Определение основных параметров локомотивов

2.2 Главная рама

 

 На тепловозе предусмотрена рама несущей конструкции. Для крайней и средней секции тепловоза рамы аналогичны по конструкции и отличаются только: формой передней части(для крайней секции она выполнена по наружному очертанию тамбура, т.е. прямоугольной формы), установкой дополнительного балласта на средней секции, а также некоторыми вырезами в раме, связанными с изменением трубопроводов в тамбуре.  Рама служит для установки дизель-генератора, вспомогательного оборудования, кузова и топливного бака, а также для передачи на автосцепку от шкворней рамы тягового усилия, развиваемого  тяговыми электродвигателями, восприятия ударных нагрузок при толчках и сжимающих усилий при торможении. Рама тепловоза сварной конструкции. Ее каркас состоит из двух хребтовых балок выполненных из двутавра  45Б2 ТУ.2.24-72, усиленных полосами толщиной 18 мм,  приваренными к нижней и верхней полкам двутавра, обносного швеллера и ряда поперечных креплений. По торцам хребтовые балки связаны стяжными ящиками. Задний и передний стяжные ящики одинаковы по конструкции и представляют собой фасонные отливки, приспособленные не только для связи хребтовых балок, но и для размещения в их внутренних полостях ударно-тяговых приборов. В отличие от заднего стяжного ящика на переднем снизу приварены два кронштейна для крепления путеочистителя. Для опорных поверхностей поддизельной рамы дизель-генератора на верхних поясах хребтовых балок приварены платики, обрабатываемые  в одной плоскости, а снизу установлены ребра жесткости, соединяющие верхнюю и нижнюю полки двутавра. В промежутках между балками вварены вертикальные поперечные листы- перегородки, которые имеют вырезы для прохода кондуитов и нагнетательных каналов охлаждения тяговых электродвигателей. Обносной  швеллер соединен  с хребтовыми   балками приварными поперечными кронштейнами. К наружным вертикальным поверхностям хребтовых балок в средней части рамы с правой и левой стороны приварены по два кронштейна к которым подвешен топливный бак. В районных расположения крайних опор снизу приварены четыре кронштейна для подъема на домкратах надтележечной части секции тепловоза. Под каждый кронштейн тепловоза установлен наклонный лист толщиной 10 мм, соединяющий обносной швеллер с нижним поясом хребтовой балки, усиленный сверху двумя ребрами, образующими усиление коробчатого типа. Внутри рамы между хребтовыми балками вварены кондуиты, представляющие собой стальные трубы, внутри которых прокладывают  силовые кабели и провода цепей управления тепловозом от предохранения их от механических повреждений и попадания на них масла. Между хребтовыми балками также установлены нагнетательные каналы отдельно для передней и задней тележек. Каналы выполнены прямоугольного сечения из стального листа толщиной 2 мм, они предназначены для подачи охлаждающего воздуха от вентилятора по разветвлениям к каждому тяговому электродвигателю. Сверху и снизу к раме приварены стальные настильные листы. Верхний настил установлен по всей поверхности рамы, кроме средней  части между хребтовыми балками, где выполнен поддон для установки  дизель-генератора. Толщина  настильных листов 4 мм, за исключением  мест установки редукторов и теплообменника, где установлены более толстые листы. Снизу рама закрыта настильными листами и только между хребтовыми балками. Толщина листов 8 мм, а в местах приварки шкворней 13-18 мм. Для стока воды и масла, попавших на настил рамы из систем дизеля, в поддоне  дизеля предусмотрено два желоба с патрубками     для подсоединения сливных труб. В местах  установки редукторов и компрессора настильные листы снизу усилены приваренными швеллерами и угольниками. В верхней части рамы приварены ящики для установки аккумуляторов. Для предотвращения попадания различных загрязнений и снега под кабину машиниста и в кузов через отверстия в настиле рамы для прохода трубопроводов и кондуитов эти отверстия закрывают заделками, герметизируют. Конструкция рамы и качество ее изготовления  исключают попадание в тяговые двигатели топлива и масла, просочившихся из систем дизеля.

