Екипажная часть тепловозов

Екіпажна  частина локомотива (екіпаж локомотива) - конструктивна частина тягової залізничної одиниці (локомотива), що забезпечує її рух по рейковій колії. Конструктивно являє собою візок з колісними парами, в якій розташовується необхідне енергетичне і допоміжне обладнання. Екіпажна частина є основою локомотива, безпосередньо забезпечує безпеку руху.

До екіпажної частини  тепловоза відносяться кузов, головна  рама, автозчіпного пристрою, візки, рессорное  підвішування і ін 

Кузов. Кузови тепловозів поділяються за способом сприйняття навантаження на два типи: з несучою рамою і знімним кузовом; цільно-несучі, в яких рама і кузов представляють собою єдину зварену конструкцію, забезпечуючи високу жорсткість і зниження маси кузова на 20 ... 25% при однаковій потужності силової установки.

Магістральні тепловози  серій ТЕП60, ТЕП70 тощо, мають цельнонесущій  кузов, який являє собою складну  про-

Рис. 1.4. Кузов тепловоза 2ТЕ116:

1 - головна рама; 2 - кабіна машиніста, 3 - апаратна камера, 4, 5, 6, 8, 10 - знімні секції; 7 - кузов  дизельного приміщення; 9 - холодильна камера 

просторову систему, утворену з поздовжніх і поперечних балок, тонкостінних стрижнів і обшивки. Для можливості виїмки дизеля і інших  агрегатів у середній частині  даху кузова зроблений великий виріз, що закривається знімним каркасом. У обшивальної аркуші кузова є  ряд вирізів для установлення вентиляторів, фільтрів і розміщення вікон.

На інших маневрових і поїзних тепловозах застосовуються кузова з рамою і знімним кузовом (рис. 1.4). Знімний кузов може бути вагонного або капотного типу. При використанні кузова вагонного типу локомотивна бригада має доступ до силового обладнання під час руху без виходу з кузова, що поліпшує умови роботи бригади; крім того, кузов вагонного типу має гарну аеродинаміку. Тому кузовами вагонного типу обладнуються поїзні локомотиви. Кузов капотного типу бічними стінками і дахом закриває лише силові агрегати, що забезпечує гарний огляд шляху з кабіни машиніста. Локомотиви з таким типом кузова використовуються в основному для маневрової роботи. 

Головна рама. Вона є підставою для розміщення силової установки та допоміжного обладнання, а також передає поздовжні тягові зусилля від ведучих осей до складу. Основними силовими елементами головної рами (рис. 1.5) є хребтові двотаврові балки висотою 450 мм, верхня і нижня полиці яких посилені привареними смугами. Горизонтальні настильний листи товщиною від 4 до 14 мм мають вирізи для монтажу обладнання. У середній частині рами розташований піддон для установлення дизель-генератора. Зовнішній контур рами має обносние швелери, до яких кріпиться кузов. Кінці хребтових балок зв'язані за допомогою стяжних ящиків, відлитих із спеціальної сталі. У них розміщені фрикційні апарати ударно-тягових засобів. До нижнього листа рами приварені підсилюють

Рис. 1.5. Головна рама тепловоза:

1, 5 - стяжні ящики; 2, 4 - шкворни; 3 - ферма, підсилює головну раму; 6 - жолоб з кришкою для кабелю; 7 - хребтова балка, 8 - сталева смуга посилення балки, 9 - кришка шафи акумуляторної батареї; 10 - сталеве кільце шворня; 11 - спеціальний лист для встановлення верхньої частини опорно-повертає пристрої

смуги товщиною 20 мм, а до них - шкворни (передній і задній), які передають тільки горизонтальні  зусилля і не сприймають вертикальних навантажень. Вертикальні навантаження від рами на візки передаються  через вісім кульових опор (по чотири опори на кожен візок). Для підйому рами при ремонтах в передній і задній частинах її розміщені спеціальні кронштейни.

Автозчіпний пристрій. Він складається з корпусу автозчеплення 1 (рис. 1.6, а), розчіпних приводу, ударно-центрує приладу, тягового хомута з наполегливою плитою і поглинаючого апарата, розташованого в хомуті між його задньою стінкою і наполегливої плитою.

