Принцип устройства, основные узлы и методика расчета основных показателей работы локомотива

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Целью настоящей курсовой работы является ознакомление с устройством, основными узлами тепловоза, а также усвоение методики выполнения расчетов по проектированию локомотива. Задача работы заключается в создании проекта тепловоза согласно заданным исходным данным, с учетом ближайшего по значению эффективной мощности тепловоза аналога - 2ТЭ121.

Тепловозом называется тяговая автономная единица подвижного состава, которая для создания силы тяги использует дизель-генераторную установку. Тепловозы занимают важное место в экономике страны. Маневровые тепловозы широко используются на сортировочных станциях и промышленных предприятиях, где электрификация путей считается экономически не выгодной. Магистральные тепловозы широко используются на железных дорогах нашей страны для перевозки грузов и пассажиров.

В настоящее время с учетом новейших достижений науки и техники отечественными заводами проектируются и выпускаются новые модели тепловозов, имеющие повышенную надежность и экономичность. На основании вышесказанного можно утверждать, что тепловоз является незаменимым видом локомотива на отечественных железных дорогах.

1. Определение основных параметров проектируемого тепловоза

1.1 Определение сцепного веса

Определим сцепной вес секции проектируемого тепловоза, который зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы [2П], числа осей секции локомотива noc и рода службы локомотива, кН:

, (1)

где а - коэффициент, учитывающий род службы проектируемого тепловоза; для проектируемого тепловоза а = 1.

[2П] - допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН

Nос - число сцепных осей секции;

Для грузового тепловоза коэффициент а равен единице. в соответствии с ближайшим аналогом, тепловозом 2ТЭ121 выберем число сцепных осей секции равным 6, то есть все оси будут считаться сцепными. Допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы по условию равна 215 кН. Произведем расчет сцепного веса секции:

кН

Служебный вес секции в данном случае равен сцепному, так как у тепловоза все оси являются сцепными.

1.2 Определение диаметра колес по кругу катания

Диаметр колес Дк определяется величиной допустимых контактных напряжений на единицу длины диаметра колеса, мм:

Дк, (2)

где - допустимая удельная нагрузка на 1 мм длины диаметра колеса. кН/мм; принимается в пределах: для грузовых и маневровых тепловозов =0,24-0,27 кН/мм; для пассажирских - =0,2-0,23 кН/мм.

Полученная расчетная величина Дк унифицируется, то есть приводится к стандартным диаметрам бандажей новых (не изношенных) колес в соответствии с ГОСТ 25463-82.

Для проектируемого грузового тепловоза величину примем равным 0.25 кН/мм. Окончательно будем иметь:

Дк

Дк

В соответствии с ГОСТ 25463-82 примем Дк равным 1050 мм.

1.3 Длина секций проектируемого локомотива по осям сцепления автосцепок

Длина секции проектируемого тепловоза по осям автосцепок LТ пропорциональна эффективной мощности силовой установки Nе. Ее окончательная величина устанавливается в процессе компоновки оборудования проектируемого тепловоза. Предварительно величина LТ может быть определена с помощью следующих эмпирических зависимостей, мм:

LТ=Nе(27 - 0,011•Nе) при Nе1000 кВт; (3)

LТ= Nе(10 - 0,0012•Nе) при Nе=1000-3000 кВт;

Lт=Ne(1 - 6•10-5•Nе) при Nе3000 кВт,

где Nе - эффективная мощность одной секции тепловоза, кВт.

При предварительной оценке длины секции тепловоза необходимо учитывать ограничения, накладываемые на длину подвижного состава:

LТmin LТ LТmах. (4)

Минимальная длина секции тепловоза Lтmin может быть определена из следующего выражения, мм:

LТmin=1000·Рсц / , (5)

где - предельно допустимая нагрузка на 1 метр пути, кН/м; для магистральных железных дорог можно принять =73,5 кН/м; для путей, подлежащих реконструкции и промышленных предприятий =88,5 кН/м.

Максимальная длина секции тепловоза LТmах по осям автосцепок в соответствии с ГОСТ 25463-82 и техническими требованиями на магистральные тепловозы нового поколения мощностью 2500-3500 кВт в одной секции с электрической передачей устанавливается не более 22800 мм.

Произведем предварительный расчет длины, используя формулу (3), так как по условию Nе равно 2800 кН:

LТ = 2800•(10 - 0,0012•2800) = 2800•6,64 = 18592 мм.