Масса главной рамы со всем размещенным на ней оборудованием  передается на две тележки  через восемь резинометаллических опор. Места под опоры на раме тепловоза расположены симметрично относительно продольной оси рамы на расстоянии от нее 1067 мм.

К нижним частям сварных  кронштейнов коробчатого типа приварены  из четырех опр обрабатывают с  одной установки, что обеспечивает расположение опр в одной плоскости. К поверхности кольца приварен стакан, у которого внутренняя поверхность  дна служит опорой для резинометаллических  элементов опр, и обечейка, к которой  крепится верхняя часть брезентового чехла, предохраняющего опору от попадания загрязнений.

 В нижней части рамы на листах толщиной 18мм, усиленных сверху перегородками, приварены два шкворня на расстоянии 8600мм друг от друга по продольной оси тепловоза. Шкворни вертикальных нагрузок не воспринимают и служат только для передачи горизонтальных сил. Для уменьшения износа на шкворни установлены и приварены прерывистым швом сменные стальные кольца с наружным диаметром 230 мм. Шкворень литой, внутри полый, снизу закрыт приварной заглушкой.

При изготовлении рамы используются следующие материалы: все литые детали рамы тепловоза:  стяжные ящики, шкворни, стаканы под опоры, кронштейны под домкраты-выполнены из стальной отливки 20Л11 ГОСТ 977-75; сменные шкворневые кольца выполнены из стали 40 ГОСТ1050-74 с термообработкой до твердости НВ 255-305,двутавровые балки и усиливающие полосы из стали ВСт3сп5 ГОСТ 380-71; остальные детали из стали ВСт3кп2 ГОСТ 380-71

 

2.3  Кабина машиниста

 

Кабина машиниста предназначена  для размещения бригады, а также  приборов и оборудования, необходимых  для управления тепловозом и поездом. Выполнена удобной для обслуживающего персонала о соответствующей  требованиям безопасной работы.

Внешне кабина имеет красивые очертания с учетом требований аэродинамики. На лобовой части по вертикальной  оси симметрии расположен прожектор, прикреплены четыре стальные полосы покрытые дневной флюоресцирующей эмалью марки АС-554 общей площадью более 1,2 м², предусмотрены поручни ступеньки, а также ниши для ног, позволяющие обслуживающему персоналу заправлять песком передние бункера через горловины и ухаживать за любой частью тепловоза. На лобовой части также имеются жалюзи для всасывающего канала отопительно-вентиляционного агрегата и эмалированный накладной номер тепловоза. Внутренние размеры кабины и размещенное оборудование  обеспечивают одновременное  присутствие  машиниста, помощника машиниста и машиниста- конструктора. Имеются два  два удобных кресла для машиниста и его помощника и ниши для ног. На задней стенке закреплено  откидное  сиденье для машиниста- инструктора. Окна кабины обеспечивают видимость пути следования, путевых сигналов, соседних путей и состава. В лобовых окнах вставлены безосколочные многослойные повышенной прочности стекла толщиной 15 мм по ТУ 21.54. 01-76. На лобовых стеклах снаружи установлены стеклоочистители и устройства для обмыва стекол. Изнутри по все ширине окна установлены шторки, регулируемые по высоте, защищающие лицо от солнечных лучей. При необходимости лобовые стекла могут обогреваться теплым воздухом от отопительно- вентиляционного агрегата. 

В кабине размещено только самое необходимое оборудование для управления тепловозом и поездом, а также для создания комфортных условий локомотивной бригаде. Для управления установлены пульт управления с необходимыми органами управления и контрольными приборами, скоростемер, кран машиниста и другое тормозное оборудование, пульт радиостанции и переговорного устройства и другие. Для создания комфортных условий работы бригады установлены отопительно- вентиляционный агрегат, бытовой холодильник, держатели для термосов, шторки для защиты от солнечных лучей, на панели приборов имеется розетка с табличкой «75 В» для включения электробытовых приборов и другое оборудование.

