Изменения

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные узлы локомотивов|Основные узлы локомотивов}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные узлы локомотивов|Основные узлы локомотивов}}

Тележки [[тепловоз]]ов являются их ходовыми частями. Они передают вертикальные нагрузки от веса [[кузов]]а и рамы тепловоза с установленным на ней силовым и вспомогательным оборудованием на рельсы, создают во взаимодействии с рельсами тяговые и тормозные силы, направляют движение тепловоза в [[рельсовая колея|рельсовой колее]], передавая на раму тепловоза поперечные усилия от [[рельсовый путь|рельсового пути]].

Тележки [[тепловоз]]ов являются их ходовыми частями. Они передают вертикальные нагрузки от веса [[кузов]]а и рамы тепловоза с установленным на ней силовым и вспомогательным оборудованием на рельсы, создают во взаимодействии с рельсами тяговые и тормозные силы, направляют движение тепловоза в [[рельсовая колея|рельсовой колее]], передавая на раму тепловоза поперечные усилия от [[рельсовый путь|рельсового пути]].

__TOC__

__TOC__

== Назначение и общее устройство  ==

== Назначение и общее устройство  ==

[[Файл:Тележка тепловоза 2ТЭ10М.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10М]]

[[Файл:Тележка тепловоза 2ТЭ10М.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10М]]

Тележка — крупный узел тепловоза. Она объединяет в одно целое, в единый комплекс [[Колёсная_пара_тепловоза|колесные пары]], буксы, тяговые электродвигатели и их тяговые редукторы. Все эти узлы тепловоза, а также рессорное подвешивание являются ее частями. Объединены они в одно целое рамой тележки. Рама тележки не только связывает вместе отдельные узлы ходовых частей, но и связывает их с рамой тепловоза, обеспечивая в то же время возможность поворота тележки относительно рамы тепловоза. Конструкция тележки и в особенности ее рамы зависит от способа передачи нагрузок и исполнения опорных устройств.

Тележка — крупный узел тепловоза. Она объединяет в одно целое, в единый комплекс:

*[[Колёсная_пара_тепловоза|колесные пары]],  

*[[буксовые узлы|буксы]],  

*[[тяговые электродвигатели]]

*тяговые редукторы

*[[рессорное подвешивание]].

Объединены они в одно целое  

*рамой тележки.  

 

Рама тележки не только связывает вместе отдельные узлы ходовых частей, но и связывает их с рамой тепловоза, обеспечивая в то же время возможность поворота тележки относительно рамы тепловоза. Конструкция тележки и в особенности ее рамы зависит от способа передачи нагрузок и исполнения опорных устройств.

Так как силовая установка находится в кузове на главной раме, а ведущие колесные пары размещены в тележках, необходимость их поворота значительно затрудняет как передачу вертикальных нагрузок, так и передачу энергии от дизеля к колесным парам.

Так как силовая установка находится в кузове на главной раме, а ведущие колесные пары размещены в тележках, необходимость их поворота значительно затрудняет как передачу вертикальных нагрузок, так и передачу энергии от дизеля к колесным парам.

Связь кузова (или рамы) тепловоза с рамой тележки должна обеспечивать передачу сил по всем осям координат: вертикальных сил по оси z, горизонтальных продольных сил по оси х, горизонтальных поперечных сил по оси у при одновременной возможности относительного поворота (вокруг оси д) и передачи энергии. Вес всего оборудования тепловоза, размещенного в кузове, включая и главную раму, должен быть равномерно распределен между обеими тележками, иначе нагрузки от отдельных осей на рельсы могут быть неодинаковыми. Кроме того, связи кузова с тележками должны ограничивать возможности поворота (колебаний) кузова относительно осей х и у. В систему этих связей должны входить так называемые возвращающие устройства, способствующие возвращению тележек (после поворота в кривых) в положение, при котором продольные оси рам тепловоза и тележек совпадают, а также препятствующие самопроизвольным виляниям тележки.

Связь кузова (или рамы) тепловоза с рамой тележки должна обеспечивать передачу сил по всем осям координат: вертикальных сил по оси z, горизонтальных продольных сил по оси х, горизонтальных поперечных сил по оси у при одновременной возможности относительного поворота (вокруг оси д) и передачи энергии. Вес всего оборудования тепловоза, размещенного в кузове, включая и главную раму, должен быть равномерно распределен между обеими тележками, иначе нагрузки от отдельных осей на рельсы могут быть неодинаковыми. Кроме того, связи кузова с тележками должны ограничивать возможности поворота (колебаний) кузова относительно осей х и у. В систему этих связей должны входить так называемые возвращающие устройства, способствующие возвращению тележек (после поворота в кривых) в положение, при котором продольные оси рам тепловоза и тележек совпадают, а также препятствующие самопроизвольным виляниям тележки.

