ЭКИПАЖ ТЕПЛОВОЗА. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКИПАЖЕ

Основные узлы экипажа. К экипажной части тепловоза относятся те его узлы и конструкции, которые служат для размещения дизеля, передачи и вспомогательного оборудования, а также для создания (во взаимодействии с рельсами) силы тяги, для передачи горизонтальных усилий (тяговых и тормозных) к составу, а вертикальных нагрузок — на рельсы. Конструкция экипажа является, таким образом, одновременно основанием для всей силовой установки тепловоза и механизмом для реализации силы тяги и процесса движения.

Основными узлами экипажа тепловоза являются главная рама 26 (см. рис. 1.3) с ударно-сцепными устройствами (автосцепками) 21, кузов 12 и ходовые части, к которым относятся тележки 25 с колесными парами 23, буксами и рессорным подвешиванием. Узлы и детали экипажной части работают в сложных условиях и выполняют различные функции.

Главная рама тепловоза служит основанием для силовой установки. Через нее передаются вертикальная нагрузка — на ходовые части, а горизонтальные силы — через автосцепку — к составу. Кузов служит наружным ограждением силовой установки тепловоза и вспомогательного оборудования, защищающим их от атмосферных воздействий. На некоторых тепловозах кузов конструктивно объединен с рамой и воспринимает ее нагрузки («несущий кузов»).

Колесные пары направляют движение локомотива по рельсовой колее, передают его вес на рельсы и, опираясь на них, участвуют в реализации силы тяги, создаваемой двигателем тепловоза, а также тормозной силы. Оси колесных пар тепловозов вращаются в подшипниках букс, которые связаны с рамой (тележки или тепловоза). Для уменьшения динамического воздействия тепловоза на путь и смягчения обратного действия — ударов на неровностях пути на оборудование силовой установки тепловоза и на локомотивную бригаду — рама опирается на буксы через упругие звенья (рессоры или пружины), образующие упругое (или так называемое рессорное) подвешивание.

Число осей (колесных пар) тепловоза определяется его весом и допустимой нагрузкой от оси на рельсы. Тепловозы с электрической передачей, имеющие большой вес, выполняются обычно не менее чем с шестью осями. При таком количестве осей и размещении их в одной общей раме возникали бы затруднения для движения локомотива в кривых участках пути. Как видно по рис. 11,1, а многоосный локомотив может двигаться по криволинейному пути только в случае, если его колесные пары будут иметь возможность перемещаться поперек оси экипажа. Величину наибольшего необходимого поперечного смещения (разбега) колесных пар можно приближенно подсчитать по формуле y = Б²/8R, где Б — жесткая база экипажа (расстояние между крайними осями по схеме рис. 11.1, а), м; R — радиус кривой, м.

Рис. 11.1. Схемы движения тепловоза в кривых участках пути:

а — экипаж в жесткой раме; б — тележечный экипаж

При радиусе кривой R = 125 м (на деповских путях) и базе Б = 12,8 м необходимое смещение средних (или крайних) осей составит у » 0,164 м = 164 мм. Такую величину свободного перемещения при одновременной передаче большой мощности и вертикальной нагрузки осуществить практически трудно.

Для облегчения прохождения тепловозами кривых участков пути их колесные пары (ведущие оси) объединяются в две тележки (рис. 11.1, 6), каждая из которых имеет возможность поворачиваться относительно оси локомотива на некоторый угол d. Этот угол невелик и не превышает для магистральных тепловозов 3—3,5° (при минималь­ом радиусе кривых 125 м) и для маневровых и промышленных тепловозов — 4—7° (при минимальном радиусе от 80 до 40 м).

База тележки б в несколько раз меньше базы тепловоза Б (за которую в данном случае принимается расстояние между осями поворота тележек), поэтому в трехосных тележках величина необходимого разбега средней оси не превышает 14—15 мм. Современные магистральные тепловозы имеют тележечные экипажи. Промышленные тепловозы небольшой мощности с гидравлической передачей, имеющие всего две-три оси, выполняются без тележек. Их колесные пары своими буксами устанавливаются прямо в главной раме.

11.2. КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ

Устройство колесных пар и условия их работы.