Голова автозчеплення  підвішена на видолинку 8 за допомогою двох маятникових підвісок 9, другі кінці яких укріплені шарнірно в ударній розетки 10. Підвіска, Балочка і ударна розетка представляють собою центрирующий прилад, який служить для автоматичного центрування автозчеплення щодо поздовжньої осі локомотива.

Автозчіпного механізм складається із замку 1 (рис. 1.6, б), замки-утримувача 7, запобіжника замку 17, підйомника 12 і його валика 20. Замок, службовець для замикання двох зімкнутих автозчеплень, разом із зібраним механізмом встановлений у вертикальному положенні в порожнині голівки і, на своїй нижній радіальної опорі 5 може повертатися уздовж порожнини навколо зуба 6 замку. Під дією власної ваги замок своєю замикає частиною прагне вийти назовні з порожнини. На шип 2 замку навешен двуплечий запобіжник (собачка) 7 липня замку. Замкодержатель 7,

Рис. 1.6. Автосцепка СА-3:

а - автозчіпного пристрою: 1 - розетка; 2 - маятниковий болт; 3 - плетений ящик; 4 - фрикційний апарат; 5 - тяговий  хомут; 6 - планка; 7 - завзята плита; 8 - клин; 9 - центруюча балочки; 10 - автозчеплення ; б - елементи конструкції автозчіпного механізму: 1 - замок; 2 - шип; 3, 21 - отвори; 4 - сигнальний відросток; 5 - радіальна опора; 6 - зуб замку; 7 - замкодер-жатель; 8 - противага; 9 - виступ ; 10 - лапа; 11 - овальне Отвір; 12 - підйомник; 13 - квадратний отвір; 14 - вузький палець; 15 - широкий палець; 16 - болт; 17 - запобіжник замку; 18 - нижнє плече; 19 - верхнє плече, 20 - валик підйомника; 22 - виїмка, 23 - стрижень; 24 - балансир; в - розчіпних привід: 1 - корпус автозчеплення; 2 - замкодержатель; 3 - замок; 4 - балансир валика підйомника; 5 - ланцюг; 6 - важіль розчіпних; 7 - упор; 8 - балочки; 9 - маятникова підвіска; 10 - ударна розетка; 11 - малий зуб;12 - великий зуб

призначений для  утримання замку у зчепленому і розчеплення положеннях, навішується  овальним отвором 11 на шип в порожнині  автозчеплення. Поруч із замком розташований підйомник 12, надітий на квадратний хвостовик валика 20 підйомника. Валик розташовується в отворі автозчеплення і проходить через отвір 3 Замку. Балансир 24 валика підйомника залишається зовні корпусу автозчеплення. Балансир з'єднаний з ланцюгом розчіпних приводу. Від випадання з корпусу автозчеплення валик утримується виїмкою 22, в яку заходить тіло болта 16, встановленого в напливі корпусу автозчеплення.

Розчіпних привід (рис. 1.6, в), службовець для розчеплення  автозчепів і установки механізму  у вимкненому положенні, складається  з двуплечего важеля 6, розташованого  на буферному брусі тепловоза  і утримуваного спеціальними кронштейнами, і ланцюги 5, що з'єднує важіль з  балансиром 4 валика підйомника. На маневрових тепловозах розчіпних привід обладнується пневмоцілінд-ром з дистанційним управлінням з кабіни машиніста. 

Візки. Залежно від пристрою ходової частини тепловози діляться на дві групи. У першу входять тепловози, у яких провідні колісні пари розміщені безпосередньо на рамі. Така конструкція застосовується тільки на тепловозах малої потужності, що мають невелику кількість провідних колісних пар (тепловози ТГМ1, ТГМ23). Угруповання колісних пар у жорсткій рамі веде до збільшення бази тепловоза, а це ускладнює управління локомотивом на кривих ділянках шляху.

Другу групу складають  тепловози з тележечной екіпажної частиною. Наявність візків покращує умови руху локомотива на кривих ділянках і забезпечує високі швидкості руху. Така ходова частина застосовується на більшості магістральних і маневрових тепловозів. Конструкція візка визначається числом колісних пар, способом підвішування тягових електродвигунів, системою ресорного підвішування, пристроями зв'язку колісних пар з рамою візка, а також пристроями з'єднання візка з головною рамою.

