Конструкционная скорость: 200 км/ч

максимальная сила тяги: 264 кН

 

осевая формула: 2₀-2₀

 

 

Рисунок 34. Электровоз KZ4A

Тележка один из базовых узлов подвижного состава, конструкция которой определяет динамические характеристики подвижного состава. Применение различных конструктивных решений обуславливается условиями эксплуатации локомотивов. Тележка электровоза KZ-4A изготовлена исходя из опыта компании Siemens по проектированию локомотивов.

Тележка состоит из следующих основных узлов (рисунок 35): рамы 5, колёсных пар 3, элементов первой 4 и второй 6 ступеней рессорного подвешивания, наклонной тяги 9, подвески двигателя 7, тормозного диска 8, гребнесмазывателя 1, вспомогательных устройств 2.

Рисунок 35. Рама тележки электровоза

 

 

Колесные пары сформированы из моноблочных (безбандажных) колёс, напрессованных на кованую ось.Колесная пара состоит из следующих элементов (рисунок 36): ведомое колесо 1, ось 2, цевка 3, ведущее колесо 4. Цевка 3 необходима для крепления привода колёсной пары.

На каждом колесе закреплены два тормозных диска. Каждой колёсной паре соответствует индивидуальный тормозной блок с цилиндром и клещами, параметры работы блока регулируются автоматически. Такая система наиболее эффективна и проста в эксплуатации и ремонте.

 

Рисунок 36. Колесная пара.

 

Тяговый привод. Электровоз KZ-4А имеет индивидуальный тяговый привод и опорно-рамную подвеску тягового двигателя и редуктора (рисунок 37). Тяговый привод состоит: колёсной пары 2, картера 3, полой оси 4.

Вращающий момент от тягового электродвигателя передаётся на тяговый редуктор 3, установленной на полой оси ведомое колесо редуктора через специальную муфту соединено с полой осью колёсной пары, которая соединена муфтой с колёсным центром. Второе колесо приводится во вращение от первой через ось колёсной пары.

 

Рисунок 37. Конструкция привода через полую ось колёсной пары.

 

Букса выполнена в виде отдельной подвески с конструкцией эластичного фиксирования и буксирного рычага. В буксах колёсных пар применены герметизированные роликовые подшипники в кассетном исполнении.

Рессорное подвешивание. На электровозе KZ-4А применяют цилиндрические винтовые пружины из прутков круглого поперечного сечения и гидравлические гасители колебаний. Цилиндрические пружины хорошо сглаживают слабые толчки, на которые сравнительно жёсткие рессоры не реагируют.

Первая ступень рессорного подвешивания состоит из верхней опоры для пружины, крюка, гасителя вертикальных колебаний первой ступени, винтовой пружины первой ступени, нижней монтажной опоры. Во второй ступени рессорного подвешивания применены две пружины круглого сечения типа «Флексикойл», гаситель поперечных колебаний, гаситель вертикальных колебаний, гаситель крутильных колебаний, резиновая шайба второй ступени.

Электровоз Octeon. Конструкция является дальнейшим развитием технических решений, принятых компанией при создании электровозов семейств Lok2000 и Eco2000, в которые входят серии Е460 и Е465, успешно эксплуатируемые, в частности, на железных дорогах Швейцарии, Е412 в Италии, Е145 в Германии и другие. Электровозы Octeon (рисунок 38) рассчитаны на вождение грузовых и пассажирских поездов с максимальной скоростью 120, 160 и 220 км/ч, но могут строиться в варианте моторных вагонов для высокоскоростных (до 350 км/ч) электропоездов.

Рисунок 38. Электровоз Octeon

В зависимости от назначения электровозы имеют четыре (пассажирские и универсальные) или шесть (грузовые) осей и возможность работы от одной или нескольких систем тягового электроснабжения. Во всех электровозах применены унифицированные двухосные тележки, тяговые двигатели, преобразовательные блоки и ряд других модулей, но конфигурация лобовой части, компоновка кабин управления и оснащение разными системами сигнализации и связи выполняются по индивидуальному заказу.

Общие требования к компоновке. Сопоставляя приведенные выше компоновки локомотивов, можно отметить, что размещение оборудования на них подчинено ряду требований, вытекающих из условий производства и эксплуатации машин. Выполнение этих условий является обязательным при проектировании локомотивов. Так, у всех локомотивов предусматривают поперечные и продольные проходы в кузове или открытые площадки по периметру рам экипажной части капотного типа, создающие большое удобство в эксплуатации при обслуживании агрегатов и систем локомотива.

