ДИПЛОМ КОНЕЧНЫЙ (1222521), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

В случае если вертикальная нагрузка передается через боковые опоры непосредственно на боковины, как на тепловозах ТЭ3 и 2ТЭ10Л(В), средние поперечные балки не воспринимают изгибающих моментов от вертикальных нагрузок и выполняются более легкими. Однако для размещения подпятника шкворня и передачи продольных сил здесь необходима продольная шкворневая балка, опирающаяся на поперечные балки.

С конструктивно-технологической точки зрения рамы тележек различаются по исполнению боковин. Они могут быть брусковыми, литыми или коробчатыми (сварными). Брусковые рамы с боковинами, вырезанными из толстого стального листа, применялись на тепловозах ТЭ2. Рамы с боковинами из стального литья, имеющие большой вес, применяются на некоторых электровозах (ВЛ8), а также на тепловозах США, где на железных дорогах допускаются большие, чем в России, нагрузки от оси на рельсы (до 315 – 345 кН).

Боковины рам тележек большинства отечественных тепловозов имеют коробчатое сечение, образованное сваркой из стальных листов или штампованных профилей. В конструкции рамы такие боковины сочетаются с литыми элементами. Примером комбинированной рамы может служить рама трёхосной тележки тепловоза ТЭ3 и 2ТЭ10МК. Рама состоит из двух боковин, двух концевых балок и продольной шкворневой балки. Боковины рамы и поперечные балки выполнены из листовой стали и имеют коробчатое сечение. Соединения боковин и поперечных балок усилены накладкой верхнего листа и в местах соединения балок развиты для возможности установки боковых опор. Посередине шкворневой балки расположено цилиндрическое гнездо (пята) для шкворня рамы тепловоза. Шкворень на дно гнезда шкворневой балки не опирается и передает только горизонтальные (продольные и поперечные) усилия. В гнездо вставлена сменная цилиндрическая втулка, заменяемая при износе.

Вес верхнего строения тепловоза передается на тележку через четыре опоры, расположенные по окружности. Такая передача нагрузки освобождает шкворневую и поперечные балки рамы тележки от изгибающих усилий и обеспечивает устойчивое положение тележки под тепловозом. Опоры тележки являются одновременно и устройствами, возвращающими тележку в прямое положение при выходе тепловоза с криволинейных участков пути на прямой. К боковинам рамы приварены литые буксовые челюсти с наличниками из стали 60Г. К поперечным балкам приварены и дополнительно прикреплены болтами кронштейны, один из которых имеет опоры под тяговые двигатели с двух сторон, а другой – с одной стороны. По бокам рама тележки имеет выступающие опоры для пружин рессорного подвешивания.

Снизу буксовые челюсти стянуты подбуксовыми струнками. Струнка по концам имеет охватывающие выступы, которые пригнаны к челюсти по краске. Между стрункой и челюстью имеется зазор для натяга струнки. В зазор вставляют прокладку, которая зажимается между челюстью и стрункой болтами. Головки болтов приваривают к челюсти для предотвращения проворачивания болтов при завертывании гаек.

Все тележки локомотивов имеют пневматическое торможение. Каждая тележка оборудована двумя, четырьмя или шестью тормозными цилиндрами. Дополнительное ручное торможение двух или одной колесных пар задней тележки осуществляется приводом из кабины машиниста. Торможение может быть односторонним (колодки расположены с одной стороны колеса) и двусторонним. Двустороннее торможение повышает тормозной эффект за счёт

увеличения поверхности трения и улучшает условия работы буксы.

В моторных вагонах дизель-поездов применяются дисковые тормоза, при которых тормозная сила создаётся прижатием колодок к тормозным чугунным дискам, закрепленным на осях колёсных пар.

Опорно-возвращающие устройства связывают кузов или главную раму локомотива с рамами тележек. По своей конструкции эти устройства обеспечивают разную степень свободы перемещения относительно кузова. Один тип опор допускает только поворот тележки относительно кузова. Второй, кроме поворота тележки, допускает её поперечное перемещение на некоторую величину. Между кузовом и рамой тележки обеспечивается упругая связь.

На тепловозах от тележечных рам литых и с брусковыми боковинами перешли к сварно-литым конструкциям, где боковины рамы и часто поперечные крепления из малоуглеродистой листовой стали соединяются сваркой с рядом отливок (буксовые направляющие, шкворневые балки и другие детали). Такая конструкция при небольшом весе получается достаточно прочной. Конструкция сварной боковины рамы дает возможность получить наибольший момент сопротивления при наименьшем весе [1].