Залежно від числа  колісних пар, об'єднаних в одній  рамі, візки бувають двох-і тривісними. Двохосьові візки застосовуються на тепловозах з гідропередачею (ТГМЗ, ТГМ4, ТГ16 тощо) і тепловозах, у яких чотиривісні візки складаються з двох двовісних візків з проміжною рамою (ТЕМ7). Тривісні візки бувають щелепними і безщелепних (рис. 1.7). Щелепні візки застосовуються на маневрових і вантажних тепловозах ранніх випусків (2ТЕ10Л, 2ТЕ10В, М62, ТЕМ1 та ін.) На тепловозах 2ТЕ116, 2ТЕ10М, 2М62, ТЕМЗ та ін застосовуються уніфіковані візки.

Уніфікована тривісна безщелепних візок призначена для  всіх модифікацій тепловозів. У візку передбача-

Рис. 1.7. Загальний  вигляд безщелепних візка тепловоза 2ТЕ116: 

1 - гальмівний циліндр; 2 - повітропровід; 3 - демпфер; 4 - букса, 5 - рама; 6 - пружина; 7 - повідець, 8 - важіль  підвіски гальмівних колодок; 9 - піску-подає труба; 10 - колісна пара; 11 - електродвигун; 12 - опора; 13 - маслянка; 14 - шкворневої пристрій; 15 - кожух тягового редуктора; а, б - кронштейни кріплення буксових повідків; в, ж - кінцеві балки; г - боковина; д - середні поперечні балки; е - шкворневая балка; ж – кронштейн підвіски двигуна 

ється можливість зміни  передавального числа тягового редуктора  з 4,41 (75/17) до 3,04 (70/23) при одному і тому ж тяговому електродвигуні; переходу з ширини рейкової колії 1520 мм на 1435 мм відповідно до габаритом 0-2Т ГОСТ 9238-83 (за рахунок зміни положення  дисків колісних центрів); установки гальмівного обладнання як вітчизняної, так і інших систем. ТЕД на візку мають опорно-осьовий підвішування з рядним розташуванням (гуськом).

Рама візка пов'язана з колісними парами через повідкові безщелепні букси з жорсткими осьовими упорами кочення однобічної дії. Такий зв'язок дозволяє пружно передавати від колісних пар на раму візка сили тяги і гальмування, поперечні сили (при набіганні на рейку), а також забезпечувати симетричність і паралельність осей колісних пар і їх відносні вертикальні коливання. Середня колісна пара має можливість вільного поперечного переміщення ± 14 мм. Паралельно індивідуальному буксового ресорного підвішування встановлюються фрикційні гасителі коливань. У візку застосовується пневматичний індивідуальний двосторонній колодкове гальмо, з гальмівним циліндром діаметром 8 "на кожне колесо. Сила тяги від рами візка на головну раму передається через шкворневої пристрій. Передня і задня візки секції тепловоза по конструкції однакові, за винятком наявності на передній візку важільної передачі ручного гальма, підніжок для входу в кабіну управління і приводу швидкостеміра.

Опорно-осьовий підвішування ТЕД (рис. 1.8) використовується на більшості маневрових і вантажних тепловозів. ТЕД в одній точці закріплюється через пружинний комплект на рамі візка, а в двох інших точках спирається на вісь колісної пари через моторно-осьові підшипники. Обертаючий момент від валу ТЕД через пару циліндричних зубчастих коліс передається на вісь колісної пари. Зубчасті колеса привода закриті кожухом тягового редуктора. Вони піддаються значним динамічним навантаженням. Для зниження ударних навантажень, велике зубчасте колесо на багатьох тепловозах робиться складеним. Зубчастий вінець з маточиною з'єднується за допомогою комплекту гумово втулок. Пружна зв'язок майже в 5 разів зменшує динамічні навантаження на ТЕД і знижує знос зубів.

Опорно-рамне підвішування ТЕД (рис. 1.9) застосовується в основному на пасажирських тепловозах. На тепловозі ТЕП70 обертаючий момент передається через редуктор, велика шестерня якого обертається в підшипниках на порожнистої опорі. Маточина великий шестерні з'єднана повідцями з фланцем полого карданного валу. На протилежному кінці вала укріплений приводний фланець. Пальці приводного фланця з'єднуються повідцями з пальцями колісних центрів. Повідці утворюють шарнірно-ричаж-ву муфту з резинометаллическими шарнірами, що сполучає порожнистий вал з колісною парою. При опорно-рамному підвішуванні ТЕД спирається на раму візка, що значно знижує масу безпружинних частин тепловоза і покращує його динамічні характеристики.

