Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

Кафедра: "Механическая часть ЭПС"

Курсовая работа

Осевые формулы электровозов

Выполнил: Юскаев М.Н.

Омск 2013г.

План

1. Ходовая часть электровозов

2. Рамы тележек

3. Кузова электровозов и их опоры

4. Рессорное подвешивание

5. Колесные пары, буксы и подшипники

6. Тяговые передачи и подвешивание тяговых двигателей

1. Ходовая часть электровозов

Ходовая часть электровозов разных серий различается прежде всего числом колесных пар (числом осей). Первоначально отечественные электровозостроительные заводы выпускали только шестиосные магистральные электровозы, затем шести- и восьмиосные. В настоящее время промышленность поставляет на железные дороги только мощные восьмиосные электровозы переменного и постоянного тока. (А также 12-осные ВЛ 15 и ВЛ 85). Для вождения пассажирских поездов Советский Союз получает из Чехословакии шести- и восьмиосные электровозы постоянного и переменного тока. В эксплуатации находятся также четырехосные пассажирские электровозы, построенные ранее в ЧССР.

Число колесных пар электровоза определяется силой тяги, которую он должен развивать. Применение мощных двигателей, как известно, еще не гарантирует реализацию большой силы тяги. Чтобы создать необходимую силу тяги, следует обеспечить достаточное сцепление колес с рельсами. Оно определяется нагрузкой, приходящейся от колес на рельсы, но с увеличением нагрузки растет и сила, действующая на рельсы, шпалы, земляное полотно. Для того чтобы путь выдерживал большие усилия, приходится увеличивать сечение рельсов, а следовательно, и их массу, чаще располагать шпалы, что связано с большими капитальными затратами.

На железных дорогах СССР допускаются нагрузки от колеса локомотива на рельс до 100--122 кН (10--12,2 тс). Обычно указывают нагрузку, приходящуюся на рельсы от двух колес, т. е. нагрузку от колесной пары, или так называемую нагрузку от оси на рельсы. У отечественных электровозов разных серий она составляет от 185 до 245 кН (19--25 тс). У электровозов некоторых серий нагрузка от оси на рельсы вошла составной частью в обозначение: например, ВЛ 19, ВЛ 22, ВЛ 22М и ВЛ 23. Здесь цифры 19, 22, 23 соответствуют нагрузке от оси на рельсы в тонна-силах. Эта нагрузка составляет 235 кН (24 тс) для электровозов ВЛ 80 всех серий, 221 кН (22,5 тс) - для ВЛ 8, 226 кН (23 тс) --для ВЛ 10 и 245 кН (25 тс) --для ВЛ 10у. Применение тяжелых термически обработанных рельсов, железобетонных шпал, бесстыкового пути позволяет повысить нагрузки от осей на рельсы. Оптимальной считается нагрузка 245 кН (25 тс). Такая нагрузка, позволяя повысить расчетную силу тяги электровозов, не приводит к увеличению износа рельсов и снижению надежности механической части локомотивов. В частности, до оптимальной может быть доведена нагрузка от оси на рельс у электровоза ВЛ 10.

Повышать силу тяги локомотива можно также, увеличивая число колесных пар. Но и здесь существуют определенные ограничения. Рельсовая колея, если посмотреть на нее сверху, или, как говорят, "в плане", состоит из прямолинейных отрезков, соединенных плавными кривыми. Колесные пары локомотива могут свободно перемещаться в колее, расположенной на кривом участке пути наименьшего допустимого радиуса, т. е. вписываться в кривую лишь до определенного числа их в одной тележке. Например, при некотором радиусе криволинейного участка пути четыре колесные пары не вписываются в кривую (рис. 104, а). Здесь колесные пары 2 и 3 не могут коснуться наружного рельса, а гребни их бандажей набегают на внутренний рельс.