Колесные пары являются важным узлом ходовой части железнодорожного подвижного состава, обеспечивающим его взаимодействие с рельсовым путем. Колеса передают на рельсы вертикальные статические (вес) и динамические нагрузки. Колеса локомотивов во взаимодействии с рельсами реализуют продольные горизонтальные силы (силы тяги и тормозные). Кроме того, направляя движение подвижного состава в рельсовой колее, колеса передают поперечные горизонтальные (направляющие) силы. Именно с этим связана важная особенность ходовых частей железнодорожного подвижного состава, отличающая его от других видов наземного колесного транспорта: колеса жестко связаны с осью в один вращающийся как одно целое узел, называемый колесной парой.

Рис. 11.2. Типы колесных пар

Колесные пары, состоящие из оси и двух колес, могут различаться по месту расположения на оси букс и подшипников, передающих на нее вертикальную нагрузку (рис. 11.2, а). Они могут быть расположены снаружи колес 1 и опираться на выступающие наружные концы а оси 2, называемые шейками, или между колесами (опорные шейки в этом случае находятся па внутренней части оси). Первая схема делает более удобным обслуживание подшипников в эксплуатации и широко применяется на различных типах подвижного состава, в том числе и на большинстве тепловозов. Вторая схема, неудобная для обслуживания букс, применяется на паровозах, у которых на внешней поверхности колес размещаются детали приводного дышлового механизма. Такое же устройство имеют колесные пары некоторых промышленных тепловозов с гидропередачей и аналогичным приводом (см. рис. 1.5, в).

Локомотивные колесные пары имеют устройства для тягового привода. Их оси по существу являются валами, передающими на колеса вращающий момент. На ось момент передается обычно через тяговую зубчатую передачу (рис. 11.2, 6).

При цилиндрических зубчатых колесах 3 колесная пара может иметь симметричный двусторонний привод. Такую конструкцию имеют колесные пары ряда электровозов. На тепловозах из-за трудностей размещения тяговых электродвигателей соответствующей мощности применяется несимметричный (боковой) односторонний привод.

У тепловозов с гидропередачей и карданным приводом ведущих колесных пар зубчатое колесо 4 укрепляется ближе к середине оси (центральный привод).

Колесные пары являются одними из наиболее ответственных деталей ходовых частей тепловозов. Конструкция и состояние колесных пар значительно влияют на плавность хода тепловоза и его воздействие на путь, на равномерность реализуемой колесной парой силы тяги и на величину сопротивления тепловоза движению. Безопасность движения любого типа подвижного состава во многом определяется именно этими же факторами: конструкцией и состоянием колесных пар.

Типы, основные размеры и технические условия на изготовление колесных пар определяются государственными стандартами, а их содержание и ремонт — Правилами технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ) и специальной Инструкцией по освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар локомотивов и электросекций (ЦТ-2306).

На большинстве отечественных тепловозов с нагрузкой от оси на рельсы до 225 кН применяются колесные пары с колесами диаметром 1050 мм. На новых пассажирских тепловозах ТЭП70 колеса имеют диаметр 1220 мм. На опытных грузовых тепловозах с нагрузкой от оси на рельсы до 245 кН диаметр колес принят 1250 мм. Больший диаметр колес способствует снижению величины контактных напряжений в колесе и рельсе, уменьшает износ колес и увеличивает габариты пространства, которое может занимать тяговый электродвигатель. В то же время применение колес большего диаметра имеет и отрицательные последствия, главное из них — увеличение веса. Масса колесной пары с диаметром колес 1250 мм примерно на 500 кг больше, чем обычной (с диаметром колес 1050 мм).

Колесные пары магистральных тепловозов с электрической передачей (2ТЭ10В, 2ТЭ116 и др.) имеют составные (бандажные) колеса. В такой конструкции (рис. 11.3) на ось 1 напрессованы колесные центры 2, а на последние в горячем состоянии насажены кольцевые бандажи 3. Между колесами размещается ведомое зубчатое колесо 5. Такая конструкция специфична для всех тепловозов с так называемым опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей.

Оси тепловозов вытачивают из специальных кованых осевых заготовок углеродистой стали Ос.Л. Ось имеет круглое поперечное сечение с различными диаметрами по длине (см. рис. 11.3) в зависимости от назначения ее частей. Наружные концевые шейки а служат для размещения на них буксовых подшипников. Наибольший диаметр имеют подступичные части в, на которые напрессованы колесные центры, и г, где сидит зубчатое колесо 5. Внутренние шейки д служат опорой для моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Между наружными шейками и подступичными частями находятся промежуточные предподступичные части б, обеспечивающие постепенный переход от диаметра шейки (160 мм) к диаметру подступичной части (235 мм).

