ЯРОСЛАВСКИЙ УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР
СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ СЕВЕРНОЙ Ж. Д.
ФИЛИАЛА ОАО «РЖД»
КОНСПЕКТ
ПРЕДМЕТ: «УСТРОЙСТВО и РЕМОНТ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕНОГО ТОКА»
РАЗДЕЛ: «МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»
Ярославль 2007г.
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОВОЗА.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ.
Механическая часть предназначена для размещения электрической аппаратуры и пневматического оборудования, реализации тяговых и тормозных усилий, обеспечения заданного уровня комфорта для обслуживающего персонала и безопасных условий управления для локомотивной бригады.
Все узлы механической части испытывают большие нагрузки и должны отвечать условиям усталостной и статической прочности при наиболее неблагоприятных сочетаниях действующих сил:
1. от статической весовой нагрузки.
2. от сил возникающих в кривых с критическими скоростями и боковом ветре 50 кгс/м2.
3. от сил инерции при торможении.
4. от сил растяжения до 250тс (2450Н)
ответственные детали экипажной части и кузова дополнительно рассчитывают на сопротивление усталости исходя из сроков эксплуатации без повреждений. Для основных элементов тележки и кузова запас прочности по усталости для гладких деталей – не менее 2, для прочих – не менее 1,8.
К конструкции ходовой части предъявляются следующие требования:
· наличие не менее двух ступеней рессорного подвешивания.
· Наличие фрикционных и гидравлических гасителей колебаний.
· Применение упругих элементов для гашения высокочастотных колебаний.
· Обеспечение упругого перемещения в поперечном направлении осей тележек.
· Статический прогиб не менее конструкционной скорости (mах) в мм.
· Уменьшение до минимума неподрессоренных частей.
Например: неподрессоренная масса - в статике (покой) 500 кг, а в динамике –m*g,
где m -неподрессоренный вес, g - ускорение свободного падения 9.81 м/с2, при движении ускорение достигает нескольких g.
Даже при ускорении в 1 g неподрессоренная масса увеличит свой вес приблизительно в 10 раз, что отрицательно воздействует на путь и узлы крепления.
Электровоз серии ВЛ-80 состоит из двух секций соединенных между собой автосцепкой типа СА-3. каждая секция включает в себя кузов и две двухосные тележки. Вертикальная и поперечная связи кузова осуществляются элементами люлечного подвешивания, а продольные через шкворень и шаровую связь.
КУЗОВ ЭЛЕКТРОВОЗА.
Кузов является несущей конструкцией собранный из продольных (боковые балки рамы кузова, верхние обвязочные угольники) элементов и поперечных (стойки стен, крышевые дуги, поперечные балки рамы кузова) элементов, объединенных в единую конструкцию включая гофролисты обшивки. Основным элементом кузова является рама. В одном торце секции кузова расположена кабина машиниста в противоположном конце – переходная межсекционная дверь. Стены, потолок и пол кабины имеют теплоизоляцию из полистирольного пенопласта толщиной от 50 до 100 мм. Обивка выполнена из пластика. Стекла – многослойные, безосколочные, повышенной прочности, толщиной 15 мм. (согласно ТУ 6285403-86). Кабина машиниста является постоянным местом работы л/бригады при управлении электровозом. В кабине машиниста необходимо поддерживать комфортные условия работы: микроклимат, создать удобное расположение приборов контроля и управления, удобные эргономичные кресла, защита от шума и вибрации. Для обогрева кабины используют электропечи. Боковые окна раздвижные и имеют поворотные защитные щитки (параваны).
РАМА КУЗОВА ВЛ-80
Рисунок 1
1-шкворневые балки. 2-балки трансформатора. 3-конусные опоры крепления трансформатора. 4-буферные брусья. 5-короба автосцепок. 6-боковина рамы кузова.
Рисунок 2
|
РАМА КУЗОВА ВЛ-60
Рисунок 3
1-буферный брус. 2-шкворневые балки (4 шт). 3-трансформаторная балка (2 шт) 4-опоры трансформатора.