 

2.4 Тележки

Конструкция тележек в значительной степени определяет передачу и реализацию силы тяги, плавность хода и взаимодействие экипажной части и пути, безопасность движения и динамические  характеристики тепловоза.

Тележка трехосная с индивидуальным приводом каждой колесной пары через односторонний и одноступенчатый тяговый редуктор от тягового электродвигателя постоянного тока ЭД-118Б с циркуляционной принудительной системой смазывания моторно-осевых подшипников. Установка ТЭД на тележке выполнена опорно-осевой с рядным их расположением. Такое расположение ТЭД позволяет улучшить использование сцепной массы (на 10-12%) за счет однозначного распределения нагрузок по осям от тяги при движении тепловоза.

Рама тележки связана  с колесными парами через поводковые бесчелюстные буксы с жесткими осевыми  упорами качения одностороннего действия. Такая связь позволяет  передавать от колесных пар на раму тележки упруго без трения скольжения и зазоров силы тяги и торможения, поперечные силы при набегании на рельс, а также обеспечивать симметричность и параллельность осей колесных пар в раме тележки и относительные вертикальные ее колебания. Жесткость поводков буксы в поперечном направлении составляет 35*10⁵ Н/м , в продольном-240*10⁵-280*10⁵Н/м. Кроме того, для для уменьшения воздействия тепловоза на путь увеличена поперечная подвижность средней колесной пары за счет установки ее в буксах со свободным осевым разбегом

В конструкции тележки  применен пневматический индивидуальный колодочный тормоз с двусторонним нажатием чугунных гребневых тормозных колодок  на колеса тепловоза. Каждое колесо обслуживается  одним тормозным цилиндром через  рычажную передачу с общим передаточным числом, равным 7,8. Рычажная предача имеет между тормозными колодками поперечные триангели, что обеспечивает более надежное удержание колодок от сползания с бандажей и возможность применения безгребневых секционных тормозных колодок ( экспортные тепловозы типа ТЭ109). Установочный выход штока тормозного цилиндра 55 мм при зазоре 7 мм между колодкой и бандажом. Эксплуатационный размер выхода штока в пределах 55-120мм. Для его регулировки на продольных тягах рычажной  передачи установлены регуляторы выхода штока тормозного цилиндра типа «винтгайка». Проводятся опытно-конструкторские работы по внедрению тормозных цилиндров «ТЦР-10» со встроенными регуляторами выхода штока, позволяющих без ручных регулировок поддерживать постоянный зазор между бандажом и колодкой до полного предельного износа тормозных колодок.

Нагрузка от надтележечного строения тепловоза передается на четыре комбинированные с резинометаллическими элементами роликовые опоры, которые размещены на боковинах рам тележек. Каждая опора по отношению  к центру поворота тележки установлена так. Что роликовой частью обеспечивается поворот тележки и возвращающий момент, а поперечное перемещение кузова достигается за счет поперечной свободно- упругой подвижности шкворня и сдвига каждого комплекта из семи резинометаллических элементов, установленных на верхней плите роликовой опоры. Как возвращающий момент, так и момент упругих сил опор обеспечивают гашение относительных колебаний кузова и тележек в горизонтальной плоскости при движении  тепловоза со скоростью до 120 км/ч. При таком опорно-возвращающем устройстве возможен устойчивый максимальный поворот тележки относительно кузова до 5⁰, а упругое опирание кузова позволяет получить дополнительный прогиб  до 20 мм рессорном подвешивании тепловоза.

Сила тяги от рамы тележки на кузов передается шкворневым узлом, обеспечивающим поперечную свободно-упругую подвижность шкворня кузова Шкворень  также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости. Вследствие минимального одинакового значения колесной базы тележки и рядного расположения ТЭД шкворневой узел размещен на продольной балке со смещением на185  мм от оси средней колесной пары.