Основними частинами  колісної пари тепловозу (рис. 1.10) є  вісь, колісні центри, бандажі та милиці. Осі виготовляються зі спеціальної осьової сталі. На осі є шийки для установки букс, предподступичная частини і подступичной частини, на которе напресовується колісні центри. Колісні центри складаються з маточини, обода і диска. Вони напресовується на вісь з натягом. Бандажі є змінним елементом колісної пари. Їх напресовують на колісні центри з натягом тепловим способом, нагріваючи до температури 250 ... 320 ° С, і закріплюють кільцями. Особливості конструкції колісних пар визначаються типом тягового приводу. Колісна пара при опорно-осьовому підвішуванні ТЕД має на осі подступичной частина, на яку напресовується зубчасте колесо, а шийки служать опорами моторно-осьових підшипників. При циркуляційної системі змащення мо торно-осьових підшипників в середній частині осі встановлюється роз'ємна шестерня приводу масляного насоса. 

Рис. 1.8. Схема опорно-осьовий  підвіски тягового електродвигуна:

1 - пружинний комплект  на рамі візка; 2 - зубчасте колесо  якоря ТЕД; 3 - вал якоря ТЕД; 4 - резинометалличні втулки зубчастого  колеса; 5 - маточина зубчастого колеса; 6 - колесо колісної пари; 7 - зубчастий  вінець, 8 - кожух тягового редуктора  ; 9 - моторно-осьові підшипники; 10 - вісь колісної пари; 11 – ТЕД

Рис. 1.9. Схема опорно-рамної підвіски тягового електродвигуна: 

а - схема опорно-рамного  підвішування тепловоза ТЕП60, б - схема опорно-рамного підвішування тепловоза ТЕП70; 1, 10, 14 - гумові амортизатори в точках кріплення ТЕД; 2, 24 - пальці колісних центрів; 3 - траверса, 4 - палець, 5 - отвір в колісному центрі; 6 - цапфа; 7 - зубчасте колесо полого валу; 8, 18 - тягові редуктори; 9 - порожнистий вал, 11 - моторний підшипник ТЕД; 12, 22 - приводні фланці, 13 - ТЕД; 15 - маточина великий шестерні; 16 - поводок фланця порожнього вала; 17 - велика шестірня; 19 - підшипники; 20 - порожниста опора; 21 - порожнистий карданний вал, 23 - пальці валу; 25 - повідці 

-

Рис. 1.10. Колісна пара тепловоза:

1 - бандаж; 2 - колісний  центр; 3 - вісь; 4 - зміцнювальний кільце; 5 - ведене зубчасте колесо; б - відбійне кільце

У процесі експлуатації найбільш інтенсивного зносу піддаються бандажі колісних пар. У міру зношування бандажів, тобто при появі прокату поверхні кочення і підрізу гребеня, проводиться обточування колісних пар. Бандажі замінюються при досягненні ними мінімальної товщини. Діаметр нових коліс по колу катання, вимірюваний на відстані 70 мм від внутрішньої грані бандажа, становить 1050 мм, а на тепловозах ТЕП70 - 1220 мм. На деяких тепловозах (ТГМЗА, ТГ16) застосовують безбандажние колеса.

Букси призначені для  передачі навантажень від маси тепловоза  на обертові колісні пари, тягових  і гальмівних зусиль, від колісної пари до рами візка, а також бічних зусиль, що виникають при вписування екіпажу в криві, і ударних  навантажень при русі по нерівностях шляху. Кріплення букс до рами візка повинні забезпечувати паралельність колісних пар і встановлені поперечні переміщення їх відносно рами візка.

На тепловозах застосовуються два основних типи буксових пристроїв: щелепні, з напрямними в рамі візка, і повідкові (безщелепні). Щелепні букси (рис. 1.11) застосовуються на тепловозах ТЕМ1, ТЕМ2, 2ТЕ10Л та ін Основними частинами є корпус 3 та роликові підшипники 4 і 7. Корпус закривають двома кришками 2 і 8, задня кришка має лабіринтове ущільнення 1 зі стопорною шайбою 9. Відстань між підшипниками встановлюється дистанційними кільцями 5 і 6. Радіальні підшипники не сприймають осьових зусиль, тому в передній кришці букси встановлені упори П. Торцева поверхня упору має бронзову наплавлення і змащується маслом, яке подається гнотом 12 з масляної ванни корпусу букси. 