Рис. 104. Расположение колесных пар в кривой при жестком закреплении их в раме (а) и при поперечном разбеге (б)

При прохождении электровоза по кривому участку пути колеса набегают на рельс и давят на него. Реакция рельсов вызывает поворот локомотива. В процессе поворота между бандажами колес и рельсами возникают силы трения, которые вызывают дополнительное сопротивление движению поезда в кривой. Боковое давление, создаваемое колесными парами, вписывающимися в кривую, может оказаться столь большим, что произойдет излом рельсов или нарушится их скрепление со шпалами. Значение этого давления зависит от скорости электровоза, радиуса кривой, нагрузки от оси на рельсы. электровоз рельсы тяга сцепление

Для обеспечения безопасности движения боковое давление колесных пар на рельсы необходимо по возможности более равномерно распределить между всеми колесами электровоза. Равномерность его распределения зависит от числа колесных пар в одной тележке локомотива, способа их закрепления в раме, радиуса кривой и дополнительного уширения рельсовой колеи. Если, например, обеспечить возможность осям 2 и 3 перемещаться в поперечном направлении относительно рамы (это перемещение называют поперечным разбегом колесной пары), то в кривой все четыре колеса будут касаться наружного рельса (рис. 104, б). Чем больше число колесных пар в одной раме, тем труднее добиться соприкосновения их всех с наружным рельсом в кривых участках пути. При наименьшем радиусе кривых пути, принятом в СССР, в одной раме удается разместить не более четырех движущих колесных пар.

Радиус кривых сказывается и на коэффициенте сцепления, так как в кривых малого радиуса колеса одной и той же оси проходят разные расстояния. В результате этого они проскальзывают и коэффициент сцепления несколько снижается. Кроме того, сила тяги, развиваемая колесной парой, и ее давление на рельсы в кривых изменяются. Это учитывают, когда определяют расчетный коэффициент сцепления.

Увеличение сцепного веса при сохранении принятой нагрузки от оси на рельсы было достигнуто в результате использования нескольких тележек в одном локомотиве. Тележки могут быть сочленены (шарнирно связаны) или не иметь сочленения. Шестиосные электровозы ВЛ 19, ВЛ 22М и ВЛ 23 имеют по две сочлененные трехосные тележки (рис. 105, а); у электровоза ВЛ 8 четыре сочлененные двухосные тележки.

Рис. 105. Схема расположения в кривых сочлененных трехосных (а) и несочлененных двухосных (б) тележек

Сила тяги, развиваемая электровозами с сочлененными тележками, передается составу через их рамы. Поэтому тележки получаются тяжелыми и при больших скоростях движения оказывают сильное воздействие на путь. Чтобы избежать этого, применяют свободные, несочлененные тележки (рис. 105, б), например, на электровозах ВЛ 60, ВЛ 80, ВЛ 82, ВЛ 10, ВЛ 11 и всех электровозах серий ЧС. Отечественные восьмиосные электровозы имеют унифицированные несочлененные тележки.

При несочлененных тележках сила тяги передается через раму кузова. Благодаря этому сами тележки получаются более легкими и оказывают меньшее воздействие на путь, однако усложняется соединение тележек с рамой кузова.

На некоторых пассажирских электровозах в первый период электровозостроения, как и у паровозов, устанавливали дополнительно так называемые бегунковые колесные пары, не связанные с тяговыми двигателями. Их монтировали в специальных одноосных или двухосных бегунковых тележках. Объяснялось это следующим. Во-первых, тяговые двигатели и электрические аппараты были громоздкими, тяжелыми. В результате общий вес электровоза получался настолько большим, что передать его только на движущие оси, не превышая максимальной допустимой нагрузки, было невозможно. Этот избыточный вес и передавали на бегунковые оси. Во-вторых, основываясь на опыте эксплуатации паровозов, считали обязательным на электровозах, рассчитанных на большие скорости движения, по концам устанавливать бегунковые колеса для облегчения вписывания локомотива при входе его в кривые участки пути. Первая причина отпала сама собой, а опыт работы электровозов показал, что при движении их с большими скоростями иметь бегунковые оси необязательно.

Число движущих и бегунковых колесных пар, их взаимное расположение в тележках выражают в виде осевых формул, представляющих собой сочетание цифр и условных знаков. Первая цифра осевой формулы - число бегунковых осей с одной стороны электровоза. Далее ставится дефис (-) и после него цифра, которая означает число движущих колесных пар, находящихся в одной тележке. Если тележек несколько, то после каждой цифры, соответствующей числу осей тележки, ставится знак плюс (+), когда тележки имеют сочленение, или минус (--), если тележки не сочленены. Последняя цифра - число бегунковых осей с другой стороны электровоза.