Проверим выполнение условий ограничений по длине:

LТmin = 1000·1290 / 73.5 = 1000·17,551 = 17551 мм

LTmax = 22800 мм

17551 18592 22800

1.4 База секций проектируемого локомотива

База секции тепловоза lб - это расстояние между шкворнями (центрами поворота тележек в кривых относительно оси рамы тепловоза) или геометрическими центрами тележек одной секции локомотива

Предварительно, база секции lб может быть установлена из следующего выражения, мм:

lб=е·LТ, (6)

локомотив рессорный динамический машинист

где е - эмпирический коэффициент; принимается равный 0,5ч0,52 для тепловозов с трехосными тележками и длиной до 20 м; для магистральных тепловозов с трехосными тележками длиной 20 м и более е=0,57ч0,6; для промышленных тепловозов с двухосными тележками е=0,48ч0,52.

Для проектируемого тепловоза коэффициент е примем равным 0,5, тогда:

lб=0,5·18592=9296 мм

1.5 Длина основных элементов кузова и подкузовных частей

Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза связаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива:

nk·lk+lмаш +lхол=nТ·lТ+2·lсв+lмт, (7)

где lk - длина кабины машиниста, мм;

lмаш - длина машинного отделения, мм;

lхол - длина холодильника, мм;

lТ - длина тележки, мм;

lсв - длина свеса рамы локомотива относительно наружных габаритов тележки, мм;

lмт - длина межтележечного пространства, мм;

nk - число кабин машиниста секции тепловоза;

nТ - число тележек секции тепловоза.

Длина машинного отделения определяется по формуле 8:

lмаш=, (8)

Определим длину машинного отделения проектируемого тепловоза:

lмаш===15,788 м=15788 мм.

Длину кабины машиниста lк с учетом норм техники безопасности и производственной санитарии принимаем равной 2 м:

lк=2 м.=2000 мм.

В первом приближении длину тележки lт можно определить из следующего выражения, м:

lТ = (1,7ч1,9)·no, (9)

где no - число сцепных осей в тележке.

Оценим предварительно длину тележки: no,=1,8•3=5,4 м=5400 мм

При традиционной компоновке охлаждающих устройств дизеля тепловоза в виде шахты холодильника с вентиляторами охлаждения ориентировочная длину холодильника lхол можно предварительно оценить по формуле 10, м:

l хол=5,6•10-4·Ne+1,14, (10)

Рассчитаем ориентировочную длину холодильника проектируемого тепловоза:

l хол=5,6•10-4·2800+1,14=2,708 м=2804 мм

Длину одного свеса рамы локомотива lсв принимаем равной lсв = 1,25 м.

Длина межтележечного пространства lмт зависит от емкости топливного бака тепловоза и первоначально может быть определена из уравнения (7), м:

lмт = nk·lk + lмаш+ lхол- nТ·lТ - 2•lсв (11)

Определим длину межтележечного пространства lмт для разрабатываемого тепловоза:

lмт = 1·2+15,285+2,708-2·5,4-2·1,25=6,893 м = 6893 мм.

1.6 Ширина и высота проектируемого тепловоза

Максимальная ширина строительного очертания локомотива Вл и максимальная высота строительного очертания тепловоза Нл ограничена габаритом подвижного состава 1-Т (ГОСТ 9238-83). В соответствии с габаритом 1-Т принимаем:

Вл = 3400 мм.

Нл =5300 мм.

2. Выбор конструкции экипажной части тепловоза

Экипажная часть тепловоза предназначена для размещения основного (силовой установки) и вспомогательного оборудования и его защиты от внешнего воздействия. Отдельные узлы экипажной части, например, тележки служат для создания (во взаимодействии с рельсами) силы тяги и передачи вертикальных нагрузок на рельсы и горизонтальных (тормозных, тяговых и направляющих) к вагонам поезда.

Экипажная часть проектируемого тепловоза будет состоять из следующих узлов:

- главная рама локомотива с автосцепками;

- кузов;

- кабина машиниста;

- тележки (ходовая часть экипажа).

Структурная схема экипажной части проектируемого тепловоза представлена на рисунке 1.

Рис. 1 - Структурная схема экипажной части тепловоза

Опишем подробно основные узлы, приведенные на структурной схеме.