На ось в эксплуатации действуют знакопеременные нагрузки, и ее материал работает на усталость. Поэтому плавность переходов (галтелей) от одного диаметра к другому имеет большое значение, чтобы избежать концентрации напряжений и возможности появления так называемых усталостных трещин. Цилиндрические поверхности оси (кроме средней части е) и их галтели упрочняются накаткой стальными закаленными роликами при нажатии на ролик 30—40 кН.

Поверхности шеек оси после накатки шлифуют под посадку буксовых подшипников. По торцам оси в процессе обработки засверливаются центровые отверстия, в одно из которых затем вставляется втулка привода валика скоростемера. Оси различных тепловозов отличаются разными длинами шеек и предподступичных частей и исполнением торцовых частей шеек.

Колесные центры отливают из мартеновской стали 25 Л III центробежным способом. Наружная часть колесного центра — обод — и внутренняя — ступица — подвергаются механической обработке для сопряжения в последующем соответственно с бандажом и осью. Конструкции колес и колесных центров различаются по исполнению части, соединяющей обод и ступицу в одно целое. Обычно это диск — плоский или с небольшой конусностью (см. рис. 11.3). Такие колеса называют дисковыми. При большом диаметре дисковое колесо оказывается чрезмерно тяжелым. На тепловозе 2ТЭ121 применены спицевые колеса, в которых обод и ступица колесного центра соединены спицами.

Бандажи прокатываются из специальной бандажной стали. Новым бандажам в процессе изготовления после механической обработки придается определенная форма наружной поверхности — поверхности катания, имеющей важное значение для рационального взаимодействия колеса и рельсового пути. Стандартный профиль (сечение) бандажа (рис. 11.4) состоит из гребня а и двух конических поверхностей: основной—с конусностью 1:10 (уклон 1:20) и боковой — с конусностью 1:3,5 (уклон— 1:7), а также торцовой фаски под углом 45°.

Внутренняя поверхность бандажа цилиндрическая с буртиком б для упора обода колесного центра и пазом в для пружинного кольца 4 (см. рис. 11.3), фиксирующего бандаж на ободе.

Рис. 11.3. Колесная пара тепловозов с электрической пе­редачей

Рис. 11.4. Профиль бандажей колесных пар тепловозов

Стандартная ширина тепловозных бандажей 140 мм, толщина нового бандажа 75 мм, планируется применение бандажей толщиной 85 мм.

Гребень (реборда) направляет движение колеса по рельсовой колее и предохраняет колесную пару от схода с рельсов.

Конусность поверхности катания способствует центрированию колесной пары в рельсовой колее и облегчает прохождение кривых участков пути. Колесо, бегущее по наружному рельсу, катится по нему окружностью большего диаметра, чем внутреннее колесо, и, следовательно, проходит несколько больший путь по дуге большего радиуса. В результате колесная пара устанавливается при движении в кривой по ее радиусу, что способствует движению без проскальзывания и повышенного износа. Конусность внешней части бандажа (конусность 1:3,5) и фаска облегчают прохождение стрелочных переводов.

Бандаж является наиболее изнашиваемой частью колесной пары. Основным видом его износа является прокат поверхности катания, т. е. потеря правильной формы ее профиля, а также износ (подрез) гребня.

В связи с коничностью поверхности катания колеса его диаметр и толщину бандажа, а также и величину проката измеряют в условной средней плоскости — по так называемому кругу катания — на расстоянии 70 мм от внутренней грани бандажа. Расстояние между кругами катания двух колес составляет 1580 мм (с допусками +1, — 3 мм).

По мере износа и достижения предельных значений проката и толщины гребня колесные пары подвергаются обточке бандажей, при которой восстанавливается их первон­чальный профиль. При этом, естественно, уменьшается толщина бандажей и диаметр круга катания колес. Предельные нормы износа и толщины бандажей установлены ПТЭ. Достигшие предельной толщины бандажи заменяются новыми, что продляет срок службы всей колесной пары.

На маневровых тепловозах ТГМЗА, поездных ТГ16 и дизель - поездах ДР1 колесные пары имеют безбандажные цельнокатаные колеса, поверхность катания которых составляет одно целое с колесным центром. Такая конструкция позволяет уменьшить массу колесной пары и снизить трудоемкость ее изготовления. Однако по достижении предельной толщины обода такая колесная пара должна сниматься с эксплуатации.