Например, у отечественных шестиосных электровозов с сочлененными тележками осевая формула 0-Зо+ Зо-0, а с несочлененными - 0-Зо - Зо-0, у восьмиосного электровоза с сочлененными тележками - 0-2о+ 20+ 20+ 2о-0, а с несочлененными - 0-2о-2о-2о-2о-0. Индекс "о" у цифр, обозначающих число движущих колесных пар, показывает, что каждая из них приводится в движение своим тяговым двигателем (индивидуальный привод). Если этот индекс отсутствует, это свидетельствует о групповом приводе колесных пар, т. е. имеется один тяговый двигатель, приводящий в движение несколько колесных пар, соединенных спарниками или зубчатыми передачами.

За рубежом в осевых формулах применяют буквенные обозначения. Буква А соответствует одной движущей колесной паре, В - двум, С - трем, D - четырем и т. д. Например, шестиосный электровоз с двумя сочлененными тележками имел бы следующую осевую формулу: 0-Со+ Со-0, восьмиосный с несочлененными - 0-Во-Во-Во-Во-0.

Опыт эксплуатации показал, что локомотивы, имеющие несколько тележек, склонны к виляющему движению в прямых участках пути при существующей (с 1851 г.) ширине колеи 1524 мм. Виляющее движение вызывает более быстрый износ рельсов и расстройство пути. При электрической и тепловозной тяге скорость движения поездов повысилась, что способствовало увеличению виляний. Многочисленные опыты убедили, что для устранения виляний необходимо несколько уменьшить ширину колес, не изменяя предельные размеры колесных пар. Поэтому действующими Правилами технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ) ширина колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках пути и в кривых радиусом 350 м и более установлена 1520 мм. Это позволяет повысить плавность и безопасность движения, уменьшить износ подвижного состава и рельсов.

2. 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, 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).

Рис. 106. Сочленение тележек электровоза

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.

3. Кузова электровозов и их опоры

Основная аппаратура, вспомогательные машины и кабины управления размещены в кузове электровоза. В процессе совершенствования электровозов изменялась форма их кузова. На локомотивах первых выпусков кузов был прямоугольной формы и имел две площадки по концам. В дальнейшем ему стали придавать обтекаемую форму для уменьшения сопротивления движению.

Основанием кузова служит нижняя рама, которая воспринимает вес всей аппаратуры и вспомогательных машин. У электровозов с сочлененными тележками рамы кузовов выполняют из швеллерных балок, угловой и листовой стали с помощью сварки или заклепок.

Кузова несочлененных восьмиосных электровозов состоят из двух одинаковых секций, соединенных автосцепкой, так как у них тяговые усилия передаются через раму кузова. Каждая секция кузова с одной кабиной машиниста представляет собой металлическую конструкцию. Для перехода из одной секции в другую устраивают закрытый мостик.

Продольные балки рамы кузова изготовлены из швеллеров. Балки скреплены брусьями буферными (по концам) и промежуточными. На электровозах переменного тока имеются две дополнительные балки для установки тягового трансформатора.

Стены, пол и потолок кабины машиниста имеют тепловую и звуковую изоляцию из полимерных материалов. Боковые стенки кузова представляют собой каркас, обшитый листовой сталью с продольными гофрами, повышающими жесткость стенок. Для забора воздуха в одной из стенок кузова имеются лабиринтные жалюзи.

Кузова электровозов опираются на тележки через специальные опоры. Опоры не должны препятствовать повороту одной тележки относительно другой в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Кроме того, опоры кузова обеспечивают возможность поворота тележек в кривых участках пути. Допустим, что тележки находятся на прямом участке и расстояние между двумя опорами, закрепленными на раме кузова, например, шестиосного электровоза равно b (рис. 107, а), а расстояние между двумя симметричными точками гид тележек равно е. Когда обе тележки впишутся в кривую (рис. 107, б), расстояние е уменьшится и станет равным e'. Расстояние b между центрами опор не может измениться, так как опорные пяты закреплены неподвижно на раме кузова.

Рис. 107. Взаимное расположение тележек и подпятников электровоза на прямом участке пути (а) и в кривой (б)

Пяты имеют цилиндрическую форму и одну из них устанавливают в круглое гнездо (допустим, пяту правой тележки), имеющее дисковый подпятник, а другую - в гнездо прямоугольной формы с прямоугольным подпятником. Благодаря зазору между прямоугольным гнездом и прямоугольным подпятником последний переместится влево (см. рис. 107, б) и займет некоторое промежуточное положение в зависимости от радиуса кривой. Зазор а уменьшится и станет равным а'. Между подпятником и гнездом с противоположной стороны установится зазор, равный б.