2.1 Главная рама

Для восприятия веса оборудования, находящегося в кузове тепловоза, передачи тягового усилия, тормозных сил, динамических и ударных нагрузок, возникающих при движении тепловоза, предназначена рама тепловоза (рис. 2). Основными несущими элементами рамы являются две хребтовые балки 18 и 22, выполненные из двутавров. Двутавры усилены приваренными к нижним и верхним полкам полосами и скреплены стяжными ящиками 2 и 8, которые приварены к нижним усиливающим полосам. К задним и передним торцам хребтовых балок приварены лобовые листы, в которые стяжные ящики упираются своими буртами. Стяжные ящики представляют собой литые пустотелые конструкции и служат для размещения автосцепок 1. Для увеличения жесткости рамы хребтовые балки соединены между собой поперечными диафрагмами. В средней части рамы в месте ее наибольшего нагружения (установка дизеля, бака для топлива, аккумуляторных батарей) в раму для увеличения ее несущей способности вварены две фермы 13 и 20. Каждая ферма представляет собой коробчатую сварную конструкцию трапециевидной формы, разделенную диафрагмами на отсеки, в которых выполнены ниши для аккумуляторных батарей. Ниши закрываются крышками 5. По периметру рамы (по двум боковым сторонам) к кронштейнам, хребтовым балкам, а также к фермам приварен швеллер 16. К передней части рамы приварен обтекатель 9. Для достижения расчетной массы тепловоза и получения удовлетворительной его развески на раме тепловоза установлен балласт.

Отверстия в настиле рамы, через которые проходят трубопровод и электропровода, герметизируют для предотвращения попадания в кузов тепловоза пыли, снега и т. п.



Рис. 2 - Главная рама тепловоза: 1 -- автосцепка; 2, 8 -- стяжные ящики; 3, 7 -- кронштейны под домкраты; 4, 6 -- шкворни; 5 -- крышки аккумуляторных отсеков; 9 -- обтекатель; 10, 17 -- стаканы; 11, 19 -- каналы для подвода охлаждающего воздуха к электродвигателям передней и задней тележек; 12, 14 -- платики для установки дизель-генератора; 13, 20 -- фермы; 15 -- настил рамы; 16 -- обносной швеллер; 18, 22 -- хребтовые балки; 21 -- дроссель на выхлопе генератора

2.2 Кузов

Кузов проектируемого тепловоза (рис. 3) выполнен с несущей рамой и состоит из главной (несущей) рамы, блок-кабины с кузовом над высоковольтной камерой, кузова над дизелем и холодильной камеры.



Рис. 3 - Кузов тепловоза: 1 -- кабина машиниста; 2 -- кузов над высоковольтной камерой; 3 -- жалюзи забора воздуха для охлаждения тормозных резисторов; 4 -- крыша электродинамического тормоза; 5 -- крыша над выпрямительной установкой; б -- жалюзи забора воздуха для охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки и выпрямительной установки; 7 -- крыша над дизелем; 8 -- жалюзи забора воздуха для охлаждения главного генератора; 9 -- кузов над дизелем; 10 -- крыша с глушителем; 11 -- жалюзи забора воздуха для дизеля; 12 -- крыша над компрессором; 13 -- жалюзи забора воздуха для охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 14, 17 -- верхние и боковые жалюзи; 15 -- крыша над охлаждающим устройством; 16 -- переходной тамбур; 18 -- холодильная камера; 19, 20 -- жалюзи забора воздуха для вентиляции кузова; 21 -- рама тепловоза; 22 -- путеочиститель

2.3 Кабина машиниста

Кабина машиниста (рис. 4), являющаяся постоянным рабочим местом локомотивной бригады при управлении тепловозом, отвечает современным требованиям промышленной эстетики и производственной санитарии.



Рис. 4 - Кабина машиниста: 1 -- пол; 2 -- микрофон; 3 -- скоростемер; 4 -- графикодержатель; 5 -- локомотивный светофор; 6 -- вентиляционный лючок; 7 -- кондиционер; 8 -- панель сигнальных ламп; 9 -- боковое окно; 10 -- подлокотник; 11 -- клапан тифона и свистка; 12 -- кнопка маневровой работы; 13 -- привод ручного тормоза; 14 -- откидное сиденье; 15 -- дверь; 16 -- термосы; 17 -- панель приборов; 18 -- пульт радиостанции; 19 -- прижим для путевых документов; 20 -- штурвал контроллера; 21 -- бункер песочниц; 22 -- пульт управления; 23 -- буферный фонарь; 24 -- лампа освещения скоростемера; 25 -- кран машиниста; 26 -- кран вспомогательного тормоза; 27 -- сиденье машиниста; 28 -- штурвал привода ручного тормоза; 29 -- огнетушитель; 30 -- шумоизоляционный пакет

В лобовой части кабины установлены песочные бункеры 21, которые заправляют песком через горловины, закрытые крышками. Расположение окон и их конструкция обеспечивают хороший обзор пути. Для уменьшения воздействия прямых солнечных лучей и бликов лобовые окна имеют отрицательный угол установки и оборудуются шторами, регулируемыми по высоте. Раздвижные боковые окна имеют поворотные предохранительные щитки. Для остекления всех окон и предохранительных щитков применены безосколочные стекла. Для вентиляции кабины предусмотрены лючок 6 вверху лобовой части, а также два лючка в задней части крыши. Кроме того, в средней части кабины под пультом управления установлен отопительно-вентиляционный агрегат, который забирает воздух через отверстие в лобовой стенке кабины. От отопительновентиляционного агрегата теплый воздух поступает также на обдув лобовых стекол. Для кондиционирования воздуха в кабине машиниста на крыше кабины установлены кондиционеры 7. Сиденья для машиниста и его помощника регулируются по высоте. Для удобства управления тепловозом при подходе к составу предусмотрена кнопка маневровой работы 12.