Кабины машиниста размещают по всей ширине экипажной части, оборудуют тепло- и шумоизоляцией, отделяют от машинного отделения тамбурами, устанавливают на упругие элементы для создания благоприятных условий работы бригады. Хорошая видимость пути, сигналов у магистральных локомотивов достигается путем установки кабин машиниста по концам кузова. Для удобства монтажа агрегатов при сборке и демонтажа при ремонте в крыше кузова предусматривают люки, а над крупногабаритным оборудованием съемные секции крыши. Тяжелое оборудование размещено посередине экипажной части или симметрично относительно середины для равномерного нагружения тележки.

У автономных локомотивов размещение оборудования определяется наличием крупногабаритной силовой установки. Если установки две, то их размещают симметрично относительно поперечной плоскости симметрии, что позволяет использовать одинаковые по конструкции приводы вспомогательных машин, значительно упрощает задачу развески кузова. При повышенной мощности (3000-4400 кВт) силовой установки часть вспомогательного оборудования и систем располагают в элементах крыши кузова для получения допустимой по условиям эксплуатация общей длины тепловоза.
Вспомогательное оборудование с приводом от вала дизеля устанавливают так, чтобы конструкция трансмиссий имела минимальное число простых звеньев. Для сокращения длины трубок воздухопроводов, гибких элементов отдельное оборудование вспомогательных систем (фильтры, теплообменники) размещают на раме силовой установки. Выпускную систему располагают над дизелем с выбросом газов вверх, а систему забора воздуха с плоскими фильтрами в боковых стенках кузова. При централизованно системе подачи воздуха для охлаждения электрических машин с приводом от вала дизеля значительно сокращается число элементов и уменьшается расход мощности на вспомогательные нужды.

Топливный бак размещают между тележками под центром тяжести кузова. Это не нарушает распределения нагрузки по колесным парам в процессе эксплуатации локомотива. В боковые ниши топливного бака устанавливают аккумуляторную батарею, что значительно упрощает ее обслуживание и исключает попадание паров электролита в машинное отделение.

Следует отметить, что указанные закономерности размещения оборудования не могут оставаться неизменными. Совершенствование конструкции экипажной части, силового и вспомогательного оборудования, технологии производства, изменение условий эксплуатации и др. позволят выполнить новые компоновки.

Развеска локомотива

Развеска локомотива определяет впроцессе компоновки такое взаимное расположение его оборудования, при котором сохраняются функциональные связи, и реализуется наивыгоднейшее распределение нагрузок от колесных пар на рельсы. В частности, если все колесные пары являются ведущими, то эта нагрузка должна быть распределена между ними равномерно. В практике локомотивостроения неравномерность распределения нагрузки по ведущим осям не должна превышать 3 %.

Развеска - задача статическая, плоскостная. Нагрузки от всех элементов локомотивов представляют как систему сил, действующих в продольной вертикальной плоскости (в отдельных случаях в поперечной плоскости) симметрии, проходящей через центр тяжести локомотива. При решении используют два уравнения статики: суммы сил и суммы моментов этих сил относительно произвольно выбранной оси.

Для выполнения развески вычерчивают схему расположения оборудования с указанием положения центров тяжести всех элементов локомотива относительно оси моментов и составляют ведомость развески по приведенной ниже форме.

 

Форма

Наименование	Номер чертежа	Масса, кг	Вес, Н	Продольное направление	Поперечное направление	Примечание
Плечо, м	Момент,	Плечо, м	Момент,

 

Ведомость развески заполняют в порядке деления чертежей локомотива на группы и подгруппы. Если развеску в поперечном направлении не производят, то графу «Поперечное направление» в ведомости не заполняют.

Расчет развески тележечных локомотивов выполняется в два этапа: на первом определяется положение центра тяжести надтележечного строения, на втором - точки приложения нагрузки от кузова на рамы тележек. Ось моментов обычно проводится через головку передней автосцепки. При симметричном расположении оборудования эта ось совмещается с поперечной плоскостью симметрии локомотива. Методику дальнейших расчетов рассмотрим на конкретном примере. На рисунке 39 приведена схема развески тепловоза ТЭП60, а упрощенная ведомость - в таблице 11.

 

Таблица 11.