Зубчатое колесо 5 колесной пары (см. рис. 11.3) является ведомым, оно входит в зацепление с ведущей шестерней, находящейся на валу тягового электродвигателя. Ведомое зубчатое колесо колесных пар всех серий отечественных тепловозов изготовлено из хромоникелевой стали 45ХН. Оно состоит из ступицы, диска и обода, выполненного в виде зубчатого венца, имеющего 75 прямых зубьев модуля 10 мм. Отверстие в ступице шестерни имеет со стороны колесного центра на длине 20 мм расточку с конусностью 1:20, облегчающую посадку зубчатого колеса на ось и способствующую уменьшению концентрации напряжений. На посадочной поверхности в середине имеется кольцевая канавка шириной 10 мм, предназначенная для облегчения демонтажа зубчатого колеса. Канавка сообщается с резьбовым отверстием в теле ступицы, через которое под ступицу нагнетается масло под давлением при спрессовке зубчатого колеса. Аналогичные устройства, облегчающие монтаж и демонтаж, имеют и колесные центры.

Рис. 11.5. Упругое зубчатое колесо

Со стороны средней части оси ступица имеет выточку, в которую запрессовано штампованное маслоотбойное кольцо, предотвращающее попадание смазки из кожуха зубчатой передачи в моторно-осевые подшипники тягового электродвигателя.

Рабочая поверхность зубьев колеса закаливается токами высокой частоты, впадины зубьев упрочняются накаткой.

На тепловозах 2ТЭ10В (а также на 2ТЭ116) применяются колесные пары с упругими зубчатыми колесами. Такое колесо (рис. 11.5) имеет сложную конструкцию и состоит из многих деталей. Основные из них: зубчатый венец 9, ступица 14, тарелки 3 и упругие резинометаллические комплекты.

Тарелки 3 присоединены к диску ступицы 14 при помощи восьми втулок 12 на тугой посадке и стянуты болтами 1 с гайками 13 и шайбами.

Зубчатый венец 9 соединен с тарелками 3 шестнадцатью резинометаллическими комплектами 1 и 11, равномерно и поочередно расположенными по окружности.

Упругий комплект представляет собой стальной палец с насаженными на него резиновыми втулками-амортизаторами, на которые в свою очередь напрессованы стальные втулки. Таким образом каждый резиновый амортизатор находится между двумя металлическими деталями: пальцем и втулкой.

В конструкции зубчатого колеса применены упругие комплекты двух типов: с тремя (I) и двумя (II) резиновыми амортизаторами. Тройной комплект I состоит из пальца 5, двух крайних амортизаторов 7 с втулками 4, вставленными в отверстия тарелок 3, и среднего амортизатора 10, втулка которого вставлена в отверстие зубчатого венца 9.

Посадка всех втулок скользящая, втулки фиксируются в отверстиях тарелок и венца пружинными стопорными кольцами 8, препятствующими продольному смещению резинометаллического комплекта.

Двойной комплект II не имеет среднего амортизатора, средняя часть его пальца 15 имеет больший диаметр и установлена в отверстие венца 9 с радиальным зазором 5 мм. Наружная поверхность средней части пальца 15 не цилиндрическая, а бочкообразная (R₁ = 270 мм).

Тангенциальная нагрузка от зубчатого венца воспринимается вначале восемью тройными комплектами I. Они имеют меньшую жесткость. После их деформации при смещении зубчатого венца примерно на 1° выбирается зазор между пальцами 15 и отверстиями венца и нагрузка от венца воспринимается восемью двойными комплектами II, амортизаторы которых имеют более высокую жесткость.

Таким образом, благодаря различной упругости амортизаторов комплектов I и II зубчатое колесо имеет переменную тангенциальную жесткость.

Для предотвращения выпадания пальцев и втулок в случае повреждения амортизаторов служат кольца 6 и 11, приклепанные к тарелкам 3.

Центровка венца относительно ступицы и радиальная жесткость колеса обеспечиваются установкой между ними (сплошь по окружности) коротких роликов 2. Благодаря бочкообразности наружной поверхности диска ступицы (R₂ = 300 мм) и при наличии боковых зазоров между диском венца и тарелками 3 зубчатый венец может самоустанавливаться, обеспечивая равномерный контакт зубьев шестерен тягового редуктора при перекосах вала тягового электродвигателя относительно оси колесной пары.

