Лекция №10 Тяговые приводы тепловозов.

Назначение подвешивания. Подвешивание ТЭД обеспечивает передачу статических и динамических нагрузок от него на раму тележки. При его проектировании стремятся снизить необрессоренную массу, передаваемую от ТЭД к раме тележки, которая увеличивает динамические нагрузки в экипажной части и требует снижения скорости движения локомотива.

Классификация подвешивания ТЭД. Подвешивание ТЭД может быть: первого, второго или третьего класса. Подвешивание первого класса называется опорно-осевым. При этом подвешивании 50 % массы ТЭД передается на ось колесной пары жестко, а 50 % – через пружинную подвеску на раму тележки. Недостатком этого типа является повышенное динамическое воздействие на путь. Уменьшение динамического воздействия на путь достигается при подвешивании второго и третьего класса. Подвешивание второго класса называется опороно-рамным, с подрессоренным ТЭД и неподрессоренным тяговым редуктором. Подвешивание третьего класса также называется опорно-рамным, с подрессоренным ТЭД и тяговым редуктором. В этом случае крутящий момент передается при помощи шарнирно-рычажного устройства или упругих муфт, размещенных между валом якоря и шестерней или между зубчатым колесом и колесной парой. Преимущество опорно-рамного подвешивания заключается в том, что ТЭД защищен от вибрации рессорным подвешиванием тележки, а также в значительном снижении неподрессоренного веса локомотива. Недостатком этого привода является его сложность и повышенные расходы на его содержание и ремонт. Привод первого типа применяется на грузовых и маневровых локомотивах, а второго типа – на пассажирских.

При опорно-осевом подвешивании ТЭД одной стороной опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а другой – на раму тележки через пружины, установленные в траверсе. Ведомая шестерня непосредственно напрессовывается на ось. Моторно-осевые подшипники смазываются через пакет фитилей и дополнительно с помощью шестеренчатого насоса. Такое подвешивание применяется на тепловозах 3ТЭ10М, 2ТЭ116, ТЭМ2 и др. В эксплуатации этот узел часто выходит из строя из-за прекращения подачи смазки. Для повышения надежности подвешивания и снижения затрат на его обслуживание на тепловозе 2ТЭ25А установлены роликовые конические подшипники, которые смазываются консистентной смазкой и дефектируются только на тяжелых ремонтах (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Опорно-осевое подвешивание с подшипниками качения: 1 – ось колесной пары;

2 – колесный центр; 3 – тяговый электродвигатель; 4 – роликовый подшипник;

5 – корпус подшипниковый; 6 – зубчатое колесо

При опорно-рамном подвешивании второго класса ТЭД с помощью пружин подвешивается к раме тележки, а ведомая шестерня жестко соединена с осью колесной пары. Для компенсации взаимных перемещений этих узлов якорь соединен с шестерней резино-кордовой муфтой, позволяющей передавать крутящий момент в условиях их взаимного перемещения.

Для обеспечения параллельности осей шестерен редуктора и постоянства расстояний между ними корпус редуктора делается несущим с подшипниками для валов. Кроме того, для восприятия реактивного момента редуктор дополнительно крепится реактивной тягой к раме тележки. Редуктор сварно-литой, с ребрами жесткости, расположенными снаружи. Подвешивание второго класса обладает лучшими динамическими качествами, чем опорно-осевое, но требует усложнения конструкции ТЭД (якорь через прямозубую передачу и торсионный вал передает крутящий момент к резино-кордовой муфте). Такое подвешивание ТЭД применено на тепловозах 2ТЭ121 и 2ТЭ136.

Рис. 10.2. Опорно-рамное подвешивание 2-го класса:

1 – остов ТЭД; 2 – зубчатая муфта; 3 – якорь ТЭД; 4 – торсионный вал;

5 – пружинная подвеска; 6 – резино-кордовая муфта

При опорно-рамном подвешивании третьего класса ТЭД и тяговый редуктор опираются на раму тележки. Для обеспечения такого подвешивания на ось колесной пары устанавливается полый вал, а на него – через подшипники – зубчатое колесо (рис. 15.3). Для передачи крутящего момента с зубчатого колеса на колесную пару устанавливается тяговая муфта. Схема передачи крутящего момента следующая: шестерня – зубчатое колесо – кронштейн зубчатого колеса – тяговая муфта – поводок – резино-металлический шарнир – полый вал – тяговая муфта другого колесного центра.

Рис. 10.3. Опорно-рамное подвешивание 3-го класса: 1 – тяговый электродвигателей;

2 – полый вал; 3 – корпус подшипников; 4 – зубчатое колесо; 5 – резинометаллический шарнир; 6 – тяговая муфта; 7 – кронштейн зубчатого колеса; 8 – поводок

Данное подвешивание ТЭД имеет наилучшие динамические качества, но обладает значительной сложностью, что увеличивает расходы на ремонт. Подвешиванием 3-го класса оборудуются пассажирские локомотивы ТЭП70, ТЭП60, ЭП1.

Расчет нагрузки на ось колесной пары при работе ТЭД

В конструкции тележек тяговый электродвигатель может быть расположен за осью колесной пары и перед ней. На тепловозе 3ТЭ10М на передней тележке ТЭД имеют первое расположение, а на второй – второе. При расположении ТЭД за осью вертикальная составляющая давления на зуб колеса Р_З будет разгружать колесную пару, а при расположении перед осью – нагружать.

Величина дополнительной нагрузки определяется как

Δ Р = Р_З ± ,

где d – расстояние от оси якоря ТЭД до точки приложения реакции опоры; M_Р – реактивный момент; с – расстояние от оси колесной пары до оси якоря ТЭД; + при расположении ТЭД за осью колесной пары; – при расположении ТЭД перед осью колесной пары.

Разгрузка колесной пары снижает коэффициент сцепления, и следовательно, как силу тяги, что вызывает боксование колесной пары и снижает скорость движения. Для компенсации разгрузки колесной пары на некоторых локомотивах устанавливаются пневматические догружатели (тепловоз ТЭМ7).