Пол 1 кабины под пультом стационарный, а в свободной ее части выполнен в виде съемных щитов. Под полом установлены дешифратор автоматической локомотивной сигнализации, блок радиостанции, а также оборудование и трубопроводы тормозной системы и пневмосистемы приборов управления и обслуживания тепловоза. На задней стенке установлен штурвал 28 привода ручного тормоза 13. Центральная входная дверь 13 в задней стенке кабины имеет окно с двойным остеклением.

Между пультом управления 22 и правой стенкой кабины расположены кран машиниста * 25 и кран вспомогательного тормоза 26. Скоростемер 3 находится в правом углу кабины. Локомотивный светофор 5, дублирующий сигналы путевых светофоров на кодированных участках железных дорог, устанавливается в простенке между лобовыми окнами.

2.4 Тележки тепловоза

Тележки - это наиболее сложные и ответственные части экипажа тепловоза, непосредственно взаимодействующие с рельсовой колеей. Их часто называют ходовой частью локомотива. К основным узлам тележки относят: колесные пары, буксы, тяговый привод колесных пар, рессорное подвешивание, раму тележки, опорно-возвращающие устройства (ОВУ) и устройство передачи силы тяги на главную раму тепловоза.

Тягово-ходовая экипажная часть тепловоза -- тележечная с осевой характеристикой 30--30. От конструкции тележек в значительной степени зависят передача и реализация силы тяги, плавность хода, взаимодействие экипажной части и пути и другие динамические характеристики тепловоза. На тепловозе применены унифицированные бесчелюстные тележки, разработанные и освоенные в серийном производстве ПО «Лугансктепловоз» для отечественных магистральных грузовых тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ116А, 2ТЭ10В, ТЭЮМ, ТЭ130, 2М62

Рассмотрим подробнее наиболее ответственные узлы тележки

Колесные пары.

Унифицированная колесная пара тепловозов (ТЭ10М, 2ТЭ116, 2ТЭ10В, 2М62 с бесчелюстными тележками) представлена на рис. 5. Ось колесной пары изготовлена из осевой стали. На поверхности оси различают: буксовые шейки А для установки подшипников букс; предподступичные части Б, служащие для установки лабиринтных колец уплотнения букс подступичные части В, на которые напрессовывают колесные центры 2 и зубчатое колесо 3; шейки Г моторно-осевых подшипников и среднюю часть Д. Все переходы с одного диаметра оси на другой выполнены плавными переходными галтелями радиусом 20--60 мм во избежание концентрации напряжений. Все наружные поверхности оси упрочняют накаткой стальными роликами, создавая в поверхностном слое высокие остаточные напряжения сжатия, которые в 1,5--2 раза повышают предел выносливости оси в зонах неподвижных посадок и делают ось менее чувствительной к концентрации напряжений. Глубина упрочненного слоя после накатки достигает 6--7 мм, поверхностная твердость металла повышается на 25--30 %. Шейки осей накатывают сферическими роликами, затем шлифуют или подвергают обработке цилиндрическим роликом для сглаживания поверхности. На концах оси выполнены: кольцевая канавка Е для установки стопорного кольца, предохраняющего внутреннее кольцо роликового буксового подшипника от сползания с шейки; проточка Ж, на которую напрессовывают кольцо подшипника типа 8320 осевого упора буксы. В торцах оси выполнены центровые отверстия, позволяющие в процессе эксплуатации производить обточку колес для восстановления профиля бандажей колесных пар и устанавливать вкладыш и-втулки привода скоростемера (сечение С -- С).

Рис. 5 - Унифицированная колесная пара: 1 -- ось, 2 -- колесный центр, 3 -- зубчатое колесо, 4 -- бандажное кольцо, 5 -- бандаж, 6 -- втулка, 7 -- разъемный венец колеса привода насоса, 8 -- лабиринтное кольцо

Колесные центры на ось напрессовывают с усилием 1100--1500 кН при насаженных и 950--1400 кН при ненасаженных бандажах. Натяг между посадочными поверхностями составляет 0,18--0,30 мм. Действительный натяг и качество прессового соединения определяют по диаграмме усилий, снимаемой при запрессовке.

