Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рама тележки тепловоза 2ТЭ25А представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Рама тележки тепловоза 2ТЭ25А:

1 – шкворневое устройство; 2 – гнездо установки шкворня; 3 – шкворневая балка

Шкворень связан с рамой тепловоза не напрямую, а через тумбу. Благодаря этой конструкции, шкворень имеет меньшие габариты и его центр расположен на одной оси вращения колесных пар. При таком расположении шкворня на раме тележки не возникают моменты, приводящие к наклону самой тележки, а также перераспределению нагрузок на колёсные пары, тем самым сказываясь на реализации сцепного веса и силы тяги локомотива [2].

Общий вид шкворневого устройства представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Шкворневое устройство:

1 – шкворень; 2 – втулка; 3 – верхний камень; 4 – нижний камень; 5 – шар;
6 – возвращающая пружина; 7 – поджимающая пружина; 8 – стакан; 9 – боковой упор;
10 – прижимная планка; 11 – корпус; 12 – винт; 13 – боковая крышка; 14 – нижняя крышка;
15 – пробка; 16 – тумба; 17 – шкворневая балка; 18 – чехол; 19 – рама кузова

Элементы шкворневого устройства делятся на следующие группы:

а) Шкворневой узел:

- шкворень;

- втулка;

- тумба;

б) Шарнир:

- камень верхний;

- камень нижний;

- шар;

в) Упругий элемент:

- возвращающая пружина;

- поджимающая пружина;

- стакан;

г) Корпус:

- шкворневой корпус;

- боковая крышка (2 шт.);

- нижняя крышка.

Необходимо рассмотреть каждую группу по отдельности.

2.1.1 Шкворневой узел

Шкворень представляет стержень шарнира поворотного соединения между рамой кузова локомотива и тележкой. В верхней его части имеются отверстия под крепления болтами на опорной тумбе главной рамы кузова.

На нижнюю часть шкворня приходятся все основные динамические усилия, передающиеся от тележки к раме кузова тепловоза. Также нижняя часть подвержена трению со стороны шарнира, который свободно вращается относительно цилиндрической поверхности шкворня. Во избежание износов и трещин, на нижнюю часть шкворня напрессовывают закаленную втулку, а также заполняют корпус шкворневого устройства осевой смазкой [1].

Внешний вид шкворня изображен на рисунках 2.3–2.4.

Рисунок 2.3 – Внешний вид шкворня

Рисунок 2.4 – Внешний вид шкворня (сечение А–А)

2.1.2 Шарнирный механизм

Шарнирный механизм предназначен для свободного вращения шкворня.

Шарнир устанавливается между боковыми упорами, закрепленными в вертикальной расточке корпуса шкворневой балки винтами с уплотнительными кольцами и гайками. При установке упоров выдерживается допуск с параллельностью рабочих плоскостей 0,3 мм, а прокладками регулируется продольный зазор с шарниром от 0,3 до 0,8 мм, тем самым, обеспечивая свободное поперечное перемещение шарнира поперек тележки [1].

Сам шарнир состоит из двух камней с расточенными полусферами, в которые при сборке шарнира вставляется шар с отверстием под закаленную втулку шкворня.

Внешний вид шарнирного механизма представлен на рисунках 2.4–2.6.

Рисунок 2.4 – Шарнирный механизм:
1 – верхний камень; 2 – нижний камень; 3 – шпонка

Рисунок 2.5 – Шарнирный механизм (сечение А-А)

Рисунок 2.6 – Шарнирный механизм (сечение Б-Б)

2.1.3 Упругий элемент

Упругий элемент шкворневого устройства предназначен для гашений боковых колебаний и возвращения шкворня в исходное положение при боковом относе [1].