Упрощенная ведомость развески тепловоза ТЭП60

 

Наименование	Масса, кг	Вес, Н	Плечо, м	Момент,
Дизель-генераторная группа	23 794	233 419	8, 24	1 923 373
Воздухоочистители и выпускные трубы дизеля		7 554	13, 54	102 281
Охлаждающее устройство дизеля и котел-подогреватель	6 050	59 350	13, 32	790 542
Водяная, топливная и масляная системы	1 938	19 011	10, 18	193 532
Рама кузова	10 923	107 155	9, 56	1 024 402
Кузов	12 455	122 184	10, 20	1 246 277
Тормозная система, песочницы и воздухопровод автоматики	1 645	16 137	10, 36	167 179
Электрооборудование и электростанция	5 393	52 905	7, 95	420 595
Вспомогательное оборудование и приводы	2 363	23 181	6, 39	148 127
Инструмент и принадлежности		5 818	9, 62	55 969
Топливо (⅔ запаса)	4 310	42 281	9, 46	399 979
Вода	1 210	11 870	11, 98	142 203
Масло	1 560	15 304	12, 00	183 648
Песок (⅔ запаса)		3 924	9, 71	38 102
Локомотивная бригада		1 962	9, 63	18 894
Верхнее строение тепловоза с экипировкой	73 604	722 055	9, 49	6 855 103
Тележка: обрессоренная часть	2x19 107	2x87 440	4, 18	783 498
необрессоренная часть	2x7 500	2x73 575	-	-
полная	26 607	261 045	-	-
Тепловоз: обрессоренная часть	111 820	1 096 954	-	-
служебный	126 820	1 244 104	-	-
без экипировки	119 140	1 168 763	-	-

 

Координата центра тяжести верхнего строения локомотива

, (2.32)

где - суммарный момент от сил тяжести элементов конструкции и оборудования кузова, ;

- вес верхнего строения, Н.

Подставляя в формулу (2.32) числовые значения и (таблица 11), получим

м.

 

Рисунок 39.Схема развески тепловоза ТЭП60:

I-IV – номера колесных пар; 1 – массы обрессоренных частей; 2 – массы необрессоренных частей; 3 – нагрузки от колесных пар на рельс, кН.

 

База тепловоза ТЭП60 (расстояние между мнимыми точками опирания кузова на тележки) по предварительной компоновке составляет 10, 2 м. Для обеспечения равенства нагрузок от кузова на тележки расположим эти точки на равном удалении от центра тяжести ( = 5, 1 м и = 5, 1 м) и найдем, пользуясь схемой на рисунке 36, их координаты от оси моментов. Для передней тележки

 

м, (2.33)

 

для задней

 

м. (2.34)

 

Если точки опирания кузова определены заранее (предусмотрены конструкцией) и если окажется, что расстояния и различны, то для их равенства перемещают центр тяжести верхнего строения в продольном направлении путем перекомпоновки кузова.

Решение второго этапа развески возможно, если известен центр упругости рессорного подвешивания (рисунок 39) для первой тележки и центр тяжести ее подрессорной массы. Следует учитывать при развеске, что возможность перераспределения масс обрессорных частей тележки для изменения ее центра тяжести весьма ограниченна. Заданное распределение нагрузок на рельсы от колесных пар обеспечивается, если равнодействующая нагрузок от веса обрессоренных частей тележки и кузова проходит через центр упругости ее рессорного подвешивания. Из этого условия определяем координату точки приложения нагрузки от кузова

 

, (2.35)

 

где - координата центра тяжести обрессоренной части тележки, м.

Подставляя в выражение (2.35) числовые значения сил и координат из таблицы 11, получим =4, 40 м, что практически не отличается от координаты . Это означает, что предварительно принятое положение тележки относительно кузова выбрано правильно.

Если этого не получилось, то необходимо было бы изменить положение тележки относительно кузова или перенести точки кузова с координатами и , не нарушая равенство = . Так как тележки конструктивно аналогичны, то расчет развески второй тележки не выполняем.

 

Весовые ведомости тепловозов приведены в таблицах 12-16.

