содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

3.4

Устройство колёсных пар, букс и рам тележек электровозов постоянного тока

Переданный от тягового двигателя на колёсную пару тяговый момент реализует в контакте колёс с рельсами касательную силу тяги или торможения до 8-10 кН, направленную вдоль пути. При движении поезда по кривым участкам пути на колёсную пару действует сила, которая может достигать 500-750 кН. На консольные части оси колёсной пары через подшипники качения, которые находятся в буксах, передаются вертикальные силы тяжести от электровоза, значение которых достигает 220-250 кН на каждую колёсную пару. При движении электровоза по неровному пути на колёса колёсной пары действуют динамические силы.

Таким образом, колёсная пара является одним из ответственных узлов механической части, обеспечивающим возможность развития локомотивом силы тяги и создающим условия для движения электровоза по рельсовому пути. Её конструкция должна обладать высокой прочностью и оказывать наименьшее воздействие на путь как элемент ходовой части электровоза, обладающий массой. Кроме того, изнашиваемые части колёсной пары должны быть легко заменяемы.

Учитывая это, колёсную пару формируют из следующих деталей (рис. 3.14): оси 10, двух колёс, которые состоят из колёсных центров 5 с

бандажами 6. При тяговых приводах классов I и II колёсные пары имеют на оси один или два зубчатых колеса 7 тягового редуктора. Зубчатые колёса могут быть смонтированы на оси одним из трёх способов: напрессованы непосредственно на ось (электровозы ВЛ19, ЧС4, электропоезда ЭР2Р, ЭР2Т, ЭД4 и ЭТ2), что ухудшает условия работы оси; напрессованы на удлинённую ступицу колесного центра 8 (электровозы ВЛ22, ВЛ8, ВЛ60, ВЛ10, ВЛ80, ВЛ85); и закреплены болтами на колёсном центре (электровозы ЧС2, электропоезда ЭР1, ЭР2, ЭР9). Последний способ увеличивает пространство для расположения тягового двигателя, но усложняет конструкцию колёсного центра и тягового редуктора. В современных конструкциях такой способ уже не применяется.

Рис. 3.14. Колёсная пара электровозов ВЛ10 и ВЛ11:
1 - гайка; 2 - буксовая шейка; 3 - предподступичная часть; 4 - подступичная часть оси; 5 - колёсный центр; 6 - бандаж; 7 - зубчатое колесо; 8 - ступица колёсного центра; 9 - шейка оси для моторно-осевых подшипников; 10 - средняя часть оси
Бандажи колёс тягового подвижного состава обычно выполняют съемными. Съёмный бандаж 1 (рис.3.15,а) для посадки на колёсный центр

3 предварительно нагревают до температуры 250-320°С. При остывании он плотно охватывает колёсный центр, так как внутренний диаметр меньше на 0,9-1,2 мм на метр наружного диаметра колесного центра. Помимо сжимающих сил, возникающих при остывании, бандаж удерживается на центре выступом 2 и заводным (стопорным) кольцом 4. Кольцо выполняют разрезным, его заводят в выточку колеса и обжимают роликом на специальном станке при температуре 160-180° С.

Рис. 3.15. Бандаж колёс электровоза


При колодочном торможении колёсной пары локомотива бандаж нагревается и натяг может уменьшиться, что недопустимо, поэтому для контроля отсутствия проворота бандажа на боковой грани бандажа и колёсного центра наносят краской белую риску.

Рабочая поверхность бандажа в соответствии с чертежом по

ГОСТ 11018-87 имеет коническую форму с углом уклона 1:20 или конусностью 1:10 (рис. 3.15,6). Поэтому в процессе движения колёсная пара по ходу движения перемещается не только вдоль пути, но и поперёк, прижимаясь поочерёдно то к левому, то к правому рельсу. Такая особенность колёсной пары должна обеспечивать равномерный износ рабочей части бандажа при её извилистом движении по пути. Для прохода кривых участков пути с малым радиусом внешняя часть бандажа имеет конусность 1:3,5.