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. Профиль бандажа представлен на рис. 6.



Рис. 6 - Профиль бандажа колесной пары

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 первоначальный профиль. При этом, естественно, уменьшается толщина бандажей и диаметр круга катания колес. Предельные нормы износа и толщины бандажей установлены ПТЭ.

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 в горячем состоянии (шестерня нагревается до температуры не выше 200 °С). Предварительно подступичная часть оси покрывается тонким слоем лака. Это покрытие исключает непосредственный контакт металла оси и ступицы и предохраняет обе поверхности от коррозии. 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 находится 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).

При нормальной посадке кривая запрессовки выглядит плавной, монотонно нарастающей кривой. 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. 6) на его внутренней поверхности. При медленном остывании бандаж плотно сжимает центр. Пока температура бандажа не упала ниже 200 °С, в паз в (см. рис. 6) бандажа заводят кольцо и обкатывают прижимной бурт бандажа для плотного охвата кольца.

Рама тележки.

Рама тележки предназначена для размещения колесно-моторных блоков с рессорным подвешиванием, тормозного исполнительного оборудования, опорных устройств надтележечного строения и механизма передачи силы тяги на кузов тепловоза. При эксплуатации на раму тележки, кроме статических нагрузок от веса кузова с оборудованием, силы тяги (торможения) и реакций от тяговых двигателей, действуют большие динамические вертикальные и горизонтальные нагрузки.



Рис. 7 - Рама тележки: Рама тележки: 1, 3, 4, 5 -- кронштейны, 2 -- корпус гасителя, 6 -- полые вставки боковин; 7, 8, 10 -- поперечные балки; 9-- шкворневая балка; 11 -- проставочяые листы, 12, 15--боковины, 13-- платики опор; 14 -- концевое крепление; 16 -- подкладки под пружины

Рама тележки (рис. 7) имеет сварную конструкцию. Основу рамы образуют две боковины 7 и 14, жестко связанные поперечными балками 8, 10 и 12, переднее концевое крепление 6 и шкворневая балка 11 Боковина в поперечном сечении представляет собой замкнутый профиль коробчатого сечения. Она сварена из боковых, верхнего и нижнего стальных листов толщиной соответственно 10, 14 и 22 мм. Сверху на боковины установлены платики 15 опор, снизу приварены литые кронштейны 5 и сварно-штампованные 4 с трапециевидными пазами для крепления буксовых поводков и установки опор пружин. Для повышения усталостной прочности (снижения коэффициентов концентрации напряжений) к нижнему несущему листу боковины кронштейны приварены внахлестку фланцами, имеющими малую толщину и параболическую форму поперечных граней. Кроме того, после приварки кронштейнов зоны у основания сварных швов подвергают механическому упрочнению с помощью наклепа.

Буксовый узел.

Буксы, передают вертикальные и горизонтальные силы между рамой тележки и колесными парами. Кроме того, буксы ограничивают продольные и поперечные перемещения колесной пары относительно рамы тележки. Вертикальные статические нагрузки на буксы достигают 94--100 кН, а при движении тепловоза они возрастают в 1,3--1,5 раза. Одновременно на буксовые узлы действуют продольные тяговые и тормозные усилия 20--25 кН, удары колес на стыках, вызывающие ускорения букс, и рамные усилия до 50-- 75 кН. Совокупностью этих действующих сил определяется конструкция буксового узла, которая должна обеспечить прежде всего безопасность движения, эксплуатационную долговечность подшипников не менее 2,5 млн. км пробега.

Корпус буксы 7 (рис. 193) двумя поводками 23 соединен с рамой тележки. Соединение валиков поводков с корпусом буксы и рамой тележки производится посредством клиновых соединений. Литой корпус буксы имеет также и два боковых опорных кронштейна (крыла) для установки пружин рессорного подвешивания тележки и восприятия вертикальной нагрузки.



Рис 8 - Буксовый узел: а -- крайней колесной пары; б -- осевой упор средней колесной пары; 1 -- лабиринтное кольцо; 2 -- стопорный болт; 3 -- шайба; 4 -- задняя крышка; 5, 20 -- шелковые шнуры; в -- роликоподшипник; 7-- корпус буксы; 8, 9 -- дистанционные кольца; 10, 12--стопорные кольца; 11 -- кронштейн; 13 -- упорный подшипник; 14 -- амортизатор; 15 -- передняя крышка; 16 -- пружина; 17 -- упор; 18 -- конт-ровочная проволока; 19, 22 -- болты; 21 -- коническая пробка; 23 -- поводок

В корпусе буксы 7 в пространстве между задней крышкой 4 и передней 15 размещен блок из двух роликовых подшипников с дистанционными кольцами 8 и 9 между ними. Для повышения срока службы подшипники устанавливают в одном буксовом узле с разностью радиальных зазоров не более 0,03 мм. Кроме того, потолок корпуса буксы выполнен в виде свода переменного сечения увеличенной толщины в верхней части, что дает не только более равномерное распределение нагрузки между роликами, но и увеличение числа роликов, находящихся в рабочей зоне.

