Лекция №13 Тепловозные тележки.


Тележки предназначены для передачи вертикальных и горизонтальных нагрузок, возникающих при движении локомотива. К вертикальным нагрузкам относятся: статическая – от рамы локомотива на раму тележки, динамическая – при движении колесной пары по неровностям пути от рамы тележки на раму локомотива. Горизонтальная нагрузка (сила тяги) от буксы колесной пары к раме тележки и далее – к раме локомотива, тормозная сила – от рамы локомотива к раме тележки.

Тележки классифицируют по следующим признакам:

– числу колесных пар, объединенных жесткой рамой (двух-, трех- и четырехосные);

– конструкции связи букс с рамой тележки (челюстные, поводкового типа);

– конструкции подвешивания тяговых электродвигателей (ТЭД) (опорно-осевое, опорно-рамное);

– числу ступеней рессорного подвешивания (одно- и двухступенчатое);

– конструкции связи кузова с тележками в поперечном к оси пути направлении (жесткая и упругая);

– числу ТЭД в тележке (много- и одномоторные);

– типу рам (брусковые и сварнолитые).

При проектировании тележек необходимо учитывать требования, которые должны обеспечивать:

– безопасную эксплуатацию локомотива с максимальными скоростями движения как на прямых, так и на кривых участках пути, при наименьших динамических воздействиях на путь в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

– минимальные динамические усилия и ударные нагрузки, передаваемые от пути устройствам тяговой передачи и кузову;

– максимальное использование сцепного веса при необходимой эксплуатационной надежности конструкции, ее минимальном весе, хорошей ремонтопригодности и минимальных расходах на ее ремонт. Коэффициент использования сцепного веса, который определяется как

 

КСЦ = , (11.1)

 

где 2ПДЕЙ и 2ПНОМ – действительная и номинальная нагрузки от колеса на рельс.

Коэффициент должен быть не менее 0,92 при расчетном коэффициенте сцепления 0,33:

 

– минимальные вертикальные динамические воздействия на путь и с пути на экипажную часть. Они зависят от конструкции рессорного подвешивания, колесных пар и букс, а также – от величины неподрессоренного веса;

– конструкция экипажа магистральных тепловозов должна обеспечивать геометрическое вписывание в кривую радиусом 125 м);

– износостойкость деталей тележек должна обеспечивать работу без ремонта или замены в течение пробега более 1 млн. км (кроме бандажей и тормозных колодок).

 

Особенности конструкции тележки тепловоза 3ТЭ10М

Тележка тепловоза трехосная, сварно-литая, поводкового типа (бесчелюстная), с опорно-осевым подвешиванием ТЭД, с двухступенчатым рессорным подвешиванием, с упругой связью кузова с тележкой. Тележки имеют следующие основные элементы (рис. 11.1): боковины, концевые балки, межрамные крепления, кронштейны для подвески ТЭД.

 

 

Рис. 11.1. Рама тележки тепловоза 3ТЭ10М: 1 – концевая балка;
2 – боковина; 3 – опорно-возвращающее устройство; 4 – шкворневая балка;

5 – гнездо для шкворня; 6 – межрамное крепление

 

Боковины, межрамные крепления и шкворневая балка выполнены сварными из стали марки М16С. Кронштейны для подвески ТЭД, кронштейны под поводки литые из стали марок 15Л-111 и 20Л-111. Для улучшения использования сцепного веса тепловоза ТЭД имеет гуськовое расположение в тележке.

 

Опорно-возвращающие устройства тележек

Опорно-возвращающие устройства (ОВУ) служат для передачи вертикальных нагрузок от рамы локомотива, для уменьшения виляния экипажа и снижения боковых сил при движении по прямому участку пути. Опорно-возвращающие устройства связывают кузов или главную раму локомотива с рамами тележек. По своей конструкции эти устройства обеспечивают разную степень свободы перемещения относительно кузова. Один тип опор допускает только поворот тележки относительно кузова (тележки тепловозов ТЭ10, 2ТЭ116, ТЭМ2), второй, кроме поворота тележки, допускает ее поперечное перемещение на некоторую величину (ТЭП60).

