|
2.1. Рамы тележек
Рамы тележек с помощью рессорного подвешивания опираются на колесные пары. В свою очередь на рамы устанавливают кузов электровоза, крепят к ним тяговые двигатели и тормозное
оборудование. Рамы тележек локомотивов передают и распределяют нагрузки между отдельными колесными парами с помощью рессорного подвешивания, воспринимают усилия тяги и торможения,
боковые усилия от колесных пар, особенно возрастающие при движении в кривых участках пути.
Как уже было сказано, тележки могут быть сочлененными и несочлененными. Рамы сочлененных тележек имеют межтележечные сочленения, а рамы крайних тележек — автосцепные устройства (автосцепку). Если тележки несочлененные, то автосцепку устанавливают на рамах кузовов.
Сочлененные тележки соединяют так, чтобы они могли поворачиваться одна относительно другой в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Кроме того, сочленение должно позволить передавать силу тяги от одной тележки к другой.
Рассмотрим сочленение рам тележек шестиосного электровоза (рис. 106). Брус сочленения одной рамы имеет выступ с отверстием — серьгу. На другой раме тележки на брусе сочленения сделаны два выступа — вилка. В серьгу вставлено гнездо, состоящее из верхнего и нижнего вкладышей. В этом гнезде помещается шар. Через шар и вилку проходит шкворень, который снизу поддерживается специальной плитой. Шкворень позволяет тележкам
поворачиваться одна относительно другой в горизонтальной плоскости, а гнездо и шар — в вертикальной. Угол поворота тележек в вертикальной плоскости ограничивается зазором между серьгой и вкладышами. При достижении предельного угла поворота вертикальное усилие, действующее на одну из тележек, передается сочленением на другую тележку. Таким же образом соединяют рамы тележек восьмиосных сочлененных электровозов, которые имеют три узла сочленения. Рамы тележек восьмиосных сочлененных электровозов отлиты как одно
целое.
Рамы несочлененных тележек восьмиосных электровозов устроены проще. Они представляют собой цельносварную замкнутую конструкцию прямоугольной формы и имеют значительно меньшую массу по сравнению с литыми тележками. Рама состоит из двух литых боковин трубчатого сечения, связанных шкворневым (центральным) брусом и двумя концевыми поперечными
брусьями. Детали рам тележек восьмиосных несочлененных электровозов и
другие узлы механической части унифицированы.
2.2. Колесные пары, буксы и подшипники
Колесная пара состоит из оси, двух колес и одного или двух зубчатых колес. На ось колесной пары напрессовывают с помощью гидравлического пресса колесные
центры. Колесные центры электровозов изготавливают в виде дисков с прорезями (рис. 112). На колесные центры в горячем состоянии надевают бандажи, поверхность катания которых
потом обрабатывают, придавая ей коническую форму — конический профиль. С внутренней стороны бандажи имеют выступающий гребень, который препятствует сходу локомотива с рельсов. Коническая форма бандажей обеспечивает их равномерный износ по ширине и спокойное прохождение электровоза в кривых. В кривых длина наружного рельса больше, чем внутреннего, и колеса, посаженные на одну ось, должны пройти разные расстояния. Оба колеса вращаются с одной и той же частотой. Если их диаметры равны, то колесо, катящееся по наружному
рельсу, вынуждено проскальзывать, что вызывает быстрый износ бандажа. Однако во время движения в кривой локомотив вместе с колесными парами под действием центробежной силы смещается в сторону внешнего рельса. При этом внешнее колесо катится по большему кругу катания, а внутреннее — по меньшему. В результате колеса проходят без проскальзывания разные пути при одной и той же частоте вращения.
В процессе эксплуатации электровоза вследствие износа профиль бандажей меняется. Поэтому после определенного пробега локомотива профиль бандажей восстанавливают путем повторных обточек. Когда износ бандажей достигнет предельного, бандажи снимают с колесных центров и заменяют новыми.
Зубчатые колеса напрессовывают в
горячем или холодном состоянии на удлиненные ступицы колесных центров или непосредственно
на ось.
Буксы и подшипники передают на шейки осей колесной пары часть веса тележки и кузова электровоза. На электровозах серий ВЛ19, ВЛ22 и большей части ВЛ22М в буксах установлены подшипники скольжения. В таких подшипниках теряется много энергии на преодоление трения; в случае их применения значительно увеличивается сопротивление движению в момент трогания поезда с места, особенно в зимнее время, когда смазка густеет. Подшипники снабжены бронзовыми вкладышами с баббитовой заливкой. Одну сплошную
половину вкладыша устанавливают в основание подшипника, отлитое как одно целое с остовом двигателя, а другую, с окном,— в шапку подшипника. На изготовление таких подшипников расходуется большое количество дефицитных цветных металлов.
Первые вагоны на подшипниках качения появились в Швеции в 1922 г. Для их эксплуатационной проверки был сформирован специальный состав из 50 вагонов-рудовозов. После всесторонних испытаний установили, что сопротивление вагонов при трогании резко падает, а во время следования
снижается на 38% по сравнению с сопротивлением при подшипниках скольжения.