На предподступичную часть оси до упора в галтель надевают с натягом лабиринтное кольцо 1. Температура нагрева кольца 120--150 °С. Лабиринтное кольцо образует с задней крышкой 4 четырехкамерное лабиринтное уплотнение буксы. Внутренние кольца подшипников имеют натяг 0,035-- 0,065 мм и насаживаются на шейку оси вместе с дистанционным кольцом 9, нагретым в масле индустриальном до температуры 100--120 °С. Для предотвращения сползания с шейки оси внутренних колец роликоподшипников в случае ослабления их посадки на оси установлено стопорное кольцо 10.

Рессорное подвешивание.

Рессорное подвешивание тепловоза предназначено для уменьшения динамического воздействия колес на рельсы при движении по неровностям пути, обеспечения плавности хода тепловоза и передачи веса кузова и тележек на колесные пары. С другой стороны, рессорное подвешивание облегчает задачу правильного распределения нагрузки от веса тепловоза между колесными парами, а также обеспечивает частичную передачу горизонтальных сил со стороны колес на раму тележки. Подвешивание тепловоза выполнено одноступенчатым, одинарным (только пружины) и индивидуальным для каждого буксового узла колесной пары. Оно состоит из 12 одинаковых групп (по шесть групп для каждой тележки), имеющих по два одинаковых пружинных комплекта, установленных между опорными кронштейнами корпуса буксы и кронштейнами рамы тележки. Параллельно с каждой группой рессорного подвешивания устанавливают фрикционный гаситель колебаний.



Рис. 9 - Пружинный комплект рессорного подвешивания: 1, 5 -- опорные плиты; 2, 3, 4 -- пружины; 6 -- регулировочные прокладки; 7 -- опорный кронштейн на раме тележки; 8 -- технологическая шайба; 9 -- технологический болт; 10 -- корпус буксы

Пружинный комплект (рис. 9 составляют три пружины: наружная 2, средняя 4, внутренняя 3, две опорные плиты I и 5 и регулировочные прокладки 6. Для исключения касания и заскакивания витков одной пружины между витками другой при их концентрическом расположении внутреннюю пружину размещают в наружной с зазором не менее 5 мм на сторону, причем пружины должны быть навиты в разные стороны.

Фрикционный гаситель колебаний (рис. 10) имеет корпус 8, который установлен на раме тележки 15. Шток 4 одним концом упруго прикреплен с помощью амортизаторов 1, сухарей 2 и обойм 3 к кронштейну крышки буксы 14; другой его конец аналогично соединен со стальным поршнем 5, зажатым пружиной 10 между двумя вкладышами 7. Вкладыши имеют накладки 6 из фрикционного материала. При колебаниях надрессорного строения происходит перемещение рамы тележки относительно колесной пары с буксой, что приводит к перемещению поршня J между вкладышами 7.



Рис. 10 - Фрикционный гаситель колебаний: 1 -- амортизатор; 2 -- сухарь; 3 -- обойма; 4 -- шток; 5 -- поршень; 6 -- фрикционная накладка; 7 -- вкладыш; « -- корпус гасителя; 9 -- защитный кожух; 10 -- пружина; -- крышка; 12 -- ганка; 13 -- шплинт; 14 -- крышка буксы; 15 -- рама тележки; 16 -- шпонка; 17 -- болт

При этом под воздействием пружины 10, установленной в крышке 11, между контактирующими поверхностями поршня и накладок возникает сила трения, вызывающая демпфирование колебаний. Для предотвращения попадания пыли и влаги на рабочие поверхности гасителя сверху на корпус 8 устанавливают быстросъемный пластмассовый кожух 9.

Опорно-возвращающее устройство и устройство передачи силы тяги.

Опорно-возвращающее устройство тепловоза воспринимает вес всего надтележечного строения, обеспечивает устойчивое положение тележки под тепловозом при его движении, а также плавное вписывание в кривые и создание необходимых усилий, возвращающих кузов тепловоза в первоначальное положение при перемещении его относительно тележек при движении в кривых. Для равенства нагрузок от колесных пар тележек на рельсы передние опоры расположены вокруг шкворня по окружности радиусом 1632 мм, задние -- радиусом 1232 мм. Надтележечное строение тепловоза опирается на раму тележки через четыре комбинированные опоры (рис. 11), состоящие каждая из двух ступеней: нижняя жесткая ступень -- роликовая опора качения, верхняя упругая -- блок, содержащий семь резинометаллических элементов.