Рама кузова воспринимает все вертикальные, боковые и продольные усилия
· От веса кузова и веса оборудования.
· От вписывания в кривые.
· От тяговых и тормозных усилий.
· От неровностей пути и т.д.
Рама состоит из двух боковин выполненных из швеллера листов толщиной 6 мм. Боковины скреплены:
· По краям – буферными брусьями (2 шт)
· Ближе к середине – двумя шкворневыми балками со шкворнями.
· В средней части – двумя балками для установки трансформатора
В буферные брусья вварены короба автосцепок. Хребтовая балка отсутствует. На каждой трансформаторной балке установлены по две опоры крепления трансформатора в виде конусов. На каждый конус устанавливается резиновый фрагмент по форме опоры, выполняющий роль амортизатора. Передний буферный брус выполнен в виде тупого угла.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Таблица 1.
| показатель | ВЛ-60п/к | ВЛ-80с |
| Длина одной секции - мм. - по осям автосцепок - по буферным брусьям | ||
| Высота от головки рельса до верха крыши – мм. | ||
| Высота оси автосцепки от уровня головки рельса –мм. | 1040-1080 | 1040-1080 |
| Масса кузова или секции - кг. | ||
| Усилие на которое рассчитана рама кузова - Н (тс). | 2450 (250) | 2450 (250) |
В крыше и полу имеются люки для осмотра и демонтажа оборудования, под полом проложены желоба в которых уложены кондуиты проводов (низковольтные, вспомогательных цепей и силовые). На крыше размешено силовое оборудование и главные резервуары. Подкузовное пространство предназначено для размещения навесного пневматического оборудование, ящиков аккумуляторных батарей..
ТЕЛЕЖКИ.
Предназначены для:
· распределения и передачи вертикальной нагрузки между отдельными колесными парами, при помощи рессорного подвешивания,
· восприятия тягового усилия, тормозной силы, боковых горизонтальных и вертикальных сил от колесных пар при проходе ими неровностей пути и передачи их на раму кузова.
Тележки обеспечивают плавность хода за счет гашения вертикальных и горизонтальных колебаний при движении по неровностям пути. При вписывании в кривые, тележки электровоза поворачиваются в горизонтальной плоскости относительно вагона и колесные пары устанавливаются строго по радиусу кривой, обеспечивая тем самым нормальное вписывание колесной пары в кривую, что снижает их износ. На электровозах переменного тока ВЛ-60п/к и ВЛ-80с или т, применяются различные тележки бесчелюстного типа.
Технические данные:
Таблица 2
| показатель | ВЛ-60п/к | ВЛ-80 |
| Длина тележки – мм. | ||
| Ширина тележки – мм | ||
| Число осей - шт. | ||
| Диаметр колеса - мм | 1250+5 | |
| Ширина бандажа – мм. | 140+2 -1 | |
| Толщина нового бандажа – мм. | 90+2.5 | |
| Подвешивание ТЭД | Опорно - осевое | |
| Рессорное подвешивание | сбалансированное | индивидуальное |
| Тормозная система | Рычажная с двусторним нажатием | |
| Масса тележки с КМБ - кг. |
Основные составные части тележки: рама, колёсные пары, буксовый узел, рессорное подвешивание, подвеска ТЭД и элементы связи кузова с тележками.
РАМА ТЕЛЕЖКИ.
Цельносварные, состоят из двух сварных боковин, двух сварных концевых брусьев и одного литого шкворневого бруса (у ВЛ-60п/к два шворневых бруса, концевые брусья изготовлены из труб диаметром 168 и 245 мм.). Шкворневой брус составной – из собственно шкворневого бруса и приваренного к нему снизу литого бруса шаровой связи. В средней части шкворневого бруса имеется сквозное отверстие соединяющееся с отверстием шаровой связи, для прохождения шкворня. На брусе шаровой связи приварены проушины для крепления верха маятника ТЭД. К низу каждой из боковин рамы приварены два больших и два малых кронштейна для крепления буксовых поводков. По бокам боковин рамы приварены по два кронштейна люлечного подвешивания и один гидравлического гасителя колебаний. С внутренней стороны кронштейны ТРП. На концевых брусьях снизу приварены кронштейны ТРП, а сверху износостойкая пластина из марганцевой стали под ролик нагружающего устройства.