1. Предполагаемые и действительные преимущества и недостатки

В 1964 – 1965 гг. на Луганском тепловозостроительном заводе спроектирована и построена опытная тележка, предназначенная для тепловозов 2ТЭ10Л,а в дальнейшем и для ТЭ10МК. В отличие от существующей тележки в новой тяговые электродвигатели расположены подвесками в одну сторону, применены бесчелюстные буксы, и вместо листовых рессор использованы винтовые пружины. Для гашения колебаний предусмотрены фрикционные демпферы. На новой тележке применено индивидуальное рессорное подвешивание вместо сбалансированной системы у существовавшей тележки тепловоза 2ТЭ10Л [3].

Специальные расчёты, выполненные ЦНИИ МПС и на заводе, показывают, что при применении новой бесчелюстной тележки коэффициент использования сцепного веса тепловоза ТЭ10 увеличивается на 7 %. Однако при выполнении подобных расчётов не учитываются многие определяющие тяговые свойства локомотива факторы, которые могут оказать влияние на процесс реализации силы тяги в контакте колеса и рельса.

Поэтому окончательная оценка тяговых свойств тепловозов на указанных тележках должна основываться на результатах специально поставленного сравнительного эксперимента.

Такие сравнительные испытания тепловоза 2ТЭ10Л-005 на бесчелюстных тележках и тепловоза 2ТЭ10Л-010 на обычных тележках были проведены институтом на экспериментальном кольце.

В качестве основного параметра сравнительной оценки условий, при которых реализуются силы тяги на ободе каждой движущей оси, была принята характеристика её скольжения в режимах работы, соответствующих устойчивой (без боксования) реализации силы тяги. Для этого во время опытов, помимо величин относительных скоростей скольжения, определялись значения силы тяги и вертикальной нагрузки от оси на рельсы каждой движущей оси.

Различные движущие оси сравниваемых тепловозов не находятся в одинаковых условиях по распределению вертикальной нагрузки по сторонам колёсной пары. Поэтому следовало выяснить, существует ли связь между величиной относительной скорости скольжения движущей оси и разностью в нагрузках по сторонам колёсной пары.

В практике тепловозостроения преимущественно распространена односторонняя передача, при которой тяговый электродвигатель на движущей оси передает крутящий момент через зубчатое колесо, находящееся в непосредственной близости от одного из колёс колёсной пары. В данном случае зубчатое колесо расположено со стороны правого колеса. Вследствии упругих свойств оси колёсной пары, а также различной жесткости каждой из силовых ветвей при передаче момента от двигателя через зубчатое колесо в процессе трогания в работу постепенно включаются различные стороны движущей колёсной пары. Это обуславливает некоторую неравномерность в распределении общего крутящего момента по сторонам колёсной пары.

Распределение крутящего момента по сторонам колёсной пары зависит от длин полуосей, соотношения жесткостей контактов правого и левого колёс, а также жесткости оси. Для колёсной пары тепловоза 2ТЭ10МК распределение крутящего момента по сторонам колёсной пары показано на рисунке 3.1 в зависимости от отношения жесткостей контактов левого и правого колёс при различных отношениях жёсткости контакта левого колеса к жёсткости оси.

Зная долю крутящего момента, приходящуюся на каждое колесо при различных соотношениях жесткостей их контактов, можно сопоставить величины скольжения каждого из колёс и оценить их влияние на общее скольжение движущей оси. Для этого построим графические зависимости на рисунке 3.2 между силой тяги и относительной скоростью скольжения  для каждого колеса при различных жёсткостных характеристиках их контактов. На этом рисунке луч 1,00 в некотором произвольно выбранном масштабе соответствует зависимости между силой тяги каждого из колёс, выраженной в долях от полной силы тяги оси Fo, и относительной скоростью скольжения для случая, когда жёсткости контактов обоих колёс с рельсами равны между собой

Лучи, расположенные выше луча 1,00, соответствуют характеристикам скольжения при отношениях , а лучи, расположенные ниже луча 1,00, отражают характеристики скольжения при отношениях .