Применение упругих зубчатых колес повысило надежность работы и срок службы тягового редуктора и улучшило условия работы тяговых электродвигателей за счет значительного снижения величины динамических усилий в передаче при движении тепловоза.

Колесные пары тепловозов с гидравлической передачей отличаются от вышерассмотренных только устройствами для передачи вращающего момента. На тепловозах ТГМЗ, имеющих карданно - редукторный привод, ведомое зубчатое колесо насаживается не рядом с колесным центром, а ближе к средней части оси, что позволяет по обе стороны от него на оси разместить опорные подшипники осевого редуктора.

На тепловозах ТГМ1 с дышловым приводом ведущих осей и с размещением их в жесткой раме конструкция колесных пар иная. Оси имеют не внешние, а внутренние буксовые шейки. В колесные центры установлены пальцы кривошипов, на которые, навешиваются дышла, передающие осям вращающий момент от вала дизеля.

Формирование колесных пар.

Это процесс сборки колесных пар из новых элементов при их изготовлении. Формирование колесной пары тепловоза начинается с посадки на ось зубчатого колеса (или его ступицы).

Прочность посадки обеспечивается натягом, т. е. превышением диаметра подступичной части оси над диаметром отверстия в ступице на 0,12—0,16 мм. Посадка осуществляется тепловым способом в горячем состоянии (шестерня нагревается до температуры не выше 200 °С). Предварительно подступичная часть оси покрывается тонким слоем (не более 0,02 мм) лака (клея) ГЭН-150(В). Это покрытие исключает непосредственный контакт металла оси и ступицы и предохраняет обе поверхности от коррозии. При изготовлении колесных пар тепловозов ТЭЗ применялась и холодная (прессовая) посадка шестерен на ось с усилием 500—800 кН.

Прочность посадки проверяется на прессе. После остывания шестерни она при продольном усилии до 700 кН не должна сдвигаться.

Ось с шестерней запрессовывают в колесные центры на прессе в холодном состоянии. Очищенные посадочные поверхности оси и центра предварительно смазывают растительным маслом. Натяг лежит в пределах 0,18—0,30 мм. Усилие в конце запрессовки колесного центра составляет 950—1400 кН (при запрессовке колесного центра с бандажом — 1100— 1500 кН)!

Для контроля за прочностью посадки на ось колесных центров пресс, на котором формируется колесная пара, оборудован манометром, автоматически записывающим давление запрессовки в виде так называемой диаграммы запрессовки, которая приобщается к паспорту колесной пары. При нормальной посадке кривая запрессовки выглядит плавной, монотонно нарастающей кривой. При формировании колесных пар пассажирских тепловозов для посадки колесных центров применяют тепловой способ.

У колесных пар должно быть строго соблюдено расстояние между внутренними гранями бандажей — 1440 мм (с отклонениями не более + 1, —3 мм); при этом необходимо, чтобы колесные центры находились на одинаковом расстоянии от середины оси (разность этих расстояний не должна быть больше 2 мм).

Бандаж насаживается на обод колесного центра в нагретом состоянии (до температуры 250—300 °С). Натяг составляет 1,1 —1,45 мм. При нагревании внутренний диаметр бандажа увеличивается и превышает диаметр обода на 1,2—1,5 мм, это позволяет свободно опустить колесный центр в бандаж, до упора в буртик б (см. рис. 11.4) на его внутренней поверхности. При медленном остывании бандаж плотно сжимает центр. Пока температура бандажа не упала ниже 200 °С, в паз в (см. рис. 11.4) бандажа заводят кольцо 4 (см. рис. 11.3) и обкатывают прижимной бурт бандажа для плотного охвата кольца.

Таким образом, упорный буртик препятствует смещению бандажа в одну сторону, а пружинное кольцо 4 — в другую.

Для последующего контроля неподвижности бандажа относительно колесного центра на боковой поверхности бандажа накернивают по дуге несколько лунок, а на ободе колесного центра тупым зубилом делают риску глубиной 1 мм против средней лунки. Чтобы контрольные отметки легко было найти в условиях эксплуатации, на месте их расположения наносят полосу шириной 25 мм: на бандаже красной краской, а на ободе белой.

На деталях колесных пар: осях, бандажах, колесных центрах и зубчатых колесах в процессе их изготовления и формирования выбиваются клейма, предусмотренные инструкцией ЦТ-2306.