Рис 11 - Комбинированная опора: 1, 16 -- верхняя и нижняя опорные плиты; 2 -- крышка; 3 -- болт; 4, 6 -- опорные кольца; 5 -- упругий элемент; 7 -- регулировочные прокладки; 8 -- конический стакан; 9, 10 -- хомуты; 11 -- чехол; 12 -- пробка; 13 -- сливная пробка; 14 -- рама тележки; 15 -- обойма; 17 -- ролик; 18 -- втулка; 19 -- корпус роликовой опоры

Упругая ступень комбинированной опоры содержит семь упругих элементов 5, расположенных между опорным кольцом 4 роликового устройства на тележке и опорным кольцом 6 на кузове тепловоза. Упругий комплект ограничен коническим стаканом 8 с обеспечением зазора, превышающего наибольший относ кузова, который происходит при прохождении тепловозом кривой радиусом 125 м. Упругий элемент 5 представляет собой резиновую шайбу, прикрепленную к стальным пластинам, имеющим выштампованные кольцевые зацепы для исключения поперечного сдвига элементов в комплекте и в соединениях с опорными плитами.

Устройство передачи силы тяги с тележки на кузов выполнено шкворневым с поперечной свободно-упругой подвижностью ±40 мм для улучшения условий вписывания и показателей горизонтальной динамики при движении тепловоза, а также уменьшения рамных давлений на рельс и обратного воздействия веса тележки на кузов. Шкворень также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости.

Конструкция шкворневого узла тепловоза представлена на рис. 12. Литой шкворень 7 приварен к главной раме 2 тепловоза. При установке надтележечного строения тепловоза на тележки нижний часть шкворня с приваренной стальной втулкой 8 входит по легкоходовой посадке во втулку 6 ползуна 5, к пяти поверхностям которого приварены планки 4, 11 и 15. Ползун вмонтирован в гнездо литой шкворневой балки 12 рамы тележки. К внутренним поверхностям гнезда шкворневой балки перпендикулярно продольной оси тележки и днищу приварены планки 13 и 14. Между планками установлен (с зазором 0,14--1,42 мм) ползун, перемещающийся в гнезде в поперечном направлении на 40 мм в каждую сторону.

Рис. 12 - Шкворневой узел: 1 - пружина; 2- главная рама; 3-упор; 4, 11 и 15 - планки; 5 - ползун; 6, 8- втулки; 7- литой шкворень; 9, 10-крышки, 12 - шкворневая балка рамы тележки; 13, 14 - планки;16 - втулка; 17 - цилиндрический стакан

При поперечном перемещении шкворня ползун упирается в упор 3, который передвигается во втулке 16, запрессованной в гнездо, и своим буртом сжимает пружину /, помещенную в боковой цилиндрический стакан 17, закрепленный снаружи гнезда шкворневой балки. На противоположной стороне гнезда шкворневой балки установлено аналогичное упорно-возвращающее шкворневое устройство. Каждый стакан закреплен четырьмя болтами М24, Которые попарно законтрены проволокой. Пружины 1 установлены без создания предварительного усилия на упор (с зазором 0,5 мм). Гнездо шкворневой балки заполняют осевым маслом и закрывают сверху неподвижной крышкой 10, имеющей четыре направляющих кронштейна, в которых перемещается подвижная крышка 9. Уровень масла контролируют по уровню в масленке на трубе, подводящей масло.

Тяговый привод.

Тяговый привод осуществляет кинематическую и силовую связь между тяговым электродвигателем и колесной парой тепловоза. Тяговый электродвигатель одной стороной жестко опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а другой (опорным приливом) -- упруго через пружинную подвеску на раму тележки.

Вращающий момент тягового электродвигателя передается на колесную пару через одноступенчатую зубчатую передачу; шестерню, напрессованную на вал якоря и находящуюся в постоянном зацеплении с упругим зубчатым колесом колесной пары. Шестерня и -зубчатое колесо закрыты кожухом, который крепится болтами в трех точках к остову электродвигателя. Для защиты от пыли и влаги торец моторно-осевого подшипника со стороны коллектора электродвигателя закрыт хомутом, который выполнен в виде двух полуколец, армированных войлоком. Торец моторно-осевого подшипника со стороны зубчатой передачи находится в контакте со ступицей зубчатого колеса. Для улучшения смазывания торцовых поверхностей на торцах передних половин вкладышей выполнено по две прорези, в которые при сборке устанавливают войлочные полосы размерами 6x10x160 мм. Общее перемещение тягового электродвигателя относительно оси должно быть не более 1,2 мм.

