Тягово-ходовая экипажная часть тепловоза – тележечная с осевой характеристикой 30-30. От конструкции тележек в значительной степени зависят передача и реализация силы тяги, плавность хода, взаимодействие экипажей части и пути и другие динамические характеристики тепловоза. На тепловозе применены унифицированные бесчелюстные тележки, разработанные и освоенные в серийном производстве ПО «Лугансктепловоз» для отечественных магистральных грузовых тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ116А, 2ТЭ10В, ТЭ10М, ТЭ130, 2М62, маневровых ТЭМ-3 и экспортных грузо-пассажирских ТЭ-109 (модификаций 130, 131, 132 и 142), ТЭ114, М62 мощностью 1470-2210 кВт в секции с конструктивной скоростью 100-140 км/ч для колеи 1520 или 1435 мм.
Конструкция унифицированной бесчелюстной тележки обеспечивает:
- возможность изменения передаточного числа тягового редуктора от 4,41 (75:17) до 3,04 (70:23) при одном и том же тяговом электродвигателе, т.е. с обеспечением постоянства растения тягового редуктора;
- возможность работы на колее от 1520 до 1435 мм. с вписыванием в габарит 02-ВМ за счет изменения положения дисков колесных центров или их сдвижки на колесной паре;
- установку тормозного оборудования двух систем тормозов:
- Типа Матросова – для грузовых тепловозов с конструктивной скоростью 120 км/ч и свыше;
- Тягово-прочностные качества из расчета максимально допустимой нагрузки от колесной пары на рельсы 226кН (23 тс).
Тележка тепловоза 2ТЭ-116 состоит из:
1. Тележки;
2. Песочного трубопровода;
3. Рессорного подвешивания;
4. Рычажно-тормозной передачи;
5. Трех колесно-моторных блоков;
6. Опорно-возвращающего устройства;
7. Тормозного воздухопровода.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |
Связь между рамой тележки и колесными парами осуществляется через поводковые бесчелюстные буксы с жесткими осевыми упорами качения одностороннего действия. Такая связь позволяет передавать от колесных пар на раму тележки упруго, без наличия трения, скольжения; силу тяги, торможения, а так же обеспечивать симметричность и параллельность осей колесных пар в раме тележки при её колебательных перемещениях. Кроме того, для уменьшения воздействия тепловоза на путь увеличена поперечная подвижность средней колесной пары за счет установки её в буксах со свободным осевым разбегом +14 мм.
Положение рамы тележки относительно колесных пар определяется пружинными комплектами индивидуального буксового рессорного подвешивания. Рессорное подвешивание имеет статический прогиб 126 мм. и обеспечивает зазор 40-50 мм. между корпусами буксы и боковиной рамы тележки, необходимый для предотвращения ударов при колебаниях надрессорного строения, возникающих при движении тепловоза и зависящих от состояния пути. Каждый пружинный комплект устанавливается с прокладками, которые служат для регулирования распределения нагрузок по осям тепловоза.
Параллельно индивидуальному буксовому рессорному подвешиванию включены фрикционные гасители колебаний сухого трения, которые способны одновременно гасить все три вида колебаний: подпрыгивание, галопирование и поперечную качку. Демпфирование колебаний регулируется изменением силы трения. Коэффициент демпфирования, представляющий собой отношение работы сил трения фрикционных гасителей к работе упругих сил системы рессорного подвешивания при изменении прогиба от нуля до статического, равен 4-5. Ведутся работы по внедрению гидравлических гасителей колебаний.
