Тема 2.1 Рамы тележек

Четырехосные электровозы имеют дне двухосные тележки и кузов; шестиосные – две трехосные тележки и кузов, а восьмиосные – четыре двухосные тележки и два сочлененных кузова.

На механическую часть электровоза действует нагрузка, создава­емая весом механического, электрического и пневматического обору­дования. Кроме того, механическая часть передает тяговые усилия от электровоза к поезду и воспринимает динамические нагрузки, возникающие при движении электровоза по кривым и прямым участкам пути. Механическая часть должна быть достаточно проч­ной, а также отвечать требованиям безопасности и правилам техни­ческой эксплуатации железных дорог. Для обеспечения нормальной и безаварийной работы необходимо, чтобы все механическое обору­дование находилось в полной исправности и отвечало нормам, установленным правилами ремонта.

Электровоз должен вписываться в габарит подвижного состава 1T ГОСТ 9238 —73. Под вписыванием электровоза в габарит понимаем соответствие его поперечного сечения при любом положении пре­дельному поперечному очертанию габарита подвижного состава.

Электровозы переменного тока имеют кузова вагонного типа. Основной элемент кузова – рама. Она воспринимает вертикальные нагрузки, а также все сжимающие и растягивающие усилия, возни­кающие при движении электровоза с поездом. Кузов имеет полуоб­текаемую форму. Он разделен на несколько помещений; по концам размещают кабины машиниста, в центре — высоковольтную камеру и машинное помещение. Вдоль кузова идут коридоры, соединяющие обе кабины машиниста. Из коридоров можно наблюдать за состояни­ем и работой оборудования во время движения электровоза. В кузове имеются песочные ящики, жалюзи для забора воздуха, воздуховоды.

Тележка электровоза состоит из рамы, колесных пар, буксовых узлов, рессорного подвешивания, рычажно-тормозной передачи, под­весок тяговых двигателей и тяговых передач.

Кузов на тележки опирается с помощью центральных и боковых или только боковых опор. Если в качестве боковых применены гибкие опоры в виде цилиндрических пружин, то такой электровоз имеет двухступенчатое рессорное подвешивание: одна ступень – между буксовым узлом и рамой тележки, другая – между рамами тележки и кузова. В той ступени подвешивания, где применяются только цилиндрические пружины, устанавливают амор-тизаторы для поглощения энергии ударов, вызывающих колебания цилиндрических пружин.

Тележки всех восьмиосных электровозов ВЛ80^к, ВЛ80^т, ВЛ80^р и других типов (рис. 7) двухосные. Рама 1 такой тележки замкнутого типа с одним шкворневым (поперечным) брусом, расположенным посередине. Колесные пары 2 имеют двустороннюю зубчатую передачу 3, защищаемую специальным кожухом. Буксовый узел 4 бесчелюстного типа с резинометаллическими поводками и роликовы­ми подшипниками.

Рессорная система состоит из листовых рессор 5, расположенных под буксами, и цилиндрических пружин. Первая ступень рессорного подвешивания — это устройство, с помощью которого рама тележки упруго опирается на буксовую коробку и подшипники, а через них на шейку оси колесной пары. Вторая ступень представляет собой устройство, называемое люлечным подвешиванием. Кузов через систему пружин и стержней опирается на рамы тележек. Такая система двухступенчатого рессорного подвешивания имеет статиче­ский (в состоянии покоя электровоза) прогиб, равный 117, 6 мм. Ранее на восьмиосных электровозах во второй ступени рессорного подвеши­вания кузов через систему цилиндрических пружин опирался на накладки, расположенные в центре продольных балок рамы тележек. У таких электровозов статический прогиб комплекта рессор составля­ет 94, 4 мм. В шкворневом брусе 8 предусмотрено отверстие для шкворня рамы кузова.

В рычажно-тормозной передаче 6 (см. рис. 7) предусмотрено двустороннее нажатие тормозных колодок.