РАМА ТЕЛЕЖКИ ВЛ-80
Рисунок 4
1 - накладка под ролик нагружающего. 2 – концевой брус. 3- боковина рамы. 4 – усиливающая накладка. 5- кронштейн люльки. 6;11 – кронштейны ТРП ручника. 7 – кронштейн тормозного цилиндра. 8 – кронштейн гидродемпфера. 9 – проушины маятниковой подвески. 10 – шкворневой брус с шаровой связью. 12; 15 - кронштейны ТРП. 13; 14 – кронштейны буксовых поводков.
Рисунок 5
|
1. боковина рамы 2. колесная пара. 3. КЗП. 4. букса. 5. рессора листовая. 6. трянгель ТРП. 7. маятник. 8. шаровая связь.
РАМА ТЕЛЕЖКИ ВЛ-60
Рисунок 6
Рисунок 7
1. труба крепления наметельника. 2. кронштейн рессорной стойки. 3. кронштейн дополнительной сойки балансира. 4 – 5. кронштейны буксовых поводков. 6.шкворневые брусья.
Рисунок 8
1 – рама. 2 – рессорное подвешивание. 3 – подвеска ТЭД.
ШАРОВАЯ СВЯЗЬ.
Предназначена для передачи продольных (тяговых и тормозных) усилий от тележки к кузову и наоборот с помощью шкворня. Отверстие в шкворневом брусе имеет вид овала и за счет этого тележка может перемещаться относительно рамы кузова в поперечном направлении до 40 мм в обе стороны, что улучшает условия вписывания тележки в кривые, уменьшает давление рамы на рельс. Шкворень, воспринимает и передаёт тяговые и тормозные усилия, так же является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости. Шкворень может свободно перемещаться в вертикальной плоскости, поэтому не воспринимает, а значит и не передаёт вертикальные нагрузки (вес).
ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ-80
Рисунок 9
ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ-60
Рисунок 10
|
1 – стакан. 2 – кронштейн рамы кузова. 3 – маятник. 4 – резиновый конус. 5 – возвращающее устройство. 6 – качающейся стержень. 7 – дистанционное кольцо. 8 – крышка возвращающего устройства. 9 – корпус возвращающего устройства. 10 – пружина.
КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ.
Колёсные пары электровозов переменного тока унифицированы и состоят из: оси колёсной пары, двух колёсных центров, двух бандажей и двух зубчатых колес.
Таблица 3.
| показатель | Размер мм |
| Диаметр колеса по кругу катания | 1250+10; -2 |
| Расстояние между внутренними гранями бандажа | 1440+1; -3 |
| Ширина бандажа | 140+2; -1 |
| Толщина нового бандажа по кругу катания | 90+5 |
Предназначены для:
· создания силы тяги.
· преобразования вращающего момента якоря ТЭД в поступательное движение электровоза.
· Передачи тяговых и тормозных усилий.
· Восприятия статических и динамических нагрузок от рельса и тележки.
· Направляют электровоз по рельсовому пути.
Рисунок 11
|
Ось колёсной пары. Цельнокованая и прошедшая процесс нормализации. Имеет участки переменного диаметра, переходы от одного участка переменного диаметра к другому выполняется в виде плавных закруглений – галтелей, для уменьшения возникающих в металле усталостных напряжений. После процесса нормализации ось обрабатывают на токарном и шлифовочном станках далее обработанные участки (буксовые шейки, предподступичные части, подступичные части, опорные шейки и галтели) и необработанная средняя часть подвергаются упрочающей накатке роликами. Накатка позволяет создать эффект закалки на глубину 4-6 мм.