В конструкции тележки применен пневматический, индивидуальный (для каждого колеса) колодочный тормоз с двусторонним нажатием чугунных гребневых тормозных колодок на колеса тепловоза. Каждое колесо имеет свой тормозной цилиндр. Рычажная передача между цилиндром и колодками обладает повышенной жесткостью в поперечной плоскости благодаря установке между тормозными колодками поперечных триангелей для более надежного удержания колодок от сползания с бандажей и возможности применения безгребневых секционных тормозных колодок. Установочный выход штока тормозного цилиндра составляет 55 мм. при зазоре 7 мм. между колодкой и бандажом. Эксплуатационный выход штока должен быть в пределах 55-120 мм. Для его регулировки на продольных тягах рычажной передачами установлены регуляторы выхода штока тормозного цилиндра типа «винт-гайка». Проводятся опытно-конструкционные работы по внедрению тормозных цилиндров ТЦР-10 со встроенными регуляторами
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |
Нагрузка от надтележечного строения тепловоза передается на четыре комбинированные роликовые опоры, которые размещены на боковинах рамы тележки. Каждая опора по отношению к центру поворота тележки установлена так, что ее роликовая часть обеспечивает поворот тележки и возвращающий момент, а поперечное перемещение кузова (относ) достигается за счет поперечного сдвига комплекта из семи резинометаллических элементов, установленных на верхней плите роликовой опоры. Возвращающий момент и момент упругих сил опор обеспечивает без дополнительных демпферов гашения относительных колебательных 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 (с учетом относа) относительно кузова до 5, а упругое опирание кузова позволяет получить дополнительный прогиб до 20 мм. в рессорном подвешивании тепловоза.
Сила тяги от рамы тележки на кузов передается шкворневым узлом, обеспечивающим свободно-упругую подвижность кузова +40 мм. Шкворень так же является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости. Вследствие малого расстояния между колесными парами тележки (1850) и рядного расположения двигателей шкворневой узел размещен на продольной балке, расположенной над боковинами рамы тележками. Хотя такое расположение устройства передачи силы тяги и снижает ее реализацию, но благодаря рядному расположению двигателей, сосредоточению основного прогиба рессорного подвешивания в первой ступени, поводковым бесчелюстным буксам и упругому опиранию кузова на раму тележки теоретический коэффициент использования сцепной массы тепловоза составляет 0,89, что значительно выше по сравнению с тепловозами 2ТЭ10Л, ТЭ3 и 2М62.
Тележка тепловоза прошла всесторонние динамико-прочностные испытания и испытания по воздействию на путь при участии ведущих научно-исследовательских институтов.
Результаты испытаний показали:
1. прочностные качества корпусов букс, рамы тележки обеспечивают коэффициенты запаса прочности не менее 2;
2. показатели надежности и долговечности зубчатой передачи с модулем 10 мм. и упругим зубчатым колесом достигли 1,2-1,8 млн. км пробега
3. Показатели вертикальной и горизонтальной динамики тепловоза, имеющего комбинированные роликовые с резинометаллическими элементами опоры кузова, обеспечивают без ограничения по ходовой части экипажа прохождения прямых, крутых кривых участков пути и стрелочных переводов.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |
- Нагрузка от колесной пары на рельсы – 226 кН (23 тс);
- Скорость:
- конструкционная – 100 км/ч;
- при транспортировке – 120 км/ч;
3. Тип тяговых двигателей – ЭД-118А, ЭД-118Б;
4. Число тяговых двигателей – 3 шт.;
5. Жесткость рессорного подвешивания – 4435 Н/см2 (452 кг/см2);
6. Статический прогиб рессорного подвешивания – 126 мм.;
7. Тяговый привод – односторонний с опорно-осевой подвеской тяговых электродвигателей;
8. Зубчатая передача – одноступенчатая, прямозубая с модулем 10 мм., с упругим зубчатым колесом;
9. Передаточное число зубчатой передачи – 4,41 (75:17);
10. Тип и диаметр тормозных цилиндров – № 553, 8"
11. Число тормозных цилиндров – 6 шт.