Тяговые двигатели 9 имеют опорно-осевое подвешивание и расположены внутри тележки таким образом, что во вторых точках подвешивания они опираются на кронштейны шкворневого бруса. Такое расположение обеспечивает наиболее спокойный ход тележек.

Остов тягового двигателя подвешивают на шкворневом брусе с помощью упругого устройства 7. На двигателе расположены венти­ляционные патрубки.

Рамы тележек

На рамах тележек размещено и укреплено все необходимое оборудование ходовой части электровоза. Рамы воспринимают вес кузова электровоза и оборудования, расположенного в нем, вес тяговых двигателей, системы рессорного и тормозного оборудования, а также передают эти веса (нагрузки) на оси колесных пар.

Кроме того, через раму тележки передаются тяговые усилия па раму кузова. На раму тележки действуют также усилия, возника­ющие при торможении, ударах, и боковые усилия, появляющиеся, когда электровоз вписывается в кривые. Например, при прохождении кривых рельсового пути трехосной тележкой боковые усилия возни­кают вследствие того, что передняя колесная пара набегает на наружный рельс, а средняя испытывает отжатие от внутреннего рельса.

Нагрузка от кузова передается на раму тележки через систему опор в виде сосредоточенных сил, которые в свою очередь распреде­ляются равномерно по колесным парам. Нагрузки от веса кузова и оборудования, действующие на раму тележки, относят к статическим силам. Они имеют вертикальное направление, а тяговые и тормозные усилия, воспринимаемые и передаваемые рамой тележки, действуют в горизонтальном направлении. На раму тележки воздействуют также и динамические силы, возникающие при движении электровоза вследствие колебаний под­рессоренных элементов оборудования, действия центробежной силы и сил инерции в режимах трогания и торможения, а также в случае прохождения неровностей пути. Совместное действие статических и динамических сил в различных сочетаниях опреде ляет сложные условия, в которых приходится работать рамам тележек. Прочность рам должна обеспечивать безопасность движения.

Обычно рамы тележек электровозов имеют внешнее расположе­ние букс. Колесные пары размещают внутри рам.

Рамы тележек электровоза состоят из продольных балок (боковин) и поперечных креплений. Наибольшие усилия приложены к средней части продольных балок. Поэтому боковина имеет большее сечение в середине и меньшее по краям. Переход от одного сечения к другому должен быть плавным, чтобы не возникло резкой концен­траций напряжений в металле рамы. Под концентрацией напряжении понимается местное увеличение напряжений в материале, вызванное резкими переходами сечений или резкими очертаниями детали, в местах надреза (возникшего при сварке или обработке), отверстий резьбы могут развиваться усталостные трещины и, как следствие этого происходить поломка деталей.

К продольным балкам присоединяют кронштейны резинометаллических поводков при бесчелюстной системе буксового узла, детали рессорной и тормозной систем, а также боковые опоры кузова. На поперечных брусьях, соединяющих продольные боковины, располо­жены узлы подвески тягового двигателя, подпятники центральных опор. Продольные боковины и поперечные брусья рам тележек могут быть штампованными или из гнутых профилей, их также можно изготовить из стального литья и металлических труб. Все соединения на рамах тележек выполняют электросваркой.

Рамы тележек у всех восьмиосных грузовых электровозов одина­ковые Такая рама (рис.10) состоит из двух продольных боковин, двух концевых брусьев и одного шкворневого. Боковины 3 выполнены из листовой стали (толщина стенок 12-14 мм) и имеют переменное коробчатое сечение. В середине, где возникают наиболь­шие напряжения при работе тележки, сечение боковины максималь­ное—высота его равна 410 мм. На концах боковины высота сечения значительно меньше—198 мм.

