная подвижность средней колесной пары за счет установки ее в буксах со свободным осевым разбегом ±14 мм.
А-А
Рис. 2.7. Расположение оборудования в кабине машиниста тепловоза 2ТЭ10М:
1 — бытовой холодильник; 2 — панель приборов; 3 — держатель для термоса; 4 — пульт радиостанции и переговорного устройства; 5 — зеркало обзора состава; б — шторка; 7 — дверка корпуса прожектора; 8 —графикодер-жатель; 9 — пульт управления; 10 — лампа подсветки шкалы скоростемера; 11 — скоростемер; 12 — кран машиниста; 13 — панель сигнальных ламп; 14 — пепельница; 15 — сиденье откидное; 16 — кресло машиниста
Рессорное подвешивание тележки индивидуальное с пружинными комплектами на каждый буксовый узел. Оно без учета поводков обеспечивает статический прогиб 126 мм и под статической нагрузкой зазор 40—50 мм между корпусом буксы и боковиной рамы тележки, необходимый во избежание ударов при колебаниях надрессорного строения, возникающих при движении тепловоза и зависящих от состояния пути. Каждый пружинный комплект установлен с прокладками, которые служат для регулирования распределения нагрузок по осям тепловоза.
Параллельно индивидуальному буксовому рессорному подвешиванию включены фрикционные гасители колебаний сухого трения, которые способны одновременно гасить все три вида колебаний: подпрыгивание, галопирование и поперечную качку. Демпфирование колебаний регулируется изменением силы трения и на основании испытаний тепловоза обеспечивается в диапазоне 5—6 % к подрессоренной массе, что соответствует коэффициенту демпфирования 4—5, представляющему собой отношение работы сил трения фрикционных гасителей к работе упругих сил системы рессорного подвешивания при изменении прогиба от нуля до статического.
В конструкции тележки применен пневматический индивидуальный (для каждого колеса) колодочный тормоз с двусторонним нажатием чугунных гребневых тормозных колодок на колеса тепловоза. Каждое колесо обслуживается одним тормозным цилиндром через рычажную передачу с общим передаточным числом, равным 7,8. Рычажная передача имеет между тормозными колодками поперечные триангели, что обеспечивает более надежное удержание колодок от сползания с бандажей и возможность применения безгребневых секционных тормозных колодок (экспортные тепловозы типа ТЭ109). Установочный выход штока тормозного цилиндра 55 мм при зазоре 7 мм между колодкой и бандажом. Эксплуатационный размер выхода штока в пределах 55—120 мм. Для его регулировки на продольных тягах рычажной передачи установлены регуляторы выхода штока тормозного цилиндра типа «винт— гайка». Проводятся опытно-конструкторские работы по внедрению тормозных цилиндров «ТЦР-10» со встроенными регуляторами выхода штока, позволяющих без ручных регулировок поддерживать постоянный зазор между бандажом и колодкой до полного предельного износа тормозных колодок.
Рис. 2.8. Тележка тепловоза:
1 — рама тележки; 2 — колесно-моторный блок; 3 — пружинный комплект рессорного подвешивания; 4 — опорно-возвращающее устройство; 5 — рычажная передача тормоза; б — тормозной воздухопровод; 7— песочный трубопровод тележки; 8 — шкворневая балка; 9 — возвращающее устройство; 10 — кронштейн крепления буксовых поводков
Нагрузка от надтележечного строения тепловоза передается на четыре комбинированные с резинометаллическими элементами роликовые опоры, которые размещены на боковинах рам тележек. Каждая опора по отношению к центру поворота тележки установлена так, что роликовой частью обеспечивается поворот тележки и возвращающий момент, а поперечное перемещение кузова (относ) достигается за счет поперечной свободно-упругой подвижности шкворня и сдвига каждого комплекта из семи резинометаллических элементов, установленных на верх-
ней плите роликовой опоры. Как возвращающий момент, так и момент упругих сил опор обеспечивают гашение относительных колебаний кузова и тележек в горизонтальной плоскости (без установки дополнительных демпферов) при движении тепловоза со скоростью до 120 км/ч. При таком опорно-возвращающем устройстве возможен устойчивый максимальный поворот тележки (с учетом относа) относительно кузова до 5°, а упругое опирание кузова позволяет получить дополнительный прогиб до 20 мм в рессорном подвешивании тепловоза.
Сила тяги от рамы тележки на кузов передается шкворневым узлом, обеспечивающим поперечную свободно-упругую подвижность шкворня кузова +40 мм. Шкворень также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости. Вследствие минимального одинакового значения колесной базы тележки (1850 х 2 мм) и рядного расположения ТЭД шкворневой узел размещен на продольной балке со смещением на 185 мм от оси средней колесной пары.
Конструкция тележки, тяговый привод, система связи ее с кузовом обеспечивают максимально возможный коэффициент сцепления, а также расчетный коэффициент использования сцепной массы, равный 0,90, что значительно выше по сравнению с тепловозами на челюстных тележках. Тележка тепловоза прошла всесторонние испытания по своим динамико-прочностным качествам и воздействию на путь с участием ведущих институтов — Всероссийского научно-исследовательского тепловозного института (ВНИТИ) и Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ).
По результатам испытаний были проведены конструктивные изменения, позволившие довести прочностные качества корпусов букс, рамы тележки до обеспечения коэффициентов запаса прочности не менее 2; показатели надежности и долговечности тягового редуктора до 1,2—1,8 млн км пробега за счет замены жесткой зубчатой передачи с модулем 11 мм на передачу с модулем 10 мм и упругим зубчатым колесом (УЗК); показатели вертикальной и горизонтальной динамики, обеспечивающие без ограничения по ходовой части экипажа прохождения тепловозом прямых, крутых кривых участков пути и стрелочных переводов в результате замены жестких опор кузова на комбинированные с резинометаллическими элементами.
Обе тележки (передняя и задняя) тепловоза по своей конструкции одинаковы, за исключением наличия на передней тележке рычажной
передачи ручного тормоза, подножек для входа в тепловоз и привода скоростемера.
Рама тележки
Предназначена для размещения колесно-моторных блоков (КМБ) с рессорным подвешиванием, тормозного исполнительного оборудования, опорных устройств надтележечного строения и механизма передачи силы тяги на кузов тепловоза. При эксплуатации рама тележки, кроме статических нагрузок от массы кузова с оборудованием, силы тяги (торможения) и реакций от ТЭД, подвергается большим динамическим вертикальным и горизонтальным нагрузкам. Поэтому конструкция рамы тележки по основным элементам должна иметь на основании эксплуатации тележечных локомотивов и принятой ВНИИЖТ методике расчета коэффициент запаса прочности не менее двух и 1,2 по пределу текучести материала при проверке ее на возможное соударение с продольным ускорением до 3g.