Наиболее распространены следующие основные схемы опирания рамы (и всего надтележечного строения тепловоза) на тележки.

Наиболее распространены следующие основные схемы опирания рамы (и всего надтележечного строения тепловоза) на тележки:

[[Файл:Схемы связей.jpg|400px|thumb|right|Схемы связей рамы тепловоза с тележками]]

[[Файл:Схемы связей.jpg|400px|thumb|right|Схемы связей рамы тепловоза с тележками]]

[[Файл:Тележка челюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная челюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10Л): 1— рама; 2—тормозной цилиндр; 3—опора; 4—балансир; 5—листовая рессора; 6—букса средней оси; 7—пружина, 8- подвеска рессоры; 9—струнка; 10 — колесная пара; 11—букса крайней оси (с упругим упором); 12—песочная труба; 13—тяговый электродвигатель]]

[[Файл:Тележка челюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная челюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10Л): 1— рама; 2—тормозной цилиндр; 3—опора; 4—балансир; 5—листовая рессора; 6—букса средней оси; 7—пружина, 8- подвеска рессоры; 9—струнка; 10 — колесная пара; 11—букса крайней оси (с упругим упором); 12—песочная труба; 13—тяговый электродвигатель]]

[[Файл:Тележка бесчелюстная.jpg|450px|thumb|right|Рис. 11.24. Трехосная бесчелюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10В):

[[Файл:Тележка бесчелюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная бесчелюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10В): 1—рама; 2—кожух тягового редуктора; 3— тяговый электродвигатель; 4— песочная труба; 5— букса крайней оси; 6—гаситель колебаний; 7—опора; 8—колесная пара; 9—шкворневая балка; 10—пружина; 11— букса средней оси; 12—поводок буксы; 13—тормозной цилиндр; 14—кронштейн подвески тягового электродвигателя; 15— подпятник шкворня]]

1—рама; 2—кожух тягового редуктора; 3— тяговый электродвигатель; 4— песочная труба; 5— букса крайней оси; 6—гаситель колебаний; 7—опора; 8—колесная лара; 9—шкворневая балка; 10—пружина; 11— букса средней оси; 12—поводок буксы; 13—тормозной цилиндр; 14—кронштейн подвески тягового электродвигателя; 15— подпятник шкворня]]

Тележки тепловозов конструктивно различаются в зависимости от типа передачи, числа осей, способа передачи вращающего момента от двигателя на колесные пары. Кроме того, конструкция тележки и ее рамы зависит от способа передачи нагрузки от кузова. Тележки могут быть двух-, трех- и четырехосными.

Тележки тепловозов конструктивно различаются в зависимости от типа передачи, числа осей, способа передачи вращающего момента от двигателя на колесные пары. Кроме того, конструкция тележки и ее рамы зависит от способа передачи нагрузки от кузова. Тележки могут быть двух-, трех- и четырехосными.

===Тележки с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей===  

===Тележки с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей===  

'''Трехосная челюстная тележка''' такого типа (рис. 11.23) с небольшими конструктивными различиями применяется на многих грузовых и маневровых тепловозах с электрической передачей. Три колесные пары 10 своими буксами 6 м 11 установлены в челюсти рамы 1 тележки. Челюсти снизу стянуты струнками 9. Все колесные пары имеют поперечный разбег относительно рамы тележки.

'''Трехосная челюстная тележка''' такого типа с небольшими конструктивными различиями применяется на многих грузовых и маневровых тепловозах с электрической передачей. Три колесные пары 10 своими буксами 6 м 11 установлены в челюсти рамы 1 тележки. Челюсти снизу стянуты струнками 9. Все колесные пары имеют поперечный разбег относительно рамы тележки.

Вертикальная нагрузка от рамы тепловоза передается на тележку через четыре опоры 3, размещенные по окружности диаметром 2730 мм вокруг шкворня. Шкворень рамы, входящий в гнездо подпятника шкворневой балки, передает только горизонтальные силы (тяговые, тормозные, инерционные).