На вновь сформированных колесных парах центры окрашивают черной масляной краской, а наружные грани бандажей — белой.

11.3. ПЕРЕДАЧА ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА К КОЛЕСНЫМ ПАРАМ

Привод ведущих колесных пар при электрической передаче.

Привод может быть индивидуальным или групповым. Тепловозы с электрической передачей в СССР и за рубежом почти исключительно имеют индивидуальный привод колесных пар, т. е. каждая колесная пара имеет отдельный тяговый электродвигатель, приводящий ее во вращение. Возможен и групповой привод: один двигатель, размещенный на тележке, приводит все ее колесные пары (мономоторная тележка). Такая схема, которая применялась во французском локомотивостроении, имеет некоторые преимущества в отношении динамических воздействий при высокоскоростном движении, а также в использовании сцепного веса (см. ниже). При групповом приводе значительно уменьшается возможность боксования колесных пар. Однако на трехосных тележках схема с одним двигателем требует сложной системы зубчатых колес для передачи момента на колесные пары. Поэтому в отечественном тепловозостроении применяется только индивидуальный привод.

Вращающий момент от тягового электродвигателя к колесной паре при индивидуальном приводе передается при помощи одноступенчатого тягового редуктора, состоящего из цилиндрической зубчатой пары: ведущей шестерни — на валу тягового двигателя и ведомого зубчатого колеса — на оси колесной пары. В тепловозостроении зубчатая передача из-за ограниченных габаритов пространства для размещения тягового электродвигателя выполняется, как правило, односторонней, несимметричной относительно продольной оси тепловоза и поэтому состоит из прямозубых колес. (В электровозостроении применяется и двусторонняя передача — ведущие шестерни размещаются на обоих концах вала тягового двигателя. Такая схема делает передачу момента симметричной относительно продольной оси тепловоза и позволяет применять косозубые передачи, отличающиеся более плавной работой.)

При односторонней передаче неизбежны некоторые смещения осей шестерен и перекосы зубьев в зацеплении, которые приводят к их неравномерному износу. Для устранения вредного влияния перекосов у зубьев ведущей шестерни одна из сторон выполняется с небольшим скосом (на 0,20—0,24 мм). Таким образом, зубья оказываются заранее скошенными на угол 5—6° в сторону, противоположную перекосу под нагрузкой, поэтому в процессе работы контакт между зубьями обеих шестерен становится более равномерным по их длине.

Передаточное число тягового редуктора зависит от назначения тепловоза: у грузовых и маневровых оно больше и составляет обычно 4,41 = 75/17, у пассажирских меньше (например, у тепловозов ТЭП60 — 2,32, у ТЭП70 — 3,12).

Подвешивание тяговых электродвигателей на тележке при индивидуальном приводе колесных пар должно обеспечить передачу вращающего момента при одновременном подрессоривании массы двигателя. Дело в том, что момент от вала двигателя к колесной паре может передаваться, только если корпус двигателя будет закреплен. Однако если закрепить корпус на раме тележки, то при ее колебаниях будет нарушаться зацепление между шестернями тягового редуктора. Поэтому корпус двигателя, связанный с рамой тележки, должен одновременно быть связанным и с колесной парой, чтобы не менялось межцентровое расстояние редуктора. Это можно обеспечить, если двигатель будет иметь с одной стороны опору на раму тележки, а с другой — на колесную пару.

Такую систему подвешивания тяговых электродвигателей (двигатель жестко опирается на ось колесной пары и через упругие звенья на раму тележки) называют опорно-осевой. При опирании двигателя на колесную пару жестко передается примерно половина его веса. Если двигатель полностью закрепить на раме тележки, получим опорно-рамное подвешивание. В этом случае тяговый привод должен быть упругим и компенсировать смещения двигателя относительно колесной пары.

Первая схема применяется на серийных грузовых и маневровых тепловозах, вторая (конструктивно более сложная) — на пассажирских и мощных грузовых (2ТЭ121) тепловозах.

Опорно-осевое подвешивание тяговых электродвигателей получило наибольшее распространение в советском тепловозостроении (тепловозы 2ТЭ10В, ТЭЗ, 2ТЭ116, ТЭМ2 и др.).

Тяговый электродвигатель 1 (рис. 11.6) имеет три опорные точки. Он опирается на специальные опорные шейки средней части оси 4 колесной пары двумя моторно-осевыми подшипниками 15. Размещение подшипников вала тягового двигателя и оси колесной пары в одном корпусе гарантирует неизменность межцентрового расстояния зубчатой передачи 2—3 (в пределах допусков на износ подшипников).