С 1957 г. на электровозах устанавливают только буксы с подшипниками качения (см. рис. 112). Между внутренним кольцом подшипника, насаженным на шейку оси, и внешним, которое находится в корпусе буксы, расположены ролики. Ролики удерживаются на одинаковом расстоянии друг от друга специальным устройством — сепаратором.
Возможность вертикальных колебаний рамы тележки относительно колесных пар, сохранение параллельности
их осей, передача горизонтальных сил обеспечиваются буксовыми направляющими (челюстями), расположенными симметрично с двух сторон от корпуса буксы. Однако из-за трения букс о челюсти соприкасающиеся поверхности быстро изнашиваются.
На современных восьмиосных электровозах ВЛ80 всех индексов, ВЛ10, ВЛ11 применяют бесчелюстные (поводковые) буксы. Здесь букса (рис. 113) соединена с кронштейнами рамы двумя поводками. В соединениях поводков с корпусом буксы и кронштейнами использованы резинометаллические втулки
и шайбы. Этим обеспечивается возможность относительных перемещений без трения и износа деталей поводков благодаря деформации резины втулок и шайб.
2.3. Токоотводящее устройство
Токоотводящие устройства предназначены для электрического соединения силовой цепи с рельсами в обход моторно-осевых подшипников тяговых двигателей и роликовых
подшипников осей колесных пар. Каждое токоотводящее устройство устанавливают на буксе с торца оси колесной пары (рис. 119). Корпус его крепят к крышке буксы и изолируют от нее
изоляционной шайбой. Ток из силовой цепи подводится к корпусу и затем к трем щеткодержателям, имеющим цилиндрические щетки. Щетки прижимаются к контактному диску с цилиндрическими пружинами. Контактный диск крепится к оси колесной пары. Для лучшего электрического контакта между контактным диском и торцом оси поставлена прокладка из мягкой меди. Щетки закрыты снаружи кожухом.
На рис. 119 токоотводящее устройство показано несколько упрощенно. Так, не изображено лабиринтное кольцо, предохраняющее поверхность контактного диска от попадания смазки из подшипника, не показаны изоляция креплений и сами крепления корпуса к крышке буксы.
Токоотводящие устройства устанавливают на осях колесных пар
в шахматном порядке, т. е. если на первой по ходу электровоза оси оно установлено
с левой стороны, то на следующей — с правой, затем снова с левой стороны и т. д.
Равномерное распределение тока между отдельными токоотводящими устройствами достигается применением проводов, обеспечивающих равные сопротивления в их цепях.
2.4. Тяговые передачи
Создать устройство (конструкцию), надежно и просто передающее вращающий момент от вала двигателя к оси колесной пары, непросто. Основная трудность заключается в том,
что передаточный механизм должен связать колесную пару с тяговым двигателем, закрепленным полностью или частично на надрессорном строении, которое при движении электровоза совершает
колебания относительно колесных пар. Впервые такая передача была разработана для трамваев, вследствие чего и получила название трамвайной подвески, или, как ее теперь называют, опорно-осевой. Принцип такой передачи использован и на отечественных электровозах.
При опорно-осевом подвешивании (рис. 114, а) двигатель опирается на ось колесной пары моторно-осевыми подшипниками, основание которых отлито как одно целое с остовом. Подшипники снаружи закрывают шапками (см. рис. 20). С противоположной стороны
остова двигателя имеются выступы (носики), которыми двигатель опирается на подвижные балочки, размещаемые между выступами поперечных креплений рам тележки (рис. 114, б). Между балочками находятся предварительно сжатые пружины. Это устройство называется траверсой. Если остов двигателя опускается, то его выступ перемещает верхнюю балочку траверсы вниз по направляющим, и пружины, сжимаясь, стремятся вернуть двигатель в первоначальное положение. При перемещении двигателя вверх поднимается нижняя балочка и снова пружины
стремятся возвратить двигатель в исходное положение.
Несколько по-иному осуществлено опорно-осевое подвешивание тяговых двигателей на восьмиосных электровозах некоторых новых серий (рис. 115). Здесь пружинная подвеска (см. рис. 114, б) заменена тягой, закрепленной шарнирно на брусе рамы тележки. На тяге имеются два резиновых блока с двумя металлическими шайбами.
Между резиновыми блоками находится горизонтальная плоскость кронштейна, который наклонной плоскостью крепится к остову тягового двигателя. Резиновые блоки, как и пружинная подвеска, смягчают удары, приходящиеся на тяговый двигатель вследствие неровности пути при трогании с места, и компенсируют изменение взаимного положения двигателя
и рамы тележки в процессе движения электровоза.
Опорно-осевое
подвешивание обеспечивает неизменность расстояния между центрами вала двигателя и оси колесной пары. Это расстояние называют централью Ц (см. рис. 114, а). При передаче вращения от вала двигателя к колесной паре с помощью зубчатого редуктора благодаря неизменности централи создаются условия, обеспечивающие правильное зацепление зубчатых колес. Передача работает плавно, что обеспечивает долговечность зубчатых колес.