(закалка делает ось хрупкой, что недопустимо). По окончании механической обработки ось проверяют ультразвуковым дефектоскопом. Сразу после отливки знаки и клейма согласно ГОСТ и ТУ наносят на среднюю и подступичную части оси, а после обработки переносят на торец оси (смотри рисунок № 12)– который отныне считается правая сторона оси. Дополнительные клейма ставятся с левой стороны на торец оси. Клеймение колёсной пары производят работники, имеющие право освидетельствования колёсной пары. Поставленные ими клейма должны быть четкими и сохранятся все время эксплуатации.
Рисунок 12
1-клеймо приёмки ОТК. 2- клеймо правильного переноса знаков маркировки. 3-номер завода изготовителя. 4-порядковый номер оси. 5-клеймо приемщика МПС 6-год изготовления. 7-клейма формирования. 8-номер предприятия сформировавшего колесную пару. 9-клеймо приемки. 10-дата формирования.
Дополнительные клейма:
· Повторного формирования.
· Освидетельствования колёсной пары с выпрессовкой оси.
· Дата полного освидетельствования.
· Номер завода полного освидетельствования.
Колёсный центр - коробчатого сечения, на удлиненную ступицу напрессовано зубчатое колесо в горячем состоянии с натягом, натяг проверяют в холодном состоянии в пределах 0.25-0.33 мм. В колесный центр входит: ступица, обод (обод и ступица соединены между собой 11 спицами).
Ширина обода колесного центра – 108+0.3 мм.
Наружный диаметр обода – 1070-0.3 мм. для создания натяга при посадке.
Внутренний диаметр бандажа – 1070+1.3; -1.7 мм, для создания натяга при посадке.
Рисунок 13
1-номер завода изготовителя. 2-год изготовления. 3-номер колесного центра. 4-марка стали. 5-клейма техконтроля.
Колесный центр после изготовления проверяют магнитным дефектоскопом.
Бандаж унифицированной колёсной пары Бандаж соприкасается с рельсом в точке контакта очень малой площади поэтому происходит сильный износ который нарушает нормальное качение колеса по рельсу. Значит бандаж должен быть твердым (способным выдержать большие нагрузки) и в тоже время вязким (во избежание появления трещин и выкрашивания).
Бандажи прокатывают из стальных отливок, нагревают до температуры 250-3200С и сразу производят напресовку на обод колёсного центра до упора (при постоянном давлении пресса) при этом температура бандажа не должна опустится ниже 2000С., и тут же устанавливают бандажное кольцо. Оба конца бандажного кольца зачеканивают в замок и обжимают на спецстанке, при этом температура бандажа не должна опустится ниже 1500С затем на специальном станке обжимают бандаж для фиксации бандажного кольца..
Рисунок13а
1-номер завода-изготовителя. 2-год изготовления. 3-марка бандажа. 4-клейма приёмки. 5-номер плавки. 6-номер бандажа.
Бандажное кольцо не позволяет бандажу сдвинутся с обода в горизонтальной плоскости - наружу, а бурт бандажа не позволяет бандажу сдвинутся с обода внутрь. После остывания и проверки плотности посадки на бандаже (рис.-) и наружном торце ступицы (рис.) ставятся соответствующие клейма. Для контроля за возможным сдвигом бандажа в эксплуатации на колёсном центре делают контрольную метку затупленным зубилом, а на бандаже по воображаемой линии контрольной метки делают 4-5 углублений керном. Дополнительно на бандаж наносят красную полосу шириной 25мм, на колесном центре –напротив красной полосы, белую полосу шириной 50мм. Собранное колесо (колесный центр, бандаж, зубчатое колесо) напрессовывают на ось с усилием 110 – 150 тс.