Рисунок 3.1 – Распределение крутящего момента по сторонам колёсной пары тепловоза Мп/М при трогании с места в зависимости от отношения жёсткостей контактов левого и правого колёс с рельсами Жкл/Жкп при различных отношениях жесткости контакта левого колеса к жёсткости оси Жкл/Жо

Если на эти характеристики нанести теперь точки, соответствующие распределению крутящего момента, полученному расчётом для случайно заданной жёсткости оси Жо, а следовательно, и постоянного отношения , то получим кривые, отражающие изменение относительной скорости скольжения  при изменении соотношений жесткостей контактов колёс с рельсами. При этом построении .

Рисунок 3.2 – Характеристики скольжения отдельных колёс движущей оси при различных отношениях жесткостей контактов левого и правого колёс с рельсами

Из рисунков 3.2 и 3.3 видно, что когда отношение жесткостей контактов левого и правого колёс равно 0,18, то при любых отношениях сила тяги на правом колесе равна 0,85 Fo, а на левом колесе – 0,15 Fo. Проскальзывания обоих колес одинаковы и они равны ₁. По мере же уменьшения жесткости правого контакта и одновременного пропорционального увеличения жесткости левого контакта скольжения правого колеса будет возрастать,а левого – уменьшаться. Так, если отношение , то при скольжение правого колеса возрастёт на ₁, а скольжение левого колеса уменьшится на ₂. Когда отношение жесткостей левого и правого колёс станет , увеличение скольжения правого колеса будет выражаться отрезком ₃, а уменьшение скольжения левого колеса – отрезком ₄.

В процессе движения величины скольжения правого и левого колес одной оси не могут оставаться длительное время различными. Здесь будет происходить дальнейшее скручивание оси с одновременной передачей части крутящего момента с одной стороны на другую до тех пор, пока скольжения отдельных колёс не выравнятся. Причём, ось скручивается как за счёт увеличения скольжения одного колеса, так и за счёт уменьшения скольжения другого колеса. Когда жесткости контактов обоих колес с рельсами равны между собой, указанные приращения равны и, следовательно, общее скольжение движущей оси равняется ₁. Если же жесткость контакта правого колеса больше жесткости контакта левого колеса, то приращение скольжения, направленное в сторону вращения колеса, меньше приращения скольжения, направленного в обратную сторону. Это означает, что результирующее скольжение оси будет меньше ₁.

Когда же жесткость контакта правого колеса становится меньше жесткости контакта левого колеса, приращение скольжения, направленного в сторону вращения, больше приращения скольжения обратного направления. Следовательно, общее скольжение оси будет больше ₁.

Таким образом, результирующее скольжение движущей оси в процессе реализации силы тяги зависит от соотношения жесткостей контактов отдельных колес с рельсами. Для односторонней передачи, если жесткость контакта колеса, расположенного со стороны зубчатки, больше жесткости другого колеса, то общее скольжение оси меньше, чем при равных жесткостях а при обратном соотношении жесткостей контактов – больше.

При движении локомотива из-за динамических явлений происходит непрерывное изменение вертикальных нагрузок от осей и отдельных колес на рельсы, которое оказывает влияние на изменениие жесткости контакта колеса с рельсом. Она может изменяться также вследствие изменения взаимного расположения колеса и рельса, если при этом изменяются форма, размер и другие характеристики контактной площадки. Ввиду большого количества факторов, влияющих на характеристики контактов колес с рельсами, аналитическое определение величины скольжения оси, отвечающей реальным условиям эксплуатации, не представляется возможным. Поэтому для количественной оценки влияния различия в вертикальных нагрузках по сторонам колесной пары на результирующее скольжение движущей оси проводились дополнительные опыты с тепловозом 2ТЭ10МК-010 по определению этой величины при различных нагрузках.

У тепловоза искусственно нарушалась статическая развеска, прокладки толщиной 10 мм подкладывались под пружины рессорного подвешивания. При этом перегружались сначала левая сторона передней тележки и правая сторона задней тележки, а затем правая сторона передней тележки и левая сторона задней тележки. При каждом из этих вариантов развески опыты проводились в условиях, когда левая сторона тепловоза находилась на наружном рельсе (движение по часовой стрелке), а также в условиях, когда левая сторона тепловоза находилась на внутреннем рельсе (движение против часовой стрелки).

В результате таких комбинаций получены четыре дополнительных варианта распределения вертикальной нагрузки от оси на рельсы по сторонам колесной пары (таблица 3.1) при реализации секцией тепловоза силы тяги Fк = 23000 кг.

Характеристики

Список файлов ВКР