Применение зубчатой передачи позволяет использовать тяговые двигатели с высокой частотой
вращения якоря. Редуктор состоит из малого зубчатого колеса (шестерни), укрепленного на валу тягового двигателя, и большого зубчатого колеса, насаженного на ось колесной пары. Соотношение количества зубьев большого и малого колес называют передаточным числом. На пассажирских электровозах, имеющих высокую скорость движения, устанавливают редукторы с меньшим передаточным числом. На грузовых электровозах, которые должны развивать значительную силу тяги, применяют редукторы с большим передаточным числом.
При опорно-осевом подвешивании перемещение надрессорного строения относительно колесных пар неопасно, так как шестерня может перекатываться вверх или вниз по большому зубчатому колесу, не нарушая зацепления.
На электровозах чаще применяют не одностороннюю, а двухстороннюю передачу, т. е. ставят редукторы с обеих сторон вала тягового двигателя. Это облегчает условия работы зубчатых колес, передающих большие усилия. Однако при неправильной сборке одна зубчатая передача может нагружаться больше, а
другая меньше, что вызовет ее усиленный износ. Чтобы этого не произошло, на электровозах ВЛ19, ВЛ22, В Л 22м и первых электровозах ВЛ8 применяли упругую зубчатую передачу: зубчатый венец большого колеса соединяли с его центром пакетами пружин (рис. 116). В результате венец мог упруго смещаться относительно центра, а значит, смягчались удары, воспринимаемые передачей.
Упругая зубчатая передача довольно сложна, ее трудно ремонтировать. Поэтому на электровозах ВЛ23, ВЛ60 и восьмиосных используют косозубое зацепление. В таком зацеплении у зубчатых колес, расположенных с противоположных сторон тягового двигателя, зубья наклонены в разные стороны. Рабочая поверхность зубьев в косозубой передаче больше,
чем в прямозубой, а зацепление — более плавное. С увеличением нагрузки на одну
пару зубчатых колес появляется усилие, действующее вдоль оси якоря. Якорь несколько перемещается, и нагрузка на оба редуктора выравнивается.
Редукторы электровозов закрывают кожухами, прикрепленными к остову тяговых двигателей. Их заливают смазкой, в результате чего увеличивается срок службы зубчатых колес и уменьшаются потери энергии в них. Кожух предотвращает попадание в зубчатые колеса песка и пыли, способствующих усилению их износа.
Смазывают также и моторно-осевые подшипники. Смазка поступает
под давлением из резервуара через шланг с наконечником (рис. 117). Его вставляют в конусное отверстие смазочного устройства, обеспечивающего постоянный уровень масла в нижней камере. Ось колесной пары, вращаясь, захватывает смазку через окно вкладыша из промасленной шерстяной набивки.
Опорно-осевое подвешивание тягового двигателя имеет много недостатков. Наиболее существенный из них заключается в том, что примерно половина веса тягового двигателя передается непосредственно на колесную пару. В результате
усиливаются жесткие удары колесной пары о рельсы при прохождении ею стыков и других неровностей пути, при входе электровозов в кривую. Это расстраивает путь и вызывает сильную вибрацию двигателя, особенно при скоростях движения более 100 км/ч.
Созданы передачи, позволяющие полностью передавать вес двигателя на надрессорное строение. Такое подвешивание двигателя называют рамным.
Поскольку тяговый двигатель полностью подрессорен, а колесная пара неподрессорена, он не может быть непосредственно
связан с ней зубчатой передачей. В этом случае связь тягового двигателя с колесной парой осуществляется с помощью полого вала двигателя, карданной (торсионной) передачи или шарнирных муфт.
На электровозах, эксплуатируемых в Советском Союзе, передача с полым валом тяговых двигателей и карданным валом применена на электровозах серий ЧС, используемых в пассажирском движении. Тяговый двигатель в этом случае крепят к балкам рамы тележки (рис. 118), а внутри полого вала якоря проходит карданный вал. Имеется,
как и при опорно-осевом подвешивании, зубчатый редуктор, но односторонний. Большое колесо редуктора укреплено на оси колесной пары, а малое связано с валом двигателя шарнирно. Вал двигателя вращается в подшипниках, установленных в кожухе, закрывающем также и большое зубчатое колесо. Кожух упруго подвешивается к раме тележки. Карданный вал с одной стороны шарнирной муфтой связан с полым валом двигателя, с другой — также шарнирной муфтой с валом шестерни. Внутренний диаметр полого вала должен быть таким, чтобы
при наибольших прогибах рессор карданный вал не касался внутренней поверхности полого вала.
Шарнирные муфты являются наиболее сложным узлом передачи, они должны позволять карданному валу перемещаться в вертикальном и аксиальном (вдоль продольной оси) направлениях. Применяются шарнирные муфты различной конструкции.
Для улучшения противобоксовочных свойств можно применить мономоторный привод, т. е. групповой привод, при котором оси двух- или трехосной тележки приводятся во вращение одним
двигателем при двухступенчатом редукторе. Однако в этом случае усложняется редуктор, значительно увеличивается его неподрессоренная масса, усложняется уход в эксплуатации и ремонт. Поэтому на электровозах такой привод не применяется.
Содержание
|
Гостей: 1