10. Передаточное число рычажной передачи тормоза – 7,78;
11. Передаточное число рычажной передачи ручного тормоза – 4,41;
12. Расчетное нажатие тормозных колодок на ось, при давлении воздуха 0,38 МПа (3,8 кг/см2) – 140 кН (14,25 тс);
13. Опоры кузова – роликовые с резинометаллическими элементами;
14. Поперечный разбег шкворня кузова:
- общий – 0,04 м;
- первоначальный свободный – 0,02 м;
15. Тяговые свойства:
- коэффициент использования сцепной массы – 0,89
- коэффициент тяги: сила тяги/нагрузки от колесной пары на рельс – 0,18
Обе тележки (передняя и задняя) тепловоза одинаковы по своей конструкции. Отличие заключается в наличии у передней тележки рычажной передачи ручного тормоза, подножек для входа в тепловоз и привода скоростемера.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |
Рама тележки предназначена для размещения колесно-моторных блоков с рессорным подвешиванием, тормозного исполнительного оборудования, опорных устройств надтележечного строения и механизма передачи силы тяги на кузов тепловоза. При эксплуатации на раму, кроме статических нагрузок от веса кузова с оборудованием, силы тяги (торможения) и реакции от тяговых двигателей, действуют большие динамические, вертикальные и горизонтальные нагрузки. Поэтому основные конструктивные элементы рамы тележки должны иметь, согласно принятой, не менее 2 и коэффициент по пределу текучести материала при проверке на возможное соударение с продольным ускорением до 3g не менее 1,2.
Рама тележки имеет сварную конструкцию. Основу рамы образуют две боковины, жестко связанные поперечными балкам, передним концевым креплением и шкворневой балкой. Боковина в поперечном сечении представляет собой замкнутый профиль коробчатого сечения. Она сварена на боковых, верхнего и нижнего стальных листов толщиной соответственно 10, 14 и 22 мм. Сверху на боковине установлены пластинки опор, снизу приварены литые кронштейны и сварно-штампованные с трапецевидными пазами для крепления буксовых поводков и установки опор пружин. Для повышения усталостной прочности (снижения коэффициентов концентрации напряжений) к нижнему несущему листу боковины, кронштейны приварены внахлестку фланцами, имеющими малую толщину и параболическую форму поперечных граней. Кроме того, после приварки кронштейнов, зоны у основания сваренных швов подвергают механическому упрочнению с помощью наклепа. Внутри боковин установлены диафрагмы, приваренные к боковым листам, для увеличения жесткости сечения в местах примыкания поперечных балок междурамного крепления. Снаружи к боковым листам приварены боковины вместе с подкладками корпуса фрикционных гасителей колебаний и кронштейны тормозных цилиндров. Сквозные овальные отверстия, усиленные полыми вставками, служат для прохода горизонтальных рычагов рычажно-тормозной передачи.
Поперечные балки междурамного крепления сварной конструкции и так же замкнутой коробчатой формы, выполняемые из стальных листов толщиной 14 мм., жестко связывают между собой боковины. Своими вертикальными ребрами поперечные балки приварены к внутренним частям боковых листов и специальным выступам нижних листов боковин. Сверху приварены приставочные листы, которые связывают поперечные балки с верхними листами боковин, образуя замкнутое сваренное междурамное крепление. К нижним листам поперечных балок приварены литые кронштейны для опор электродвигателей.
На средней балке междурамного крепления сверху строго по продольной оси рамы установлена и закреплена с помощью электросварки продольная литая шкворневая балка. Шкворневая балка имеет массивное шкворневое гнездо в средней части и развитые горизонтальные полки по концам для повышения жесткости ее крепления, так как через нее и шкворень передается сила тяги на раму кузова. В шкворневом гнезде монтируется подвижный в поперечном направлении шкворневой узел тележки, а в боковых стенках гнезда выполнены отверстия для установки пружинных комплектов упругих упоров шкворневого узла.
Переднее концевое крепление коробчатого сечения выполнено сварным и изогнутым в средней части для удобства демонтажа фрикционного аппарата автосцепки. Торцы крепления с помощью электросварки сопрягаются с боковинами, связывая их для придания жесткости передней части рамы тележки. Боковины, междурамные крепления, концевые балки изготавливают отдельно, подвергают термообработке (обжигу) для снятия напряжения от сварки и затем сваривают между собой. К сваренной из основных узлов, к раме приваривают шкворневую балку, корпуса фрикционных гасителей колебаний, кронштейны тормозных цилиндров и подвесок рычажно-тормозной передачи, платики для установки опор кузова. Затем производят механическую обработку кронштейнов, крепления буксовых поводков и опор пружин, протяжку трапецевидных пазов и обработку платиков для установки опор кузова.