 

Таблица 12

 

Весовая ведомость тепловоза ТЭМ2

 

№п/п	Наименование узла (группы деталей)	Вес, кН	Плечо, м
Тепловоз ТЭМ2
	Дизель-генераторная группа	248, 00	8, 695
	Рама тепловоза с принадлежностями и балластом	194.28	6, 76
	Трубопроводы всех систем тепловоза и их оборудование	59, 24	7, 83
	Оборудование шахты холодильника	54, 83	3, 18
	Высоковольтная камера с оборудованием и аккумуляторная батарея	38, 00	12, 90
	Кабина машиниста с оборудованием	51, 27	12, 80
	Кузов тепловоза с принадлежностями	60; 10	10, 20
	Обслуживающий вес	55, 00	8, 7
	Тележки (две)	231, 64х2
	Неподрессоренный вес тепловоза	251, 30

 

Условный центр моментов находится спереди от средней оси передней тележки на расстоянии 4, 60 м.

 

Таблица 13

 

Весовая ведомость тепловозов ТЭ3, ТЭМ7, М62

 

№п/п	Наименование узла (группы деталей)	Вес, кН	Плечо, м
	Тепловозы ТЭ3, ТЭМ7, М62
	Дизель-генераторная группа	264, 80	7, 44
	Рама тепловоза с принадлежностями	166, 65	8, 38
	Оборудование шахты холодильника и вентиляторы тяговых двигателей	45, 95	14, 67
	Кузов с принадлежностями	712„97	8, 35
	Высоковольтная камера с оборудованием и аккумуляторная батарея	43, 20	5, 84
	Компрессоры, редукторы и вспомогательный генератор с приводом	21, 10	8, 90
	Детали вспомогательного оборудования, инструмент	3, 68	3, 44
	Трубопроводы, баки и фильтры, воздушные резервуары, подогреватели	44, 25	9, 64
	Обслуживающий вес (бригада, топ­ливо, масло, вода)	68, 52	9, 3
	Тележки (две)	250, 00Х2
	Неподрессоренный вес тепловоза(секции)	270, 90

 

Условный центр моментов находится спереди средней оси тележки на расстоянии 4, 035 м.

 

Таблица 14

 

Весовая ведомость тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ116

 

№п/п	Наименование узла (группы деталей)	Вес, кН	Плечо, м
Тепловоз 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ116
	Дизель-генераторная группа	297.34	7, 5
	Система охлаждения и обогрева	47.14	12, 4
	Топливная и масляная системы	31.99	9, 75
	Рама тепловоза	141, 06	8, 566
	Тормозное оборудование и пневмоавтоматика, песочная система	22, 19	7, 68
	Кузов и его оборудование	99.99	9, 11
	Электрооборудование	50.96	6, 425
	Силовые и вспомогательные механизмы	37.29	9, 24
	Вспомогательное оборудование	17, 70	8.04
	Обслуживающий вес	79, 00	10.33
	Тележки (две)	235.9х2
	Неподрессоренный вес тепловоза (секции)	256, 90

Условный центр моментов находится спереди средней оси передней тележки на расстоянии 4, 184 м.

Таблица 15.

Весовая ведомость тепловоза ТЭП60

№п/п	Наименование узла (группы деталей)	Вес, кН	Плечо, м
	Дизель-генераторная группа	237, 94	8, 24
	Всасывающее и выхлопное устройство дизеля	7, 70	13, 54
	Теплообменник и котел-подогреватель	60, 50	13, 32
	Системы охлаждения, подачи масла и топлива	19.38	10, 18
	Рама кузова	109, 23	9, 56
	Кузов	124, 55	10, 20
	Тормоз, песочницы и воздухопровод автоматики	16, 45	10, 36
	Электрооборудование и радиостанция	53, 93	7, 95
	Вспомогательное оборудование	23, 63	6, 39
	Инструмент и принадлежности	5, 93	9, 62
	Вода	12, 10	11„98
	Топливо (2/3 запаса)	43, 10	9, 46
	Масло (полный запас)	15, 60	12, 00
	Песок (2/3 запаса)	4.00	9, 71
	Локомотивная бригада	2, 00	9, 63
	Тележки (две)	266, 07х2
	Неподрессоренный вес тепловоза	150, 00

 

Условный центр моментов находится спереди от средней оси тележки на расстоянии 4, 40 м. Нагрузка на каждую тележку передается шестью опорами (2 главных и 4 боковых); Точка приложения сил, нагружающих тележку, сдвинута к центру от средней оси на 13 мм. Расстояние между точками приложения равнодействующих а₁+а₂ равно 10, 174 м.

Таблица 16.

Весовая ведомость тепловозов 2ТЭ121, ТЭП70

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: