Определение основных параметров тепловоза ТЭ-116 (стр. 4 из 5)
Две ступени возбуждения и гиперболическая зависимость напряжения от тока на зажимах тягового генератора обеспечивают изменение частоты вращения тягового электродвигателя в широком диапазоне. На тепловозе М62 применяется тяговый электродвигатель ЭД-118А, который в дальнейшем заменяется тяговым электродвигателем ЭД-125Б. Оба электродвигателя представляют собой четырехполюсную электрическую машину постоянного тока с последовательным возбуждением, одним свободным конусным концом вала, принудительной вентиляцией, обеспечивающей работу в пределах рабочих характеристик при окружающей температуре от +40 до - 50 °С. Якорь представляет собой вращающуюся часть электродвигателя и сконструирован с учетом воздействия на его узлы в эксплуатации высоких температур и значительных вибрационных и механических нагрузок. Якорь устанавливают в остове на подшипниках качения 8092417К1М со стороны коллектора и 8032330К2М (ЭД-118А) или 8032332Л1М (ЭД-125Б) со стороны привода, которые запрессовывают в подшипниковые щиты. Тяговый электродвигатель ЭД-118А имеет польстерную систему смазки моторно-осевого подшипника, ЭД-125Б — принудительную циркуляционную систему смазки моторно-осевых подшипников.
2.10.Колесная пара
Колесная пара предназначена:
1) Для передачи веса локомотива на ж.д. путь
2) Для направления движения локомотива по ж.д. колее.
3) Для образования силы тяги.
4) Для образования тормозных сил.
Колесная пара - наиболее важный узел ходовой части железнодорожного подвижного состава, обеспечивающий его взаимодействие с рельсовым путём. Колёса передают на рельсы статические и динамические нагрузки. Колёса локомотивов во взаимодействии с рельсами реализуют продольные, горизонтальные силы. Кроме того, направляя движение подвижного состава в рельсовой колее, колёса передают горизонтальные силы. С этим связана важная особенность ходовых частей железнодорожного подвижного состава, отличающая его от других видов наземного транспорта: колеса жестко связаны с осью в один вращающийся узел, называемый колесной парой. Локомотивные колесные пары в отличие от вагонных имеют устройства для тягового привода. Их оси по существу являются валами, передающими на колеса вращающий момент. На ось момент передаётся обычно через ступенчатую передачу. При цилиндрических зубчатых колесах колесная пара может иметь симметричный двухсторонний привод. Такую конструкцию имеют колесные пары ряда электровозов. На тепловозах из-за трудности размещения тяговых электродвигателей соответствующей мощностью применяются несимметричный односторонний привод. На тепловозах с гидропередачей и карданным приводом ведущих колесных пар зубчатое колесо укреплено ближе к середине оси. Колесные пары направляют движение локомотива по рельсовой колее, передают его вес на рельсы и, опираясь на них, участвуют в реализации силы тяги, создаваемой двигателем тепловозов, а так же тормозной силы. Колесные пары тепловозов вращаются в подшипниках букс, который связаны с рамой тележки.
Для уменьшения динамического воздействия тепловоза на путь и смягчения обратного действия - ударов на неровностях пути на оборудование тепловоза и локомотивную бригаду- рама опирается на буксы через упругие звенья, образующие так называемое рессорное подвешивание. Для облегчения прохождения тепловозами кривых участков пути их колесные пары объединяются в две тележки, которые могут поворачиваться относительно оси локомотива на некоторый угол. Этот угол невелик и не превышает для магистральных тепловозов 3-3,5 градуса (при минимальном радиусе кривых 125 м) и для маневровых и промышленных тепловозов-4-7 градусов (при минимальном радиусе от 80 до 40 м). База тележки в 2-3 раза меньше базы тепловоза (за которую в данном случае принимается расстояние между осями поворота тележек), поэтому в трехосных тележках необходимый разбег средней оси не превышает 14-15 мм. Современные магистральные тепловозы имеют тележечные экипажи.
Колесные пары тепловоза (рис. 10) воспринимают и передают на рельсы массу кузова и тележек со всем оборудованием, а также собственную массу с деталями, смонтированными непосредственно на колесных парах. Колесная пара является одним из ответственных узлов ходовой экипажной части, от состояния которой зависит безопасность движения поездов. Унифицированная колесная пара имеет ось, изготовляемую из осевой стали. На оси имеются: буксовые шейки для установки подшипников букс; предподступичкые части; подступичные части, на которые напрессовывают колесные центры и зубчатое колесо; шейки моторно-осевых подшипников; среднюю часть. Все переходы с одного диаметра оси на другой во избежание концентрации напряжений выполняют плавными переходными галтелями радиусом 20-60 мм.