Гребень бандажа (выступающая часть обода) служит для

направления колёсной пары в рельсовой колее. Его рабочая часть представляет собой коническую поверхность с углом образующей 70° для локомотивных и 60° для вагонных бандажей. Диаметр нового бандажа по кругу катания (на расстоянии 70 мм от внутренней грани рис. 3.15,а, стрелка А) составляет 1250 мм для электровозов, 1050 мм для электропоездов магистральных железных дорог и 780 мм для вагонов метрополитена.

Качение колёсной пары по рельсовой колее сопровождается

попеременным касанием гребня бандажа боковой грани головок правого и

левого рельсов. Причём касание обычно происходит в двух точках, одна из которых находится на рабочей части Б поверхности бандажа, а другая А на гребне (рис. 3.16). Из-за различия в окружных скоростях этих точек

возникает трение скольжение гребня по рельсу, вызывающее их интенсивный износ. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит и износ рабочей поверхности бандажа, и как следствие искажение профиля. Очертание профиля восстанавливают периодической обточкой бандажа на специальных колёсно-токарных станках с выкаткой и без выкатки колёсных пар из под вагона. Обточку можно проводить до предельной толщины бандажа, которая составляет для электровозов переменного тока 45 мм, постоянного тока - 40 мм и электропоездов - 35 мм.

Для уменьшения износа бандажей электровозов с 1935 г. выпускают колёсные пары с профилем бандажа по ГОСТ 11018-87 (рис. 3.15,в). В этом профиле уменьшена высота гребня с 30 до 28 мм, угол наклона гребня с 70° до 65°, радиус перехода от гребня к поверхности катания увеличен с 13,5 до 15 мм, введена дополнительная дуга радиусом 70 мм и предусмотрен дополнительный участок с конусностью 1:50. При таком профиле бандаж должен контактировать в одной точке, где возникает в основном трение качения - износ гребня становится менее интенсивным и срок службы колёс должен увеличиться.

В настоящее время на локомотивах применяют ряд профилей с другим очертанием поперечного сечения, которые позволяют уменьшить износ бандажей в зависимости от условий эксплуатации.

Колёсные центры подразделяют на спицевые, дисковые литые, дисковые катанные, цельнокатаные. На электровозах ВЛ22, ЧС и моторных вагонах электропоездов применяют спицевые центры, состоящие из обода, спиц и ступицы, которая насаживается на ось колёсной пары. Ширина обода колёсной пары электровозов составляет 105-112 мм, вагонов 100103 мм. В спицевых центрах обычно применяют нечётное число спиц, внешний диаметр ступицы выбирают в 1,6-2 раза большим, чем ее внутренний диаметр.

Для снижения сил взаимодействия с путём применяют подрезиненные колёса, в которых между ободом и ступицей установлены круглые резиновые пакеты или одно резиновое кольцо.

Колёсный центр напрессован на подступичную часть оси колёсной пары, которая имеет наибольший диаметр. Средняя часть оси имеет меньший диаметр, чем подступичная часть, так как середина оси почти не нагружена. Вся нагрузка от масс тележки и кузова передаётся на концы оси, которые называются буксовыми шейками. На них устанавливаются буксовые подшипники качения, которые фиксируются гайкой,

закручиваемой на цилиндрическую часть конца оси. Для предотвращения откручивания гайки под действием вибрации, возникающей при качении колёсной пары по рельсам, её фиксируют металлической планкой, крепящейся к торцу оси болтами. Переходный участок к подступичной части называется предподступичной частью оси, на нём устанавливают лабиринтное кольцо, предотвращающее вытекание смазки из корпуса буксы. Для снижения массы колёсной пары некоторых локомотивов оси выполняют полыми с диаметром осевого отверстия 70 мм. От этого прочность и жёсткость оси практически не уменьшаются. На торцевой части оси проставляются знаки о времени и месте формирования (сборки) и полного освидетельствования (измерения размеров) колёсной пары, а также клеймо о приёмке ОТК и приёмщиком.