Вертикальная нагрузка от рамы тепловоза передается на тележку через четыре опоры 3, размещенные по окружности диаметром 2730 мм вокруг шкворня. Шкворень рамы, входящий в гнездо подпятника шкворневой балки, передает только горизонтальные силы (тяговые, тормозные, инерционные).

Опоры 3, помимо передачи вертикальной нагрузки на тележку, используются для ограничения колебаний кузова и тележки в горизонтальной плоскости. Поэтому опора включает в себя и возвращающее устройство роликового типа.

Опоры 3, помимо передачи вертикальной нагрузки на тележку, используются для ограничения колебаний кузова и тележки в горизонтальной плоскости. Поэтому опора включает в себя и возвращающее устройство роликового типа.

'''Трехосная бесчелюстная тележка''' (рис. 11.24), помимо конструкции буксового узла, отличается односторонним расположением тяговых электродвигателей 3: все они размещены по одну сторону от своих колесных пар 8 («гуськом») — к центру секции. Такое расположение двигателей уменьшает разгрузку отдельных осей и улучшает использование сцепного веса тепловоза. Подпятник шкворня 15 имеет возможность поперечного смещения относительно шкворневой балки 9.

'''Трехосная бесчелюстная тележка''', помимо конструкции буксового узла, отличается односторонним расположением тяговых электродвигателей 3: все они размещены по одну сторону от своих колесных пар 8 («гуськом») — к центру секции. Такое расположение двигателей уменьшает разгрузку отдельных осей и улучшает использование сцепного веса тепловоза. Подпятник шкворня 15 имеет возможность поперечного смещения относительно шкворневой балки 9.

Буксы 5 и 11 связаны с рамой тележки поводками 12, которые передают горизонтальные силы. Вертикальная нагрузка передается на каждую буксу через два комплекта пружин 10.

Буксы 5 и 11 связаны с рамой тележки поводками 12, которые передают горизонтальные силы. Вертикальная нагрузка передается на каждую буксу через два комплекта пружин 10.

===Типы упругих элементов===  

===Типы упругих элементов===  

В качестве устройств, обладающих упругими свойствами, в конструкции упругого подвешивания можно при-менять листовые рессоры, винтовые пружины, пневматические и резиновые элементы.

В качестве устройств, обладающих упругими свойствами, в конструкции упругого подвешивания можно применять листовые рессоры, винтовые пружины, пневматические и резиновые элементы.

 

Применение листовых рессор, представляющих собой набор стальных полос (листов), способствует гашению колебаний. Трение между листами в листовых рессорах поглощает энергию колебаний и приводит к их затуханию. Однако листовые рессоры из-за наличия этого трения практически нечувствительны к малым (по величине или амплитуде колебаний) возмущениям. Если эти нагрузки не превышают по величине силы внутреннего трения, то рессоры передают их жестко.

Применение листовых рессор, представляющих собой набор стальных полос (листов), способствует гашению колебаний. Трение между листами в листовых рессорах поглощает энергию колебаний и приводит к их затуханию. Однако листовые рессоры из-за наличия этого трения практически нечувствительны к малым (по величине или амплитуде колебаний) возмущениям. Если эти нагрузки не превышают по величине силы внутреннего трения, то рессоры передают их жестко.

Пружины деформируются прямо пропорционально нагрузке и не имеют внутреннего трения. Вследствие этого колебания в пружинном подвешивании гасятся очень медленно. Поэтому в конструкциях упругого подвешивания одновременно с пружинами применяют дополнительные упругие элементы, ускоряющие затухание колебаний. Такими элементами могут быть резиновые или резинометаллические амортизаторы. Однако их поглощающая (демпфирующая) способность недостаточна.  

Пружины деформируются прямо пропорционально нагрузке и не имеют внутреннего трения. Вследствие этого колебания в пружинном подвешивании гасятся очень медленно. Поэтому в конструкциях упругого подвешивания одновременно с пружинами применяют дополнительные упругие элементы, ускоряющие затухание колебаний. Такими элементами могут быть резиновые или резинометаллические амортизаторы. Однако их поглощающая (демпфирующая) способность недостаточна.  

===Характеристики упругих элементов.===  

===Характеристики упругих элементов.===  

Главными параметрами упругих элементов в отдельности и рессорного подвешивания в целом являются прогиб и жесткость.

Главными параметрами упругих элементов в отдельности и рессорного подвешивания в целом являются прогиб и жесткость.