Рис.10. Колёсная пара
1- фитильная набивка или польстер, 2- верхняя смазочная камера, 3- нижняя масляная камера, 4-бандаж; 5-колесный центр; б, 12, 16-лабиринтные кольца, 7- шестеренный масляный насос, 8-зубчатый венец; 9- ось; 10- вкладыши моторно-осевого подшипника; 1 1- тяговый электродвигатель; 13-зубчатый венец; 14-эластичный элемент; 15-боковой фланец; 17-ролик; 18-ступица; 19-упорный элемент.
Колесные центры унифицированной колесной пары изготовлены из стальной отливки и состоят из ступицы, обода и диска. Зубчатое колесо тягового привода насаживают на ось в нагретом состоянии до температуры ступицы не более 443 К (1 70° С) с натягом 0,16—0,22мм. Для предупреждения коррозии посадочных поверхностей их покрывают лаком марки ВД4-3 или ГЭН-150. Оси колесных пар под тяговые электродвигатели ЭД-118Б, ЭД-125Б с циркуляционной системой смазки осевого подшипника в средней части имеют утолщение для крепления венца зубчатого колеса привода насоса смазки. Шейки оси под осевые подшипники двигателей выполнены диаметром 210 мм вместо 215 мм для ЭД-118А. На выходах шеек напрессовывают лабиринтные кольца уплотнения циркуляционной системы смазки.
3. Выбор оборудования и его компоновка на тепловозе
Для определения весогабаритных характеристик основных узлов и оборудования следует ориентироваться на аналогичные параметры тепловоза прототипа.
Для выполнения развески используется схема расположения узлов и оборудования (рис. 11). Развеска позволяет определить положение центра тяжести верхнего строения тепловоза и распределение нагрузок по его тележкам и колёсным парам.
Таблица №1.
Весогабаритные характеристики основных узлов и оборудования секции тепловоза 2ТЭ116.
| № | Наименование узла или оборудования | ВесG, Кн | ПлечоL, м | МоментМ, кН | |||
| 1 | Кабина машиниста | 4 | 1,5 | 6 | |||
| 2 | Высоковольтная камера | 29 | 3,2 | 92,8 | |||
| 3 | Выпрямительная установка | 10 | 5,5 | 55 | |||
| 4 | Стартер генератор | 7,8 | 6,3 | 49,14 | |||
| 5 | Тяговый генератор | 58,8 | 6,5 | 382,2 | |||
| 6 | Рама тепловоза | 77,1 | 9,4 | 724,74 | |||
| 7 | Дизель | 217 | 9,4 | 2029,8 | |||
| 8 | Электродвигатель компрессора | 3 | 14,4 | 43,2 | |||
| 9 | Шахта холодильника | 50 | 17,4 | 970 | |||
| Итого | 453,7 | 4262,68 | |||||
,где ∑Mi – суммарный момент сил тяжести узлов и оборудования, входящих в верхнее строение тепловоза, кН*м;
∑Mi - вес верхнего строения тепловоза, кН;
Несовпадение центра тяжести Хцт и геометрического центра тяжести верхнего строения тепловоза ∆Х можно определить из выражения, мм
,где Хцт – центр тяжести тепловоза, м.
Х1цт=Lт/2
Х1цт=18,8/2=9,4 (м)
Определим равномерно ли распределена нагрузка на колёсные пары и рамы тележек локомотива. Для нагрузок на тележки используют уравнение статики. В соответствии со схемой сил, показанной на схеме для определения неравномерности распределения нагрузок по тележкам локомотива, уравнение проекций всех сил на вертикальную ось Zбудет иметь вид:
PA+PБ-∑Gi=0 (1)
Уравнение моментов этих относительно точки «О» имеет вид:
PA+PБ- ∑Gi*Xцт=0 (2),
где PA и PБ - реакции в мнимых опорах тележек, вызванные действием силы тяжести (веса) ∑Gi верхнего строения тепловоза, кН; La и Lб – расстояние от оси моментов Z до мнимых опор А (первой по ходу) и Б второй тележек, м.
Из уравнения (1):
РА=∑ Gi- PБ (3)
Подставим (3) в (2) и найдём из получившегося уравнения РБ:
Подставим РБ в уравнение 3, найдем РА:
РА=453,7-232,86=220,84(кН)
По нормам, применяемым при проектировании тепловоза, неравномерность распределения нагрузок ∆2П по колесным парам разных тележек не должна превышать
0,03. величину ∆2П определяем по следующей формуле, кН. 
где 2П1 – нагрузка от каждой из колёсных пар первой тележки, кН.