Тележки тепловоза серии ТЭ10 имеют возможность только поворачиваться относительно главной рамы в горизонтальной плоскости на угол 3–4°. Осью вращения является шкворень диаметром 300 мм, предназначенный для передачи продольных и поперечных горизонтальных сил от тележки на раму тепловоза. Нагрузка от кузова передается через роликовые опоры, размещенные на боковинах рамы тележки. Каждая опора повернута относительно радиуса на небольшой угол, что позволяет регулировать величину трения, необходимого для гашения колебаний тележки.

Первой особенностью ОВУ являются плиты, опирающиеся на ролики. Их опорная поверхность не плоская, а имеет небольшой уклон b = 2° (рис. 11.2).

 

Рис. 11.2. Схема возвращающего устройства тележки:

1 – верхняя плита; 2 – ролик; 3 – обойма; 4 – нижняя плита

 

На прямом участке пути ролики занимают среднее положение. При повороте рамы тележки нижняя опора перемещается относительно верхней и ролики займут неустойчивое положение. Возникает горизонтальная составляющая давления ролика на опору, которая называется возвращающей силой, поскольку она стремится вернуть тележку в исходное положение. При b = const величина этой силы постоянна. Момент, возвращающий тележку в первоначальное положение, рассчитывается

 

РГ = РР tgb, (11.2)

где РР – нагрузка на ролик;

МВ = РТ tgb R, (11.3)

 

где R – радиус окружности, на которой расположены опоры; РТ – нагрузка на все четыре опоры тележки.

Кроме возвращающего момента в ОВУ, будет действовать и момент трения

 

МТР = PT f2 R cosg, (11.4)

 

где g – угол поворота опоры, относительно радиуса, создающий необходимый момент трения (рис. 11.1), для передних опор он равен 15°, а для задних – 5°; f – коэффициент трения, равен 0,1–0,2.

Второй особенностью тележки является несимметричное расположение опор относительно шкворневого отверстия. Для передних опор радиус R = 1632 мм, а для задних – R = 1232 мм. Это вызвано перераспределением нагрузки, передаваемой на раму тележки при «гуськовом» расположением ТЭД. Такое расположение опор дополнительно создает возвращающий момент, вследствие разности возвращающих сил, создаваемых передними и задними опорами,

 

М = ВР1 l1 – BP2 l2, (11.5)

 

где ВР1 и BP2 – возвращающая сила передней и задней опоры тележек;
l1 и l2 – расстояния от ОВП до поперечной оси тележки.

Так как передние и задние опоры располагаются на разном расстоянии от поперечной оси тележки (рис. 11.1), то при повороте последней отклонения обоих опор будут разными.

Для определения возвращающих сил необходимо знать отклонение передних и задних опор тележки

 

d1 = d + aП l1 и d2 = d + aП l2 , (11.6)

 

где d – величина относа кузова, равна величине свободного хода шкворневого устройства, т. е. 20 мм; aП – угол поворота передней тележки

 

tgaП = , (11.7)

 

где L – база тепловоза; Х2 – расстояние от оси второй колесной пары до центра поворота тележки; RD – радиус кривой.

Угол поворота получают в радианах, поэтому его необходимо пересчитать в градусы: один радиан равен 57°3¢. Определив значения d1 и d2, по графической зависимости В = f (d) находят значения возвращающих сил и рассчитывается возвращающий момент М.

Третьей особенностью тележек является наличие подвижного ползуна, установленного в шкворневой балке. На рабочие поверхности его приварены термообработанные планки, изготовленные из стали 60Г. Движение ползуна ограничено двумя упорами, нагрузка от которых передается на пружины жесткостью 40 кН. В направлении вдоль продольной оси тележки ползун установлен в гнездо с зазором 0,14–1,42 мм. Конструкция шкворневого узла позволяет при вписывании тележки тепловоза в кривой участок пути перемещаться шкворню в направлении, перпендикулярном продольной оси тележки на 40 мм в одну и другую сторону. При перемещении до 20 мм возвращающий момент создается только за счет перекатывания роликов опор по плитам, а при дальнейшем он увеличивается за счет включения в работу пружин шкворневого узла. При перемещении шкворня на 40 мм (сжатие пружин на 20 мм) возвращающее усилие пружины равно 80 кН. Такая конструкция тележки позволяет улучшить условия вписывания тепловоза, показатели горизонтальной динамики и снизить рамные давления на рельс.