Усилие запрессовки (бандажа, колесного центр, зубчатое колесо) обязательно контролируют, для этого на гидравлическом прессе установлено индикаторное устройство, связанное с регистратором параметров.
По диаграмме судят о прочности посадки. Удовлетворительная диаграмма представляет плавную кривую на графиках P = f (t) и P = f (S),
Где:
· Р – давление запрессовки,
· t-время запрессовки
· S- расстояние проходимое при запрессовке.
Если на диаграмме имеются площадки, вогнутости, впадины фиксирующие продвижение детали без прироста давления или даже при его снижении. Все это говорит о неудовлетворительной посадке. Колесную пару бракуют и расформировывают. Недопустимо также повышение давления при запрессовке выше нормы. Формирование колёсной пары производят в соответствии с инструкцией ЦТ № 329 и указанием МПС РФ № К-2273у от 23.08.2000г.
рисунок – 13 «б»
1 – бандажное кольцо. 2 – бандаж. 3 – зубчатое колесо. 4 – колесный центр. 5 – ось унифицированной колесной пары.
Зубчатая передача – предназначена для передачи вращающего момента с вала якоря ТЭД на колёсную пару в режиме тяги, и наоборот в режиме реостатного тормоза. Зубчатая передача жесткая, двусторонняя, косозубая. Она состоит из зубчатого колеса и шестерни, заключенных в защитный кожух. Шестерни посажены на конические концы вала ТЭД в горячем состоянии с натягом 0.22-0.26 мм. У каждого ТЭД их две т.к. передача двусторонняя, косозубая. При косозубой передаче в зацеплении постоянно находится 3-4 зуба, что практически исключает излом зубьев и обеспечивает плавность захода зубьев в зацепление.
Таблица 4 Технические данные.
| показатель | ВЛ-80 | ВЛ-60 | ||
| Зубчатое колесо | шестерня | Зубчатое колесо | шестерня | |
| Модуль нормальный - мм. | ||||
| Межцентровое расстояние А – мм. | 617.5 | |||
| Углы наклона зубьев | 24037/12// | 24034/ | 24037/12// | 24034/ |
| Свес шестерен относительно зубчатых колес при смещении якоря не более 1 мм. – мм. | 3.5+3; -3 | 3.5+3; -3 | ||
| Количество смазки в каждом КЗП - кг | 4.2 | 4.2 | ||
| Просвет между кожухом и шестерней, а так же между кожухом и колесом - мм. | Не менее 7 | Не менее 7 | ||
| Число зубьев – шт. | ||||
| Передаточное отношение м | 4.19 | 3.826 |
Рисунок 14
|
КОЖУХ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ (КЗП)
- Для защиты зубчатой передачи от внешних воздействий и создания масляной ванны, применяются кожуха, состоящие из двух половин. Половины плотно подогнаны друг к другу и имеют уплотнение из губчатой резины и крепятся болтами к остову ТЭД. Одновременно нижняя часть кожуха является масляной ванной, заполненной осерненной смазкой. КЗП могут быть выполнены из стеклопластика или стали. Половины КЗП обрабатываются совместно и разукомплектованию не подлежат. На верхнем кожухе установлен сапун – для выравнивания внутреннего давления. На нижнем кожухе установлена заливочная горловина с крышкой. Уровень масла контролируется масломерным щупом. На щупе имеются риски наибольшего и наименьшего уровней масла. Причем перелив масла намного опаснее недолива.
Рисунок 15
1 – верхняя половина кожуха. 2 – нижняя половина кожуха 3 – маслёнка. 4; 8 – бобышки. 5 – указатель уровня масла.
6 – кронштейн подвески. 7 – сапун.
ПОДВЕСКА ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ.