На каждую окончательно готовую раму тележки составляют паспорт, где отражаются качество металла, сварных швов и их структура, монтажно-остановочные размеры. Основные сварные соединения подвергают ультразвуковой или рентгеновской дефектоскопии. Сварочные дефекты (трещины, непровары и влечения с надрезом) не допуская как весьма опасные для эксплуатации сварной конструкции рамы тележки, которая работает в условиях высокой динамической нагруженности и должна обеспечивать надежную работу тепловоза в течение всего срока службы.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |
Ремонт колесной пары.
От исправного состояния колесных пар тепловозов зависит безопасность движения поездов. Характерными неисправностями их являются: износ бандажей – прокат, выбоины или ползуны, подрез гребня; Ослабление бандажа, колесного центра, зубчатого колеса; трещины, вмятины, отколы зубьев зубчатого колеса; трещины, вмятины, риски забоины на шейках оси и др.
Для колесных пар в зависимости от объема выполняемых работ установлены два вида ремонта – без смены и со сменой элементов.
При ремонте без смены элементов в условиях депо производят работы по устранению износа бандажей и шеек осей – обточку и перетяжку бандажей, обточку, накатку и шлифовку шеек и сварочные работы без распрессовки элементов. Обточку и обкатку бандажей производят на специальных колесно-фрезерных станках КЖ-20М. Станок располагается в специальной канаве со съемными рельсовыми вставками. Время обработки одной колесной пары составляет 30-40 минут. Изношенную поверхность гребня восстанавливают электронаплавкой специальным двухдуговым аппаратом Р-643 с последующей обработкой на станке. Выбоины (ползуны) на поверхности катания бандажа устраняют обточкой или электронаплавкой с последующей обработкой (для пассажирских тепловозов наплавку производить запрещается).
Ремонт со сменой элементов предусматривает смену осей, колесных центров, бандажей, зубчатых колес и освидетельствование колесных пар с выпрессовкой оси. Такой вид ремонта разрешается производить в колесных цехах ремонтных заводов и специализированных мастерских. Для ремонта колесные пары выкатывают из-под локомотива. Одиночную выкатку колесных пар с тяговыми электродвигателями в депо производят на специальных канавах, оборудованных скатоопускным подъемником. Изношенную поверхность гребня восстанавливают электронаплавкой специальными двухдуговыми аппаратами А-482 под флюсом или вручную с последующей обработкой. При смене и перетяжке бандажей в условиях депо годные бандажи снимают нагреванием их до температуры не выше 320 оС. Негодные бандажи срезают газовой горелкой так, чтобы не повредить колесного центра. Перед нагревом бандажа выбивают или вырезают на станке бандажное (укрепительное кольцо. Для посадки бандаж нагревают в электрических, нефтяных или газовых горнах, обеспечивающих равномерный нагрев до 250-320 оС. После насадки в выточку бандажа, остывшего до температуры не ниже 200 оС, заводят укрепительное кольцо и обжимают борт бандажа. Плотность насадки бандажа проверяют после его остывания по звуку от ударов слесарным молотком по поверхности катания.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |
После зачистки поперечных трещин и забоин шейки оси подвергают дефектоскопии. Забитые или разработанные центровые отверстия восстанавливают электронаплавкой с последующей механической обработкой. Наличие поперечных трещин на шейках не допускается.
На текущем ремонте ТР-3 осматривают зубчатое колесо и проверяют, нет ли трещин зубьев, износа, ослабления ступицы зубчатого колеса на оси. На колесных парах с упругими зубчатыми колесами при текущем ремонте ТР-3 осматривают и проверяют состояние резиновых и металлических втулок.
Под формированием колесной пары понимают изготовление колесной пары из новых элементов.
Недопустимо работать с дефектоскопами, у которых разбиты корпусы или повреждена изоляция катушек и соединительных проводов, когда возможно прикосновение к неизолированным токопроводящим частям. Запрещается применять в дефектоскопных устройствах для понижения напряжения реостаты и автотрансформаторы.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ПЭР.8005.10.12.17.ПЗ. |