На тепловозе серии ТЭП70 ОВУ состоит из восьми пружин типа «Флексикойл» (по четыре пружины с каждой стороны), упругого шкворневого устройства с низким расположением шкворня и гасителей колебаний. При смещении кузова под действием центробежной силы возникают противодействующие силы упругости пружин. Одновременно поперечному относу кузова препятствуют диссипативные силы сопротивления горизонтальных гасителей колебаний. При движении локомотива, кроме поперечных перемещений, возникают и угловые перемещения. При этом пружины создают возвращающий момент, величина которого определяется следующим образом (рис. 11.3).

 

Рис. 11.3. Схема для определения возвращающего
момента тепловоза ТЭП70

 

При повороте кузова относительно тележки на угол y в каждой пружине возникает горизонтальная сила

 

Нi = ЖП ri siny, (11.8)

 

где ЖП – жесткость пружины, кН; ri – расстояние от центра шкворня до центра пружины, мм.

Из-за малой величины угла поворота (y = 3–4°) можно принять siny = y, тогда

 

Нi = Жп ri y. (11.9)

 

Возвращающий момент, действующий на тележку, определяется следующим образом:

 

МВ = ΣНi ri . (11.10)

 

Для уменьшения возвращающего момента, создаваемого пружинами типа «Флексикойл», их устанавливают на резиновые амортизаторы.

Силы, действующие на тележку

Вертикальная статическая нагрузка. Вертикальная статическая нагрузка на раму тележки, силы на опоры рамы и на точки рессорного подвешивания определяются при развеске тепловоза. Нагрузка на каждую опору определяется

Ро = . (11.9)

 

где ΣG – вес, передаваемый на тележки, кН

Нагрузка, передаваемая на буксы колесных пар,

 

РБ = + QТ. (11.10)

 

где QТ – подрессоренный вес тележки, кН

Силы, передаваемые на тележку через пружинную опору тяговых электродвигателей.При опорно-осевой подвескеТЭД некоторым приближением можно считать, что 50 % веса ТЭД приходится на пружинную опору, а остальные 50 % – на шейки оси колесной пары. При работающем ТЭД крутящий момент на валу якоря вызывает момент на оси колесной пары, что приведет к появлению на корпусе буксы силы тяги, кН;

 

FКП = , (11.11)

 

где Pз – давление на зуб; Dз – диаметр зубчатого колеса; Dк – диаметр бандажа колесной пары.

Наибольшая величина силы тяги при расчете принимается равной силе тяги по сцеплению колес с рельсами. При челюстной тележке сила тяги передается на две направляющие с обоих сторон тележки, при поводковой связи на каждый поводок передается 25 % силы тяги, реализуемой колесной парой (рис. 11.4).

 

 

Рис. 11.4. Схема сил, действующих на тележку через опоры ТЭД

 

Определяя реакцию опор на раме тележки R, ограничимся рассмотрением вертикальной составляющей усилия, передаваемого ведомому зубчатому колесу. Из уравнения равенства моментов, приложенных к зубчатому колесу и к колесной паре, можно рассчитать значение силы тяги, приложенной к колесной паре,

 

FКП DК = РЗ DЗК, (11.12)

тогда

FКП = , (11.13)

 

где DК – диаметр колеса по кругу катания; РЗ – давление, передаваемое от зуба ведущей шестерни; DЗК – диаметр зубчатого колеса.

 

При реализации крутящего момента от действия силы РЗ возникает реакция в опоре ТЭД, которая определяется из следующего уравнения:

 

RОП В = РЗ А, (11.14)

тогда

RОП = , (11.15)

 

где А – расстояние от точки контактов зубьев тягового редуктора до оси колесной пары; В – расстояние от точки приложения реакции опоры до оси колесной пары

При взаимодействии зубьев шестерен возникает реактивный момент, направленный против вращения ведущей шестерни, который стремится повернуть остов ТЭД и, таким образом, разгрузить тележку

 

МР = РЗ rШ, (11.16)

 

где rШ – радиус ведущей шестерни.

В связи с этим реакция опоры от ТЭД на тележку уменьшится и будет иметь вид:

 

 

(11.17)

 

Таким образом, если ТЭД расположен за колесной парой, то при реализации силы тяги реакция опоры будет разгружать тележку, если ТЭД расположен перед колесной парой – то нагружать. Кроме этого, величина разгрузки зависит от передаточного отношения шестерен тягового редуктора: чем оно больше, тем больше и величина.

 



Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 446;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.021 сек.