1 Конструкция рессорного подвешивания тепловоза 2ТЭ116
Введение
Тепловоз 2ТЭ116 (2 – секции; ТЭ – тепловоз с электропередачей; 116 –Луганский тепловозостроительный завод) – серия магистральных двухсекционных грузовых тепловозов с электрической передачей, производившихся в СССР, на Украине в Луганском тепловозостроительном заводе (ПАО «Лугансктепловоз», ранее – ВЗОР). Один из самых распространённых грузовых тепловозов в России и странах постсоветского пространства.
Рессорное подвешивание тепловоза предназначено для уменьшения динамического воздействия колес на рельсы при движении по неровностям пути, обеспечения плавности хода тепловоза и передачи массы кузова и тележек на колесные пары. С другой стороны, рессорное подвешивание облегчает задачу правильного распределения нагрузки от массы тепловоза между колесными парами, а также обеспечивает частичную передачу горизонтальных сил со стороны колес на раму тележки.
1 Конструкция рессорного подвешивания тепловоза 2ТЭ116
Подвешивание тепловоза выполнено одноступенчатым, одинарным (только пружины) и индивидуальным для каждого буксового узла колесной пары. Оно состоит из 12 одинаковых групп (по шесть групп для каждой тележки), имеющих два одинаковых пружинных комплекта, установленных между опорными кронштейнами корпуса буксы и кронштейнами рамы тележки. Параллельно каждому буксовому рессорному подвешиванию устанавливают фрикционный гаситель колебаний.
Пружинный комплект (рисунок 1) составляют три пружины: наружная 2, средняя 4, внутренняя 3, две опорные плиты 1 и 5 и регулировочные прокладки 6.
Рисунок 1 – Пружинный комплект рессорного подвешивания
1,5 – опорные плиты; 2, 3, 4 – пружины; 6 – регулировочные прокладки; 7 – опорный кронштейн на раме тележки; 8 – технологическая шайба; 9 – технологический болт; 10 – корпус буксы
Для исключения касания и заскакивания витков одной пружины между витками другой при их концентрическом расположении внутреннюю пружину размещают в наружной с зазором не менее 5 мм на сторону, причем пружины должны быть навиты в разные стороны. Пружины рессорного подвешивания изготавливают из круглого калиброванного проката горячекатаной пружинной стали 60С2А диаметров для наружных пружин — 36 мм, для средних — 23 мм, для внутренних — 16 мм. Твердость пружин в термообработанном состоянии должна быть HRC 40—47. После термообработки пружины упрочняют наклепом дробью.
Статическая нагрузка на пружинный комплект воспринимается пружинами наружной — 65%, средней — 23% и внутренней—12%. Предельная нагрузка с учетом 7% перегруза и динамического прогиба составляет для наружной пружины 40 кН (4 тс), средней — 15 кН (1,5 тс), внутренней — 8 кН (0,8 тс). При действии этих нагрузок в витках при их полном смыкании напряжения не превышают предела текучести материала пружин при кручении, равного 750 МПа (7500 кгс/см2).
При индивидуальном подвешивании значения жесткости и высоты в свободном состоянии пружин между комплектами не должны значительно отличаться, иначе возникает неравенство статических нагрузок, передаваемых колесами на рельсы. С этой целью пружины разграничивают ни три группы. Номер группы для пружинного комплекта определяют по номеру группы наружной пружины. Формируют комплекты следующим образом: если наружная пружина I группы, то внутренние — I или II; если наружная пружина II группы, то внутренние— I, II или III; если наружная пружина группы III, то внутренние — II или III. Перед установкой на тележку пружинные комплекты собирают и стягивают специальными технологическими болтами 9, которые после окончательной сборки тележки снимают. На одной тележке устанавливают пружинные комплекты только одной из групп.
Секция тепловоза может иметь тележки с пружинными комплектами рессорного подвешивания только одной группы или только I и II или II и III. Номер группы жесткости пружинных комплектов указывается в паспорте тепловоза для каждой секции. Колебания надрессорного строения, возникающие при движении тепловоза, гасятся с помощью фрикционных гасителей, включенных параллельно пружинным комплектам.
Фрикционный гаситель колебаний (рисунок 2) имеет корпус 8, который установлен на раме тележки 15.
Рисунок 2 – Фрикционный гаситель колебаний:
1 – амортизатор; 2 – сухарь; 3 – обойма; 4 – шток; 5 – поршень; 6 – фрикционная прокладка; 7 – вкладыш; 8 – корпус гасителя; 9 – защитный кожух; 10 – пружина; 11- крышка; 12 – гайка; 13 – шплинт; 14 – крышка буксы; 15 – рама тележки; 16 – шпонка; 17 – болт
Шток 4 одним концом упруго через амортизаторы 1, сухари 2 и обоймы 3 прикреплен к кронштейну буксы 14, а второй его конец аналогично соединен со стальным поршнем 5, зажатым пружиной 10 между двумя вкладышами 7. Вкладыши имеют накладки 6 из фрикционного материала — лента тормозная вальцованная толщиной 6—8 мм с коэффициентом трения по стали не менее 0,39. При колебаниях надрессорного строения происходит перемещение рамы тележки относительно колесной пары с буксой. Это вызывает перемещение поршня 5 между вкладышами 7, которые под воздействием пружины 10, установленной в крышке 11, создают по контактирующим поверхностям поршня гасителя силу трения, являющуюся активной силой демпфирования колебаний. Для предохранения от попадания пыли, влаги на рабочие поверхности гасителя сверху на корпус 8 устанавливают быстросъемный пластмассовый кожух 9.
Демпфирующие свойства гасителя оценивают величиной силы трения, которая составляет 4,65—5,2 кН (0,465—0,52 тс), или 5—5,5% к подрессоренной массе, приходящейся на буксовый узел. На основании динамических испытаний тепловоза рекомендуется принимать силы трения в подвешивании в диапазоне 5—6%, что соответствует коэффициенту демпфирования 4—5, представляющему собой отношение работы сил трения гасителей к работе упругих сил системы рессорного подвешивания при изменении прогиба от нуля до статического.
Фрикционный гаситель имеет симметричную характеристику (одинаковая при движении вверх и вниз), не гасит вибрации (колебания с высокой частотой и небольшими амплитудами). Применяется гаситель на тепловозе для гашения вертикальных колебаний, которые могут развиваться с амплитудой ±30 мм и частотой до 2 Гц, и боковой качки подрессоренных масс и устанавливается в первой ступени подвешивания между подрессоренными (рама тележки) и неподрессоренными (букса) элементами
ходовых частей экипажа. Гашение колебаний силой сухого трения, естественно, сопровождается интенсивным износом поршня гасителя, фрикционных накладок, линейный износ которых около 0,05 мм/ч. Поэтому эксплуатационного ресурса хватает по этим быстроизнашивающимся элементам гасителя не более чем на 400 тыс. км пробега тепловоза.