По-иному осуществлено соединение кузова с тележками на электровозах с несочлененными тележками. Например, на шестиосном электровозе ВЛ 60 кузов опирается на каждую тележку двумя центральными и двумя боковыми опорами (рис. 108, а).

Рис. 108 (а)

Каждая центральная опора представляет собой стойку с коническими углублениями вверху и внизу (рис. 108, б).



Рис. 108 (б)

Между стойкой и гнездами, сделанными в рамах кузова и тележки, расположены резиновые прокладки - конусы. Через центральные опоры от тележек к раме кузова передается сила тяги. Резиновые прокладки позволяют значительно перемещаться тележкам относительно кузова в продольном и поперечном направлениях.

Каждая центральная опора снабжена возвращающим устройством: оно возвращает кузов в исходное положение при поперечных его отклонениях. Состоит это устройство из пружин, помещенных в цилиндры, которые шарнирно связаны с центральной опорой и рамой кузова. Для большей устойчивости кузова пружины предварительно сжимают.

Устойчивость кузова электровоза относительно тележек в поперечном направлении дополнительно обеспечивается боковыми опорами (рис. 108, в).



Рис. 108 (в)

Боковая опора представляет собой стержень, который верхним концом действует на пружины через упор, размещенный в стакане, приваренном к продольной балке рамы кузова. Нижний конец стержня опирается на вкладыш, расположенный в кронштейне, приваренном к раме тележки.

Следовательно, вес кузова шестиосного электровоза передается на две тележки через четыре центральные и четыре боковые опоры.

На электровозе ВЛ 80 применено люлечное подвешивание кузова, которое позволяет снижать горизонтальные ускорения кузова, а также боковые давления колес электровоза на рельсы и передает вертикальные нагрузки от кузова на рамы тележек. Для крепления люлечного подвешивания к раме кузова (рис. 109, а) приварено четыре кронштейна.



Рис. 109 (а)

Люлечное подвешивание (рис. 109, б) состоит из стержня, который имеет в верхней части фланец, опирающийся на пружину. Пружина своим нижним витком упирается в кронштейн, приваренный к раме тележки.

Рис. 109 (б)

На нижней части стержня имеется резьба и гайка, на которую опирается через кронштейн кузов. Таким образом, кузов связан с каждой тележкой четырьмя упругими пружинами, воспринимающими нагрузки от него. Кроме того, на стержне имеются прокладки (на рис. 109, б не показаны), позволяющие кузову перемещаться относительно рамы тележек в поперечном направлении и поворачиваться тележке в кривых участках пути.

В процессе движения электровоза неизбежно возникают вертикальные колебания кузова, подвешенного на пружинах (отсюда и название - люлечное подвешивание). Причиной этих колебаний могут быть неровности пути, проход колесных пар через рельсовые стыки и др. Чтобы не допустить вертикальных колебаний кузова, устанавливают гидравлические гасители (рис. 109, в).

Рис. 109 (в)

Их крепят к кронштейнам, приваренным к рамам кузова и тележки. Энергия, возникающая при колебаниях кузова, поглощается приборным маслом, перемещаемым поршнем в цилиндре гасителя. В гасителе при растяжении масло поступает из специальной камеры через открывшийся клапан под поршень. При сжатии гасителя клапан закрывается, и масло вытесняется через специальные калиброванные щели в нем. При прохождении жидкости через них возникает вязкое трение, в результате чего происходит превращение механической энергии колебательного движения экипажа в тепловую и последующее ее рассеяние в рабочей жидкости. Если кузов отклонится от центрального положения больше, чем допускается, в работу вступит упор, снабженный пружиной большой жесткости (рис. 109, г).

Рис. 109 (г)

При максимальном сжатии пружины упор жестко упрется в раму тележки и дальнейшее отклонение кузова прекратится.

Для передачи силы тяги и иных продольных усилий каждую тележку соединяют с кузовом шаровой связью. Шаровая связь расположена на шкворневом брусе, закрепленном на раме кузова.

В средней части шкворневого бруса тележки (см. рис. 109, а) имеется овальное с коническим переходом по высоте углубление, через которое проходит шкворень. Снизу к шкворневому брусу приварен брус шаровой связи. Эта связь позволяет перемещаться шкворню в поперечном направлении, передавать продольные усилия от тележки кузову и не воспринимать вертикальных нагрузок.