У буксах середньої осі встановлений жорсткий упор. Букси крайніх осей триосьової візки обладнані пружними упорами з пружинами. До бічних поверхнях букси приварені наличники 14 і прикріплені гвинтами змінні наличники 13. Лиштви змащуються маслом з ванни 15 з допомогою гнотів. 
 

Рис. 1.11. Щелепна букса  тепловоза:

1 - лабіринтове ущільнення; 2 - задня кришка; 3 - корпус, 4, 7 - роликові підшипники; 5, 6 - дистанційні кільця, 8 - передня кришка; 9 - шайба; 10 - гайка; 11 - осьової упор; 12 - гніт; 13 - завзятий бурт; 14 - бічний наличник; 15 – маслянка

Повідкові букси (безщелепні) (рис. 1.12) застосовуються в безщелепних  візках тепловозів 2ТЕ10М, 2ТЕ116, ТЕП70 та ін Корпус букси захищає підшипники і шийку осі від бруду і вологи. Він заповнений мастилом РРВ для забезпечення нормальної роботи підшипників. Сталевий, литий корпус має два бокові опорних кронштейна для установки пружин ресорного підвішування візки і сприйняття вертикального навантаження. З рамою візка корпус букси з'єднується кососімметрічно розташованими повідцями. У циліндричну розточення корпусу букси до упору в задню кришку встановлюються два роликових подшіп- ника з дистанційними кільцями між ними. Стеля корпусу букси виконаний у вигляді зводу паралельного перерізу, зі збільшеною товщиною у верхній частині. Це забезпечує більш рівномірний розподіл навантаження на ролики підшипників. 

На предподступичная частина осі до упору в жолобник з натягом встановлюється лабіринтове кільце, яке разом із задньою кришкою утворює лабіринтове ущільнення букси. Внутрішні кільця роликових підшипників утримуються на шийці осі стопорним кільцем. У передній кришці монтується осьовий упор кочення. Одне кільце наполегливої шарикопідшипника встановлюється на торцевій проточці осі, а інше - на упорі кришки. 

Рис. 1.12. Повідкова буксу і повідець тепловоза 2ТЕ116: 

а - буксових вузол: / - повідець; 2 - лабіринтове кільце, 3 - стопорний болт; 4 - задня кришка; 5 - роликовий підшипник; 6 - корпус, 7, 8 - дистанційні кільця; 9, 11 - стопорні кільця; 10 - кронштейн ; 12 - шарикопідшипник; 13 - амортизатор; 14 - передня кришка; 15 - пружина, 16 - упор, 17 - конічна пробка; 6 - повідець буксового вузла: 1 - півкільце, 2, 13 - амортизатори, 3, 12 - резинометалличні втулки; 4 - штифт, 5 - довгий валик; 6 - півкільце; 7 - корпус, 8 - короткий валик; 9 - кільце; 10 - гумовий елемент; 11 - шайба

Рис. 1.13. Схеми ресорного  підвішування:

а - збалансованого; б - індивідуального; 1,5 - тарілка, 2 - пружина, 3 - підвіска, 4 - балансир; 6 - запобіжна скоба; 7 - листова ресора, 8 - сережка; 9 - букса; 10 - підвіска; / / - повідець букси; 12 - повідкові букса, 13 - фрикційний гаситель коливань

Ресорне підвішування тепловоза призначено для зменшення динамічного впливу коліс на рейки при русі по нерівностях шляху, розподілу навантажень по колесах і забезпечення плавності ходу тепловоза. Ресорне підвішування буває збалансоване і індивідуальне, одноступінчаста і двоступенева.