Тяговый редуктор тепловоза предназначен для повышения вращающего момента, передаваемого тяговым электродвигателем на колесную пару, и обеспечения заданной длительной и конструкционной скоростей движения тепловоза. Зубчатая передача редуктора при опорно-осевом подвешивании тягового электродвигателя работает в тяжелых условиях из-за переменных режимов работы и динамических нагрузок, перекосов зубчатых колес от деформации оси и вала якоря, а также перекосов остова тягового электродвигателя вследствие зазоров в осевом подшипнике, которые в эксплуатации могут достигать 2 мм и более.

Зубчатое колесо (рис. 13) имеет зубчатый венец 6, который через упругие элементы 1 и 2 посредством тарелок 19, призонных втулок 4, болтов 11 и гаек 3 соединен со ступицей 20 и жестко сцентрирован через ролики 10 по ее сферической поверхности. Момент затяжки болтов крепления тарелок 80--90 Н-м (8-- 9 кгс-м). Собранное зубчатое колесо насажено ступицей на ось колесной пары с натягом 0,16--0,22 мм.

Рис. 13 - Зубчатое колесо: 1, 2 -- упругие элементы; 3 -- гайка; 4 -- призонная втулка;'5, 7, 8, 16, 18 -- втулки; 6 -- зубчатый венец; 9 -- кольцо; 10 -- ролик; 11 -- болт; 12 -- отражательное кольцо; 13 -- шайба; 14 -- полукольцо; 15, 22 -- пальцы; 17, 23, 24 -- амортизаторы; 19 -- тарелка; 20 -- ступица; 21 -- пружинное кольцо

Подвешивание тягового электродвигателя (рис. 14) упругое пружинное, выполнено так, что позволяет без труда опустить полностью колесно-моторный блок и выкатить его из-под тепловоза без выкатки тележки. Такое подвешивание называют обычно траверсным. Оно состоит из нижней 11 и верхней 4 балочек с приваренными к ним накладками 5 и 10 из стали 20Х, цементированными и закаленными до твердости НЯС 3* 50, и четырех расположенных между балочками пружин 3, изготовленных из прутка диаметром 21 мм пружинной стали 60С2.

Рис. 14 - Подвешивание тягового электродвигателя: 1- тяговый электродвигатель; 2 -- стяжной болт; 3 -- пружина; 4, 11 -- верхняя и нижняя балочки; 5, 10 -- накладки; 6 -- кронштейн рамы тележки; 7 -- валик; 8 -- трубчатый выступ; 9 -- направляющий стержень; Б -- длина рабочей поверхности накладки; В --- зазор

Пружины 3, предварительно затянутые усилием около 40--50 кН (4--5 тс) с помощью стяжных болтов 2. Собранная траверса устанавливается между четырьмя опорными приливами кронштейна 6 поперечной балки рамы тележки и закрепляется от выпадания из кронштейна направляющими стержнями 9, пропущенными через отверстия кронштейна 6 и балочек 4 и 11 траверсы. Крайние пружины удерживаются направляющими стержнями, а средние -- специальными трубчатыми выступами 8, приваренными к балочкам. Направляющим стержням не дают выпасть валики 7, прикрепленные болтами к кронштейну рамы тележки.

Заключение

Итогом выполнения данной курсовой работы является проект тепловоза, выполненный с учетом конструктивных решений для магистрального грузового тепловоза 2ТЭ121. В процессе выполнения работы были определены основные параметры тепловоза, такие как сцепной вес, базы и длины секций, длина основных элементов кузова и подкузовных частей, произведен выбор конструкции экипажной части тепловоза, произведена развеска оборудования, построена тяговая характеристика и осуществлено геометрическое вписывание тепловоза в кривую методом параболической диаграммы. Предлагаемый проект тепловоза полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к подвижному составу, находящемуся в эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации.

Литература

1. Руднев В.С. Выбор основных параметров экипажной части и компоновочной схемы тепловоза: Методические указания. - М.: МИИТ, 2013. - 56с.

2. Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Просвиров Ю.Е. Локомотивы. Общий курс: учебник. - М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011. - 582с.

3. Тепловоз 2ТЭ116 / С.П. Филонов, А.И. Гибалов, Е.А. Никитин и др. 3-е изд., перераб. и доп. -- М.: Транспорт, 1996. 334с.

4. Большая энциклопедия транспорта: В 8 т. Т: 4. Железнодорожный транспорт/ Гл. ред. Н.С. Конарев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - 1039с.

Размещено на Allbest.ru