Упругий элемент состоит из стакана и двух пружин. Первая пружина – поджимающая, устанавливается в стакан, который вставлен в возвращающую пружину. Вся конструкция устанавливается в корпус, после чего закрывается крышкой с соответствующим количеством прокладок. Далее производится затяжка болтов и их обвязка проволокой. Внешний вид упругого элемента представлен на рисунке 2.7

Рисунок 2.7 – Упругий элемент:
1 – поджимающая пружина; 2 – возвращающая пружина; 3 – стакан;
4 – прокладки; 5 – корпус; 6 – боковая крышка

Поджимающая пружина обеспечивает свободный поперечный ход шкворня равный 20 мм в обе стороны, то есть при смещении центра шкворня до 20 мм включительно пружина сама возвращает шкворень. При большем отклонении, в работу вступает возвращающая пружина, которая толкает шарнир в обратную сторону. Пружины регулируются так, чтобы зазор между стаканом и крышкой корпуса составлял 20 мм, а между стаканом и шарниром – 25 мм. В сумме шкворень может поперечно смещаться в обе стороны до 45 мм [1].

Схема работы упругого элемента представлена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.8 – Схема работы упругого элемента:
а) состояние покоя; б) смещение шкворня до 20 мм; в) смещение шкворня более 20 мм;
г) возвращение шкворня в исходное положение

2.1.4 Корпус

В центральной части шкворневой балки приваривается корпус для установления шкворневого устройства. В корпусе выполняется вертикальная и горизонтальная расточки. Он имеет сварную конструкцию и изготовлен из той же марки стали, что и шкворневая балка [1].

Внешний вид корпуса представлен на рисунках 2.9–2.11.

Рисунок 2.9 – Корпус (вид спереди)

Рисунок 2.10 – Корпус (вид сбоку)

Рисунок 2.11 – Корпус (сечение А-А)

Остальные элементы шкворневого устройства и их геометрические размеры представлены на чертеже ДП 23.05.03.05.151.02.

2.2 Материалы и их свойства

В таблице 2.1 представлены марки стали для деталей, входящих в шкворневое устройство.

Таблица 2.1 – Марки стали деталей [1]

Деталь	Шкворень	Втулка	Камни, болты, гайки, крышки	Шар	Корпус	Пружины
Марка стали	25Л	25Л (закаленная)	40Х	БрО4Ц4С17	09Г2С	60С2А

Расшифровка марок стали приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Расшифровка марок стали [7]

Параметр	Единица измерения	Марка стали
		25Л	25Л (зак.)	40Х	БрО4Ц4С17	09Г2С	60С2А
1	2	3	4	5	6	7	8
Модуль упругости	ГПа	205	205	206	110	200	192

Окончание таблицы 2.2

1	2	3	4	5	6	7	8
Коэффициент Пуассона	–	0,3	0,3	0,3	0,35	0,3	0,3
Модуль сдвига	ГПа	80	80	81	45	77	82
Массовая плотность	кг/м3	7830	7830	7770	8800	7850	7680
Предел прочности при растяжении	МПа	450	500	655	147	460	2160
Предел прочности при сжатии	МПа	440	485	550	147	–	–
Предел текучести	МПА	240	300	490	80	305	1960
Коэффициент теплового расширения	10-6∙°С	10,2	10,2	12,2	–	10,6	12,8
Теплопроводность	Вт/(м∙К)	60	60	43	60,7	–	29
Удельная теплоемкость	Дж/(кг∙°С)	460	460	529	–	–	520

На основе анализа конструкции шкворневого устройства можно сделать вывод, что узел имеет схожие конструктивы с аналогичными устройствами у тепловоза 2ТЭ70 и у электровоза ВЛ80. Полученные данные в ходе анализа конструкции будут необходимы для разработки модели шкворневого устройства в системе автоматизированного проектирования SolidWorks и последующего ее изучения в системе инженерного анализа SolidWorks Simulation.

3 НАГРУЗКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОБЪЕКТ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

С целью изучения шкворневого устройства в системе инженерного анализа, необходимо определить максимальные усилия, которым подвергается исследуемый объект в условиях эксплуатации.

3.1 Постановка условий

Шкворневой узел является центральным звеном в тележке по передаче сил на раму тепловоза. Шкворень может воспринимать на себя продольные, поперечные и угловые нагрузки [2].

В продольном направлении, относительно движению, на шкворень действуют сила тяги, реализуемая от тяговых электродвигателей, и сила торможения, создаваемая колодками колесных пар.

Характеристики

Список файлов ВКР