Конструкция тележки, тяговый  привод, система связи ее с кузовом  обеспечивают максимально возможный  коэффициент сцепления, а также  расчетный коэффициент  использования  сцепной массы, равный 0,9, что значительно  выше по сравнению с тепловозами  на челюстных тележках. Тележка тепловоза  прошла всесторонние испытания по своим  динамико-прочностным качествам  и воздействию на путь с участием ведущих институтов- Всесоюзного  научно-исследовательского института  железнодорожного транстпорта.

 

 

 

3. Выбор, компоновка  и развеска оборудования локомотива

3.1 Двухмашинный  агрегат А-706Б

Вспомогательный генератор  типа ВГТ 275/120 и возбудитель типа В-600 образуют двухмашинный агрегат  типа А-706Б.Вспомогательный генератор  служит для питания цепей собственных  нужд тепловоза, цепей управления и  подзаряда  аккумуляторной батареи. Возбудитель питает независимую обмотку возбуждения тягового генератора. Вспомогательный генератор обеспечивает номинальную мощность на всех позициях контроллера машиниста, при этом напряжении (75 В) поддерживается регулятором напряжения. На 1-й позиции (минимальная частота вращения вала дизеля) вспомогательный генератор наиболее нагружен в тепловом отношении, поэтому подача воздуха вентилятором определяется этим режимом и должна обеспечивать допустимый перегрев обмоток и его частей. При максимальной рабочей частоте вращения вала дизеля вспомогательный генератор наиболее напряжен в коммутационном  отношении.

Возбудитель должен обеспечивать длительную работу тягового генератора в рабочем диапазоне его внешней  характеристики. Номинальная мощность возбудителя выбирается равной большей  мощности, требуемой для возбуждения  тягового генератора в точке максимального  напряжения.

 

 

 

3.2 Подвозбудитель ВС-652

Подвозбудитель ВС-652 предназначен  для питания переменным напряжением тахометрического блока, рабочих цепей амплистата, трансформаторов и индуктивного датчика в системе возбуждения возбудителя тягового генератора

Подвозбудитель представляет собой однофазную синхронную электрическую машину обращенного типа, т.е. с вращающимся якорем и неподвижным индуктором с четырьмя полюсами. Исполнение защищенное

Корпус подвозбудителя представляет собой цилиндрическую трубу с вырезами под смотровые люки. В него  запрессован магнитопровод из стали, к которому болтами прикреплены полюсы моноблочной конструкции с изоляцией. Подвозбудитель выполнен с естественным охлаждением. Охлаждающий воздух проходит через отверстия подшипникового щита, затме между катушками якорем и выбрасывается со стороны свободного конца вала. Движение воздуха обеспечивается вращением якоря. Контактные кольца подвозбудителя выполнены из нержавеющей стали, опрессованы пластмассой на втулке и напрессованы на вал якоря всыпная, многовитковая, изоляция класса В. Подшипниковые узлы имеют шариковые подшипники, смазка к которым подается через шариковые масленки. Щеткодержатели расположены на пластмассовой траверсе. По мере износа контактных колец щеткодержатели могут передвигаться для получения минимального зазора между корпусом  щеткодержателя и поверхностью контактных колец.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№	Наименование оборудования	Вес, G, кН	Плечо, l, м	Момент, М, кН. м
1	2	3	4	5	6
1	Дизель-генераторная группа.	297,34	7,5	2230,05
2	Охлаждающее устройство и система подогрева	47,14	12,4	584,536
3	Топливная и масляная системы	31,99	9,75	311,9025
4	Рама тепловоза	141,06	8,565	1208,1789
5	Воздухопроводы тормозной  и песочной систем. Системы автоматики	22,19	7,68	170,4192
6	Кузов с рамой, кабинами и  крышами.	99,99	9,11	910,9
7	Электрооборудование.	50,96	6,425	327,4
8	Силовые и вспомогательные  механизмы.	37,29	9,24	344,5596
9	Вспомогательное оборудование	17,7	8,04	142,3
100	Тележки (две)	2*235,9		471,8