 

Прогибом f рессоры (или пружины) называется величина её деформации (по высоте) под действием приложенной нагрузки. Прогиб рессорного элемента (или подвешивания в целом) под действием веса расположенных над ним узлов локомотива в неподвижном (статическом) состоянии называется статическим — f_ст. В настоящее время считается, что рессорное подвешивание грузовых тепловозов должно иметь статический прогиб порядка 100—120 мм, пассажирских — 160—180 мм. т. е. численно должно примерно соответствовать конструкционной скорости тепловоза в км/ч. Прогиб рессорных элементов в рабочем диапазоне нагрузок прямо пропорционален величине вертикальной нагрузки Р.

Прогибом f рессоры (или пружины) называется величина её деформации (по высоте) под действием приложенной нагрузки. Прогиб рессорного элемента (или подвешивания в целом) под действием веса расположенных над ним узлов локомотива в неподвижном (статическом) состоянии называется статическим — f_ст. В настоящее время считается, что рессорное подвешивание грузовых тепловозов должно иметь статический прогиб порядка 100—120 мм, пассажирских — 160—180 мм. т. е. численно должно примерно соответствовать конструкционной скорости тепловоза в км/ч. Прогиб рессорных элементов в рабочем диапазоне нагрузок прямо пропорционален величине вертикальной нагрузки Р.

Очевидно, что прогиб системы равен сумме прогибов ее элементов f =  f₁+ f₂ + f₃,. Тогда

Очевидно, что прогиб системы равен сумме прогибов ее элементов f =  f₁+ f₂ + f₃,. Тогда

 

Ясно, что нагрузки, действующие на отдельные пружины, равны между собой и равны нагрузке Р, приложенной к системе  

Ясно, что нагрузки, действующие на отдельные пружины, равны меж¬ду собой и равны нагрузке Р, приложенной к системе  

(Р₁ = Р₂=Р₃ =  Р).  

(Р₁ = Р₂=Р₃ =  Р).  

г = г₁+г₂+г₃.

г = г₁+г₂+г₃.

'''Таким образом, при последовательном нагружении упругих элементов гибкость системы равна сумме гибкостей этих элементов.'''

'''Таким образом, при последовательном нагружении упругих элементов гибкость системы равна сумме гибкостей этих элементов.'''

===Жесткость рессорного подвешивания===  

===Жесткость рессорного подвешивания===  

В систему рессорного подвешивания могут входить и параллельно, и последовательно нагруженные упругие элементы. Для определения общей жесткости всей системы в этих случаях необходимо сначала заменить все группы последовательно работающих элементов ус¬ловными (эквивалентными) рессорами и определить их эквивалентные жесткости по формуле (11.2). Затем, когда останется сис¬тема параллельно работающих элементов, определить их суммарную жесткость (по формуле (11.1)1, которая и будет жесткостью всей системы.

В систему рессорного подвешивания могут входить и параллельно, и последовательно нагруженные упругие элементы. Для определения общей жесткости всей системы в этих случаях необходимо сначала заменить все группы последовательно работающих элементов условными (эквивалентными) рессорами и определить их эквивалентные жесткости l/ж = 1/ж₁ + 1/ж₂+ 1/ж₃.  

Однако можно подойти к решению этой задачи проще, исходя их условия равенства работ: работа деформации системы упругих элементов равна сумме работ деформации ее элементов:

 

Затем, когда останется система параллельно работающих элементов, определить их суммарную жесткость ж=ж₁+ж₂+Ж₃ , которая и будет жесткостью всей системы.

2 " 2 ’

 

Если в равенстве заменить прогибы через отношения нагрузок к жесткостям (/яв—; , Р‘у

воспринимаемые отдельными элементами, и их жесткости ж_i.

/,»= —), то получим

 

[[Файл:Рессорное подвеш 3х-сной тележки.jpg|400px|thumb|right|Рессорное подвешивание трехосной тележки]]

Средний комплект состоит из восьмилистовой рессоры 9 и двух цилиндрических пружин 4. Пружины и рессора связаны в единый узел при помощи валика 2, проходящего через отверстия в проушинах опоры 3 и хомута 8. Чтобы предохранить проушины от износа, в их отверстия запрессованы стальные втулки 1.

Нагрузки в этой системе распределяются следующим образом (рис. 11.32): на средние комплекты приходится по одной трети вертикальной нагрузки на точку подвешивания, на концевые — по одной шестой.