Продольные боковины соединены тремя поперечными брусьями 2 и 12 Концевые брусья 2 коробчатого сечения выполняют из листовой стали (толщина стенок 12-14 мм) с помощью электросвар­и. К кронштейнам 11 присоединяют подвески рычажно-тормозной передачи. Среднее поперечное крепление 12— шкворневой брус - состоит собственно из шкворневого бруса и коробки шаровой связи, отлитых из стали. Шкворневой брус коробчатого сечения имеет для усиления ребра жесткости. В средней части бруса находится оваль­ное коническое углубление, через которое проходит ш кворень

Центральный шкворень передает тяговые усилия от тележки электровоза на раму кузова, а также воспринимает все другие горизонтальные силы, возникающие между рамой кузова и тележ­кой Сбоку к шкворневому брусу приваривают кронштейны 4 и 7, а к продольной боковине — кронштейны 8с проушинами для подвески рычагов ручного тормоза. На нижней стороне шкворневого бруса имеются площадки для приварки кронштейна 5 под установку тормозных цилиндров. В коробке шаровой связи предусмотрены проушины для подвески тяговых двигателей. По концам шкворневого бруса расположены цилиндрические цапфы диаметром 220 мм, которые входят в отверстия боковин рам. После окончательной сборки брус приваривают к боковинам. К концевому брусу 2 приварена накладка I под ролик противоразгрузочного устройства.

В средней части боковин с наружной стороны предусмотрены кронштейны 6 под гидравлические амортизаторы. Эти кронштейны также приваривают. В средней части верхних листов боковин приварены усиливающие их накладки 14. К накладке и к наружной стороне боковины приварены кронштейны 13 люлечного подвешива­ния. К нижнему листу боковины припарены литые кронштейны большой 9 и малый 10, образующие буксовый проем. Расстояние между центрами кронштейнов равно 990 мм. В кронштейнах предусмотрены пазы для установки буксовых поводков.

Все поперечные крепления соединяют с боковинами рамы элек­тросваркой, используя специальные электроды. Качество сварных швов проверяют ультразвуковым дефектоскопом. При сварке рамы в металле возникают внутренние напряжения, которые в эксплуатации могут привести к появлению трещин. Чтобы снять эти напряжения, раму тележки подвергают термообработке, т. е. нагревают в специ­альной печи и затем медленно охлаждают.

Для достижения необходимой точности при сборке тележек опорные плоскости пазов буксовых кронштейнов, плоскости под установку опор кузова, кронштейны под тормозные подвески, отверстия в раме тележки обрабатывают на специальных станках.

Рама тележки электровоза ВЛ60^к (рис. 11) состоит из двух продольных балок (боковин) и четырех поперечных креплений. Боковины 7 имеют коробчатое сечение; их изготовляют из листовой стали марки Ст 3 электросваркой. Толщина стенок 10 мм.

В местах буксовых узлов боковины усилены литыми кронштейна­ми в виде желобов I. К наружной плоскости каждой боковины приварено по одному литому кронштейну 3 для установки боковой опоры кузова. Кронштейны большой 4 и малый 5 образуют буксовые проемы. Тормозные кронштейны 8 и 9 приварены к внутренней плоскости боковины.

Концевые поперечные крепления 2 и 10выполнены из стальных труб с толщиной стенок 10 мм. К ним приварены тормозные кронштейны. На электровозах последних выпусков концевые брусья выполнены литыми.

На двух поперечных креплениях 6, расположенных в средней части рам (так называемые шкворневые брусья), устанавливают центральные опоры кузова. Для этого в средней части бруса предусмотрено чашеобразное углубление, к дну которого прикрепля­ют болтами стальной конус центральной опоры. Сбоку в этих брусьях, а также в одном концевом брусе имеются кронштейны // для подвески тяговых двигателей, а в нижней части брусьев предусмотрены специальные ушки для подвески деталей тормозной рычажной передачи. Шкворневые брусья коробчатого сечения с ребрами жесткости отливают из стали. Толщина их стенок 20 мм. После сварки раму тележки подвергают термообработке, а затем механической обработке, как и у восьмиосных электровозов.