4. Рессорное подвешивание

На каждую колесную пару при неподвижном электровозе действует так называемая статическая нагрузка. Эту нагрузку создают вес кузова, тележки, тяговые двигатели (или часть их веса), оборудование, расположенное в кузове, и т. д. Нагрузка на колесные пары передается через рессоры. Все устройства, создающие и передающие эту нагрузку, объединяют названием надрессорное строение.

Во время движения электровоза вследствие неровностей пути от колесных пар на рамы тележек и кузов передаются дополнительные динамические нагрузки, вызывающие колебания надрессорного строения. Уменьшает воздействие этих сил и смягчает удары рессорное подвешивание - совокупность листовых и цилиндрических рессор со связующими промежуточными деталями.

После прекращения действия динамических сил надрессорное строение продолжает совершать колебания на рессорах. Чтобы быстрее погасить колебания, на локомотивах устанавливают листовые рессоры: между отдельными их листами возникает трение, способствующее затуханию колебаний. Рессоры набирают из 10--14 листов. Верхние, наиболее длинные листы называют коренными. При изготовлении листы несколько изгибают вверх, под нагрузкой они распрямляются.

Важнейшей характеристикой рессоры является ее гибкость. Под гибкостью рессоры обычно понимают ее прогиб в миллиметрах под действием силы в 10 кН. Чтобы увеличить гибкость рессорного подвешивания, листовые рессоры соединяют последовательно с цилиндрическими, изготовленными в виде спирали. Цилиндрические рессоры - пружины - хорошо сглаживают слабые толчки, на которые сравнительно жесткие листовые рессоры не реагируют. Листовые рессоры могут быть размещены над буксами и под ними (рис. 110).



Рис. 110. Рессорное подвешивание электровоза ВЛ 60

Рессоры электровозов некоторых серий соединяют продольными (см. рис. 110), а иногда и поперечными балансирами. Балансиры помогают поддерживать постоянным заранее заданное распределение нагрузок между колесными парами независимо от состояния рессорного подвешивания. Если бы рессоры не были связаны балансирами, то при изменении прогиба листовых рессор или сжатия пружин во время прохождения колес по неровностям пути изменялись бы нагрузки, приходящиеся на колеса. Применение балансиров позволяет избежать разгрузки отдельных колесных пар, но такая система рессорного подвешивания довольно сложна и требует тщательного ухода.

Особенности рессорного подвешивания восьмиосных электровозов определяются главным образом тем, что они имеют двухосные тележки. Рессорное подвешивание восьмиосных электровозов, за исключением ВЛ 8, несбалансированное (рис. 111), т. е. каждая ось имеет самостоятельное подвешивание, и оно двухступенчатое, так как вес кузова на рамы тележек передается через вторую ступень - пружинные боковые рессоры или люлечное подвешивание.



Рис. 111. Рессорное подвешивание тележки восьмиосного электровоза

Для гашения вертикальных колебаний кузова относительно тележки электровоза применяют гидравлические амортизаторы. Гашение вертикальных колебаний в первой ступени происходит в листовых и цилиндрических рессорах.

Очень важно проверить и установить правильную развеску электровоза, т. е. обеспечить одинаковую для всех колесных пар нагрузку от оси на рельсы. При правильной развеске снижается вероятность боксования отдельных колесных пар. Необходимое распределение нагрузки осуществляют, регулируя сжатие пружинных рессор и пружин люлечного подвешивания.

5. 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).



Рис. 112. Колесная пара

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 ВЛ 19, ВЛ 22 и большей части ВЛ 22М 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.

Рис. 113. Поводковая букса

На современных восьмиосных электровозах ВЛ 80 всех индексов, ВЛ 10, ВЛ 11 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.

6. Тяговые передачи и подвешивание тяговых двигателей

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.

Рис. 114. Траверсное опорно-осевое подвешивание тягового двигателя

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. 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).



Рис. 115. Маятниковое опорно-осевое подвешивание тягового двигателя

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 ВЛ 19, ВЛ 22, ВЛ 22м и первых электровозах ВЛ 8 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.

Рис. 116. Упругая зубчатая передача

Упругая зубчатая передача довольно сложна, ее трудно ремонтировать. Поэтому на электровозах ВЛ 23, ВЛ 60 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.

Рис. 117. Устройство для смазывания моторно-осевых подшипников с постоянным уровнем смазки

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.

Рис. 118. Рамное подвешивание тягового двигателя

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.

Размещено на Allbest.ru

...