Третья опора (подвеска к раме тележки) выполнена упругой — через пружинный комплект, состоящий из четырех пружин 7. Пружины, работающие параллельно, сжаты между двумя обоймами 6, скрепленными по концам двумя болтами 12. Пружинный комплект установлен между выступами (верхними 8 и нижними 5) литого кронштейна подвески, приваренного к раме тележки. По оси крайних пружин комплекта через отверстия в выступах и обоймах снизу вверх пропускаются два стержня 9, скрепляющие комплект с рамой. Стержни 9 предохраняются от выпадания вниз валиками 13. Предварительно сжатый болтами 12 пружинный комплект охватывается выступами 10 корпуса двигателя, и после ослабления гаек на болтах 12 до упора в шплинты пружины в распор прижимают обоймы 6 к выступам 10 (рабочие поверхности обойм усилены наваркой сменных износостойких пластин 11).

Моторно-осевые подшипники скольжения состоят каждый из двух вкладышей из свинцовистой бронзы ОЦС 4-4-17. Один вкладыш — верхний — вставляется в расточку корпуса тягового электродвигателя, второй — нижний — в «шапку» (крышку) 19, притягиваемую к корпусу болтами. Нижний вкладыш имеет прямоугольное окно для подвода смазки (осевого масла) к шейке оси.

На тепловозах 2ТЭ10Л и ТЭЗ с тяговыми электродвигателями типов ЭД107 и ЭДТ200Б (соответственно) смазка шеек осуществляется контактным способом с помощью набивки из полушерстяной пряжи. Масло заливается в масляную ванну в шапке 19 через верхнюю масленку 16 в крышке. Набивка укладывается до заливки масла в следующей последовательности. Сначала непосредственно на шейку вдоль стенки полости шапки укладывается войлочная прокладка а (показана на рис. 11.6 сплошной черной линией — см. сечение Б—Б), которая предохраняет набивку от истирания и затягивания в подшипник. Затем размещают заблаговременно пропитанные маслом пять мотков полушерстяной пряжи: четыре — вдоль прокладки, а пятый, сложенный вчетверо,— на дно масляной ванны, прижимая расправленные по дну концы первых четырех мотков. Набивка, прижатая пружинной планкой 17, равномерно распределяет масло по всему окну во вкладыше. Сверху набивки укладывают слой хлопчатобумажной путанки, пропитанной в масле. Уровень смазки в подшипнике проверяется наклонным щупом через нижнюю масленку 18. Его высота (по щупу) должна быть в пределах 45—90 мм.

Средняя часть оси, между моторно-осевыми подшипниками, закрывается защитным кожухом.

На тяговых электродвигателях тепловозов 2ТЭ10В применена более совершенная «польстерная» смазка моторно-осевых подшипников. Для подачи смазки в каждом подшипнике используется пакет («польстер») 12 из двух войлочных пластин с хлопчатобумажными фитилями между ними. Пакет закреплен в коробке 11 скобой 10 (рис. 11.7).

Коробка снаружи имеет пластинчатые пружины 8, за счет упругости которых она вставлена в распор в корпус 9. Пружина 6 прижимает коробку с польстером к шейке оси. Нажатие пружины (40—60 Н) превышает сопротивление распорных пружин 8, что обеспечивает контакт польстера с шейкой. Рычаг 7 осью 1соединен с корпусом 9, на котором укреплена и пружина 6. Корпус 9 установлен на нижней стенке шапки 5 подшипника. Уровень смазки в масляной ванне контролируется по стержню 3 поплавка 4 при открытии крышки 2 или при помощи щупа.

Тяговый редуктор огражден от внешних воздействий кожухом 14 (см. рис. 11.6). Кожух состоит из двух половин, изготовленных из листовой стали на сварке, и укрепляется на корпусе двигателя в трех точках. Нижняя часть кожуха служит емкостью для смазки (типа СТП) в количестве 3,5 л (на тепловозах 2ТЭ116 — до 5 л).

Опорно-рамное подвешивание тяговых электродвигателей отличается от опорно-осевого тем, что весь вес тягового электродвигателя передается на раму тележки. Это значительно снижает вес необрессоренных частей локомотива, а следовательно, его воздействие на путь. Существуют различные конструкции тягового привода при опорно-рамном подвешивании.