Таким образом, Δ_cр=1/3; Δ_k=1/6.

 

 

Определим жесткость системы (точки) ж_тп, обозначив жесткость ее элементов листовых рессор, пружин и резиновых амортизаторов соответственно ж_л, ж_пр и ж_р.

Тогда Δ_л= 1/3; Δ_пр= 1/6; Δ_р=1/6;

   

   

Разделив обе стороны уравнения на Р~ и введя обозначения А, = Р,/Р, получим

Если принять ж_л = 1,75 кН/мм, ж_пр = 1,0 кН/мм и ж_ср=10,0 кН/мм, получим ж_тп = 3,4 кН/мм.  

<1,л)

Таким образом, для определения жесткости системы необходимо знать доли общей нагрузки А,, воспринимаемые отдельными элементами, и их жесткости ж,-.

пользуясь формулами (11.1} и (11.2). Так. если рессоры работают последовательно, Д, = 1 и из формулы (11.4) получается фор¬мула (11.2).

Рессорное подвешивание челюст¬ных тележек тепловозов 2ТЭ10Л, ТЭЗ и т. д. (см. рис. 11.31) включа¬ет в себя два средних и два концевых рессорных комплекта, а также балан¬сиры 11 и подвески 12, связываю¬щие эти комплекты в единую систе¬му.

Средний комплект состоит из вось-милистовой рессоры 9 и двух цилин-дрических пружин 4. Пружины и рес-сора связаны в единый узел при по-мощи валика 2, проходящего через отверстия в проушинах опоры 3 и хомута 8. Чтобы предохранить про-ушины от износа, в их отверстия запрессованы стальные втулки /.

Концевой комплект состоит из ци-линдрической пружины 4, подвески 13, валика 14, резиновой шайбы 5, тарелки 7 и подкладки 17, зафик¬сированных гайкой 16 и штифтом 15. Пружина та же, что и для средне¬го комплекта (из прутковой стали 60С2 диаметром 40 мм).

Нагрузки в этой системе распределяются следующим образом (рис. 11.32): на средние комплекты приходится по одной трети верти-кальной нагрузки на точку подвешивания, на концевые — по одной шестой.

Таким образом, ДСр=1/3; Дк“1/6.

Если принять ж„ = 1,75 кН/мм, ж„р = = 1,0 кН/мм н лср=10,0 кН/мм, получим лсГР = 3,4 кН/мм. Жесткость подвешивания тележки ж,„ = 2ж1„. жесткость подвешивания тепловоза = 2жг,.., = 4>с1Л= 13,6 кН/мм.

Жесткость подвешивания тележки ж_тел = 2ж_тел, жесткость подвешивания тепловоза ж_тепл= 2ж_тел= 4ж_тп= 13,6 кН/мм.

===Индивидуальное, несбалансированное подвешивание===

====Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек====

[[Файл:Тележка 2ТЭ10В.jpg|450px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]

[[Файл:Тележка 2ТЭ10В.jpg|450px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]

Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек, тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116 (см. рис. 11.24) является индивидуальным, несбалансирован-ным. Рессорные комплекты всех букс, состоящие каждый из трех концентричных пружин, работают параллельно. Если обозначить через жк — жесткость одного пружинного комплекта буксы, то для буксы — точки подвешивания—ЛСТП = 2ЛСК> для тележки яс1м=12лсх, для тепло¬возов ЙСтепл = 24Жк.

Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек, тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116 является индивидуальным, несбалансированным. Рессорные комплекты всех букс, состоящие каждый из трех концентричных пружин, работают параллельно.  

Индивидуальное рессорное подве-шивание примерно в 3 раза легче сбалансированной системы, в ней от-сутствуют изнашиваемые шарниры (24 точки смазывания на тележку). Однако индивидуальная система тре¬бует тщательного подбора пружин по размерам и жесткости.

 

Если обозначить через ж_к — жесткость одного пружинного комплекта буксы, то для буксы — точки подвешивания — ж_тп = 2ж_к для тележки ж_тел = 12ж_к, для тепловозов ж_тепл = 24ж_к,.

 

Индивидуальное рессорное подвешивание примерно в 3 раза легче сбалансированной системы, в ней отсутствуют изнашиваемые шарниры (24 точки смазывания на тележку). Однако индивидуальная система требует тщательного подбора пружин по размерам и жесткости.

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]