Збалансоване підвішування застосовується на тепловозах ТЕМ2, 2ТЕ10Л, ТЕП60 та ін (рис. 1.13, а). При цьому підвішуванні кожна візок має по дві самостійні збалансовані

Рис. 1.14. Ресорне підвішування:

а - тепловоза 2ТЕ116: 1 - опора пружини нижня; 2 - пружина  нижня; 3 - пружина внутрішня; 4 - пружина  середня; 5 - опора пружини верхня; 6 - прокладки; б - тепловоза ТЕП70: 1 - регулювальна прокладка; 2 - гумовий амортизатор ; 3, б - верхній і нижній опорні склянки; 4 - пружина; 5 -технологічний болт

групи листових ресор  і циліндричних пружин, кожна група  яких розташована по сторонах візки. Балансири в системі ресорного підвішування вирівнюють навантаження між колісними парами при проїзді нерівностей шляху будь-якої з них, однак, при великих швидкостях руху і ударних навантаженнях, внаслідок тертя в шарнірних з'єднаннях і сил інерції, перерозподілу навантажень практично не відбувається.

При індивідуальному  підвішуванні (рис. 1.13, б) кожна колісна пара має незалежні комплекти підвішування з кожної сторони візка.

Одноступінчаста рессорное  підвішування уніфікованої візка тепловоза 2ТЕ116 (рис. 1.14, а) складається з 12 комплектів циліндричних пружин, по два комплекти на кожну буксу. Коливання надресорна будови усуваються за допомогою гасителів коливань - фрикційних (мал. 1.15) або гідравлічних. Їх встановлюють між буксой і рамою візка.

На пасажирських тепловозах ТЕП60 і ТЕП70 застосовується двоступенева рессорное підвішування (рис. 1.14, б). Перший ступінь його розташована між колісними парами і рамою візка, а другий ступінь - між рамою візка і несучим кузовом. Це забезпечує менший вплив на шлях, надійну роботу агрегатів тепловоза і нормальні умови роботи локомотивної бригади при високих швидкостях руху. 

Пристрої зв'язку головної рами з візками тепловоза  повинні забезпечувати передачу навантаження від маси кузова на візки і 
 

Рис. 1.15. Фрикційний гаситель коливань:

I - амортизатор; 2 - сухар, 3 - обойма; 4 - шток; 5 - поршень, 6 - фрикційна  накладка; 7 - вкладиш; 8 - корпус гасителя; 9 - захисний кожух; 10 - пружина;II - кришка; 12 - гайка, 13 - шплінт; 14 - кришка букси

Рис. 1.16. Резінороліковая  опора:

1 - опорна плита; 2 - резинометалличні елемент; 3 - склянка; 4 - регулювальна пластина; 5 - чохол; 6 - роликова опора

Рис. 1.17. Пружний шкворневий пристрій:

1- Склянка; 2 - пружина, 3 - упор, 4 - повзун, 5 - шворінь; 6 - зміннінакладки; 7 - балка 

повернення їх в початкове положення при виході тепловоза з кривих ділянок колії. Рух тепловоза на прямих ділянках супроводжується інтенсивним вилянням візків, викликаним конусностью бандажів і зазорами між їх гребенями і голівками рейок. Зменшення передачі бічних сил від екіпажу на рейки повинно забезпечуватися опорно-повертають пристроями. Кутові і поперечні відносні переміщення кузова та візків, забезпечувані опорно-повертають пристроями, можуть бути вільними або пружними. Для зменшення виляння екіпажу застосовують демпфування переміщень.

Рис. 1.18. Опорно-повертальний пристрій тепловоза ТЕП70:

1 - рама тепловоза; 2 - пружини другого ступеня підвішування; 3 - гаситель коливань; 4 - пружини першого ступеня; 5 - рама візка; 6 - пружинне пристрій; 7 - нізкоопущенний шворінь рами 

На тепловозах застосовуються різні конструкції опор і повертають пристроїв: роликові - 2ТЕ10, ковзаючі - ТЕМ1, ТЕМ2, резінороліковие опори (рис. 1.16) з пружним шкворневого пристрої (рис. 1.17) - 2ТЕ10В, 2ТЕ10М, 2ТЕ116, маятникові опори з пружинними повертають апаратами - ТЕП60, ТЕП70 № 1 - 7, пружинні, що працюють на вертикальну та горизонтальну навантаження (рис. 1.18 - ТЕП70 № 008 і вище), опори на маятникових підвісках - ТЕМ7, ЧМЕЗ.

Основні параметри опорно-повертають пристроїв підбирають з розрахунком отримання необхідної плавності ходу при всіх швидкостях руху тепловоза.