Рис. 11.6. Опорно-осевое подвешивание тягового электродвигателя

Рис. 11.7. Моторно-осевой подшипник с польстером

Одним из, распространенных является привод с помощью полого вала и шарнирной муфты. Такой привод применяется французской фирмой «Альстом», поэтому его иногда называют просто «привод типа Альстом». Такой тип привода с опорно-рамным подвешиванием применен на тепловозах ТЭП60 (рис. 11.8) и первых ТЭП70 (до № 008).

Тяговый электродвигатель 4 (см. рис. 11.8) двумя лапами 5—приливами на боковой стороне его остова — опирается на кронштейны 6, укрепленные на поперечной балке рамы тележки. На другой стороне остова двигателя в середине шестью болтами укреплен стальной литой кронштейн 1, который опирается на кронштейн 7 на другой поперечной балке рамы тележки. Таким образом, двигатель имеет три точки опоры на раму тележки, обеспечивающих его правильную установку.

Моторно-осевые подшипники двигателя, закрепленного на раме, не опираются на ось 2, а поддерживают полый вал 3 — цилиндрическую гильзу наружным диаметром 315 мм, на которой укреплена ведомая шестерня тягового редуктора. Полый вал 3 охватывает ось 2 колесной пары. Радиальный зазор между внутренней поверхностью полого вала и осью составляет в среднем 35 мм. Такая его величина полностью исключает возможность соприкосновения этих деталей при колебаниях ходовых частей.

Опорно-рамное подвешивание тягового двигателя требует упругого тягового привода и отражается на устройстве колесной пары тепловоза (рис. 11.9). Она состоит из оси 3, колесных центров 6 с бандажами 8 и укрепляющими кольцами 7, полого вала 4 с приводами 1 и 6.

Рис. 11.8. Схема опорно-рамного подвешивания тягового электродвигателя

Рассмотрим особенности деталей колесной пары. Ось 3 для облегчения веса имеет сквозное центральное отверстие диаметром 70 мм. Колесный центр имеет два прилива с отверстиями для запрессовки ведущих пальцев 11 и два отверстия диаметром 200 мм для прохода цапф приводов.

На концы полого вала 3 насажены в горячем состоянии и зафиксированы штифтами 5 приводы 1 и 6 с ведущими пальцами 10. Один из приводов (1) имеет дисковый фланец для укрепления ведомой шестерни 2.

Вращающий момент от тягового двигателя к колесной паре передается через эластичные муфты (рис. 11.10), размещенные на обоих колесах. Муфта состоит из траверсы 6 и шарнирно с ней соединенных валиками 4 четырех поводков 5. Два поводка соединяются с пальцами 2 привода муфты, два других — с пальцами 1 колесного центра. Головки поводков надеваются на пальцы через резиновые амортизаторы 3.

Имеются и другие схемы тягового привода при опорно-рамном подвешивании тяговых электродвигателей (рис. 11.11). Одна из этих схем (с полым валом тягового электродвигателя) применена на тепловозе 2ТЭ121.

Рис. 11.9. Колесная пара тепловоза ТЭП60

Приводные механизмы тепловозов с гидравлическими передачами.

Вращающий момент от выходного вала гидропередачи к движущим осям тепловоза может быть передан либо при помощи дышлового (кривошипно-шатунного) механизма, аналогично паровозному, либо при помощи карданного привода, состоящего из системы телескопических валов, соединенных так называемыми шарнирами Гука (или карданными муфтами), и осевых редукторов.

Телескопические шлицевые соединения валов допускают в некоторых пределах изменения расстояний между выходным валом передачи и устройствами привода на осях, которые неизбежны при движении и колебаниях локомотива. Шарниры допускают также возникающие при этом перекосы валов.

Дышловой механизм (рис. 11.12, а) состоит из отбойного вала 3, получающего вращение от дизеля 1 через гидропередачу 2, и системы дышел, связывающих его с движущими осями 6.

Отбойный вал ведущим дышлом 4 связан с одной из колесных пар и приводит ее во вращение. Все ведущие колесные пары соединены между собой сцепными дышлами 5. Передача движения к колесным парам при помощи отбойного вала и дышлового механизма применяется на двух-, трехосных маневрово - промышленных тепловозах, оси которых размещены в общей жесткой раме (ТГМ1, ТГМ23). Простой и надежный дышловой механизм обладает в то же время существенными недостатками. Размещение непосредс<