Буксовые подшипники качения монтируются в деталь, которая называется буксой. Буксы колёсной пары передают силы тяги или торможения на раму тележки от оси вращающейся колёсной пары, а также воспринимают силу тяжести электровоза, динамические силы от взаимодействия колёс и рельсов. На рис. 3.17 показан буксовый узел электровозов ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80 с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками. Каждый подшипник состоит из наружного кольца 5, закреплённого в корпусе 1 буксы и внутреннего кольца 4, насаженного на шейку оси в горячем состоянии при температуре 100-120°С с натягом 0,040,06 мм; между наружным и внутренним кольцами расположены ролики 8, которые могут свободно перекатываться по кольцам. Кольца и ролики изготавливают из высококачественной стали. Внутренние кольца для надёжности закреплены гайкой 3, зафиксированной от откручивания пластиной (планкой), закреплённой на торце оси болтами. Дистанционные кольца 9 и 10 предназначены для регулировки расположения внутренних и внешних колец по отношению к продольной плоскости симметрии буксы. Корпус буксы заполняют густой смазкой и закрывают спереди крышкой 2. Со стороны колеса к корпусу крепится заднее кольцо с сальником, который вместе с лабиринтным кольцом 7, напрессованным на предподступичную часть оси, препятствует выбросу смазочного материала. Наружная часть корпуса буксы определяется конструкцией буксового рессорного подвешивания и способом связи буксы с рамой тележки.

Ролики подшипников расположены в кольце с гнёздами 11, который называется сепаратором. Он создаёт фиксированное расстояние между роликами по окружности подшипника и направляет качение роликов по дорожкам качения колец.

Цилиндрические ролики в случае радиально-упорных подшипников воспринимают радиальные и поперечные силы (правый и левый подшипники - радиально-упорные односторонние, рис. 3.17). Однако для восприятия больших осевых (поперечных) сил более совершенными являются конические подшипники с наклонными дорожками качения и коническими роликами (рис. 3.18). Но они требуют высокоточного монтажа подшипника на буксу.

Рамы тележек, как и кузова, предназначены для восприятия статических и динамических сил, действующих от кузова, железнодорожного пути и оборудования, которое размещено на раме тележки (двигатели, редукторы, тормозное и рессорной оборудование). Обычно рамы тележек имеют типовую схему: две продольные балки и две, три поперечные. Для размещения на раме различного оборудования на балках располагают дополнительные детали для крепления: кронштейны, валики, втулки шпинтоны. В настоящее время получили распространение сварные рамы, состоящие из балок коробчатого сечения, сваренные из стальных штампованных или прокатных профилей.

Для рамы тележек электровозов широко применяется технология изготовления рам из отдельных фасонных листов, свариваемых затем в целую конструкцию. Детали, привариваемые к балкам, нарушают сплошность структуры и таким образом снижают прочность конструкции. Поэтому при конструировании рам стараются использовать простые формы балок без изгибов и по возможности без кронштейнов, усиливая те места рамы, где прикладывается большая нагрузка.

На рис. 3.19 показана рама тележки электровозов ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80, изготовленная из сварных листов и состоящая из продольных, концевых 13, 14 и шкворневых балок. В середине рамы сечение боковин продольных балок увеличено, так как в этом месте передаётся нагрузка от кузова. Кроме того, в середине имеются мощные кронштейны 3 для крепления гасителей колебаний кузова. Средняя поперечная балка 7 имеет в


середине гнездо для размещения шкворневого устройства. В нижней части этого гнезда имеются кронштейны для подвешивания тяговых двигателей. Кронштейны 6 предназначены для размещения деталей рессорного подвешивания кузова. Тормозная рычажная передача подвешивается через кронштейны 9, 12. Кронштейны 4, 8 служат для подвешивания рычагов ручного тормоза. Площадки 5 предназначены для крепления тормозных цилиндров. Кронштейны 10, 11 необходимы для крепления поводков, соединяющих буксы с рамой тележки, через них передаются продольные силы тяги и торможения на раму тележки. Накладка 2 предназначена для распределения сил? действующих на боковину рамы от кузова, передающихся через рессорное подвешивание.

В настоящее время многие фирмы ведут теоретические и экспериментальные работы по созданию рам из полимерных материалов с включением графитовых волокон для повышения прочности и жёсткости конструкции. Такие рамы, как ожидается, позволят отказаться от первичного рессорного подвешивания и использовать в качестве него гибкие боковины.

Рис. 3.19. Рама тележки электровозов ВЛ10, ВЛ11 и ВЛ80

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..