– предназначена для смягчения ударов, при прохождении колёсной парой неровностей пути и при трогании с места, а так же для компенсации взаимного расположения ТЭД и рамы тележки при движении электровоза. Подвеска ТЭД у грузовых электровозов Опорно-осевая, это когда двигатель одним концом подвешен к раме тележки, а другим опирается на ось колёсной пары. При таком виде подвешивания существуют свои преимущества и недостатки:
недостатки:
· масса ТЭД не полностью подрессорена
· увеличивается воздействие ТЭД на путь
· увеличивается воздействие пути на ТЭД
Преимущества:
· ТЭД и колесная пара при движении совершают одинаковые колебательные движения, поэтому нет необходимости в установлении промежуточного узла (тяговая передача – редуктор и упругая муфта) усложняющего конструкцию.
· Простота конструкции и простота обслуживания.
Подвеска ТЭД состоит из маятника, двух резинометаллических шайб, дисков и деталей монтажа. Маятник, по сути, является болтом, имеющим вместо шестигранной круглую головку с отверстием под валик. Внизу стержня имеется резьба. Головка маятника вставляется в проушину шаровой связи и фиксируется плавающим валиком. Валик вращается в износоустойчивых втулках впрессованных в головку маятника и отверстия проушин. От выпадения валик предохраняют планки перекрывающие отверстия проушин с наружных сторон. На стержень маятника устанавливается резинометаллическая шайба, далее надевается кронштейн подвески ТЭД и потом устанавливается вторая резинометаллическая шайба и всё это фиксируется корончатой гайкой. На ось колёсной пары двигатель опирается через МОП.
Рисунок 16
|
1 – стержень-маятник. 2; 3 – резинометаллические шайбы – амортизаторы. 4 – кронштейн на остове ТЭД.
УСТРОЙСТВО МОТОРНО-ОСЕВОГО ПОДШИПНИКА
Состоят из двух вкладышей, корпуса буксы с постоянным уровнем смазки. Букса отлита из стали и имеет довольно сложную конфигурацию. В буксах размещаются:
· Вкладыши моторно-осевых подшипников -2 шт.
· Двухкамерный резервуар с постоянным уровнем смазки (смазочное уст-во).
· Коса – из льняной пряжи.
Рисунок 17
1 – контрольный указатель. 2 – трубка для заправки маслом под давлением. 3 – рабочая камера. 4 – букса МОП. 5 – шпонка от проворота вкладышей. 6 – вкладыш с окном. 7 – регулировочные прокладки. 8 – запасная камера. 9 – трубка выравнивания давления между камерами. д – отверстие между запасной камерой и камерой постоянного уровня. а; б – контрольные риски уровня масла.
Вкладыши МОП отлиты из бронзы или латуни по форме оси колёсной пары. Внутренняя поверхность вкладышей залита баббитом толщиной – 3 мм и обточены под диаметр 205.45+0.09мм.- для обеспечения зазора на масло. Под болты крепления букс устанавливаются прокладки толщиной – 0.35 мм. По мере износа баббитовой заливки прокладки изымают. Один вкладыш устанавливают в проточку ТЭД, а другой в проточку буксы. Вкладыш установленный в проточку буксы имеет окно для подачи смазки на ось колёсной пары. От проворота вкладыши имеют фиксирующие бурты. Смазочное устройство применяется для:
· Поддержания постоянного уровня смазки в рабочей камере.
· Постоянная подача масла на косу.
Работа: запасная камера не имеет сообщения с атмосферой, а сообщается двумя отверстиями с рабочей камерой. Одно отверстие (д) расположено в средней части рабочей камеры, другое (9) в верхней части и в это отверстие запрессована трубка. Масло из рабочей камеры поступает на косу и далее на ось колёсной пары. По мере расхода уровень масла в рабочей камере понижается и становится ниже горловины трубки (9) выходящей в рабочую камеру. Воздух из рабочей камеры перетекает в запасную камеру – давление в обеих камерах выравнивается, и масло самотеком поступает из запасной камеры в рабочую камеру через отверстие (д). Уровень масла в рабочей камере повышается и перекрывает горловину трубки (9) выходящей в рабочую камеру. Данное устройство работает автоматически, пока имеется масло в запасной камере.