poster444

Рубрика "В помощь машинисту и ремонтнику"

Электровоз двойного питания ЭП10: особенности конструкции и электрических схем.

Высокая мощность тяговых двигателей позволяет развивать большую силу тяги во всем диапазоне скоростей вплоть до конструкционной. Локомотив способен водить пассажирские поезда, состоящие из 22 — 24 вагонов со скоростью до 160 км/ч.
Экипажная часть ранее созданных электровозов не удовлетворяет столь высоким требованиям, тем более с учетом, что она должна быть облегчена на 4 — 5 т, чтобы иметь возможность разместить дополнительное электрическое оборудование.
Специалисты ВЭлНИИ в содружестве с производственниками НЭВЗа разработали унифицированную экипажную часть шестиосного пассажирского электровоза с бесколлекторными тяговыми двигателями с конструкционными скоростями 160 — 180 км/ч, а в перспективе, после применения тягового привода III класса, — до 200 км/ч.
Тележки новой механической части с тяговым приводом III класса предусматривается использовать при создании четырехосных пассажирских локомотивов с конструкционной скоростью до 160 — 200 км/ч.
Экипажная часть имеет формулу ходовой части 20—20—20 и вписана в габарит подвижного состава 1Т ГОСТ-9238—83, Длина электровоза по осям автосцепок — 22500 мм, ширина кузова — 3100 мм. Допустимая номинальная нагрузка от колесных пар на рельсы — до 220 кН, сила тяги продолжительного режима из расчета на одну тяговую ось — до 52 кН.
Тележки новой экипажной части двухосные, бесчелюстные (рис. 1), рессорное подвешивание —двухступенчатое. Тележка состоит из колесной пары 3 с буксами и тяговым редуктором 5, системы буксового рессорного подвешивания 4, оснащенного гидродемпфером 2, рамы тележки 6, тягового двигателя 7, тор-мозной системы 1.
Диаметр ходовых колес по кругу катания при постройке составляет 1250 мм. На электровозах с конструкционной скоростью до 160 км/ч планируется применять бандажные колеса, на более скоростных — моноблочные цельнокатаные.
В тележке использованы осевые буксы с шейкой оси 160 мм. Конструкция буксы представлена на рис. 2. Она принципиально отличается от букс ранее выпущенных локомотивов. Ось колесной пары воспринимает нагрузку от массы через роликовые подшипники 3, 7, а осевые инерционные усилия — специальным шариковым подшипником 10. Для равномерного распределения осевых сил по шарикам наружное кольцо подшипника в корпусе буксы установлено упруго через резинометаллические кольца 9,11.
Работоспособность буксы проверена на пассажирских тепловозах Коломенского завода. Она удовлетворяет требованиям “Норм для расчета и оценки прочности несущих элементов, динамических качеств и воздействия на путь экипажной части локомотивов железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм".
В перспективе намечается коренная переделка букс электровозов. Вместо комплекта цилиндрических роликовых и шарикового подшипников планируется устанавливать блоки конических роликовых подшипников, собранных и отрегулированных на нужную величину радиального и осевого зазоров, заполненных консистентной смазкой и надежно уплотненных для исключения загрязнения и потерь этой смазки. Разработкой и освоением производства таких элементов занимаются несколько подшипниковых заводов, в том числе саратовский в содружестве с американской фирмой “Тимкен”.
Конструкция блока подшипников неразборная, необслуживаемая, сменяемая не раньше, чем придет время капитального ремонта КР-2.
Корпус буксы связан с рамой тележки с помощью буксовых тяг традиционной конструкции с уменьшенной поперечной жесткостью. Средний эксплуатационный поперечный ход рамы тележки относительно букс колесных пар — 4 — 5 мм, максимальный — до 9 мм.
Рама тележки — сварной конструкции, выполнена из листового проката низколегированных сталей. Боковины рамы и по-перечные брусья имеют коробчатое сечение. Рама соединяет в единый комплекс все узлы тележки и является одним из высоконагруженных и ответственных узлов. (В принципе, рама тележки включает в себя традиционные, отработанные в условиях производства НЭВЗа технические решения, поэтому более подробное описание не приводится.)
Отличительными узлами экипажной части локомотива ЭП10 в сравнении с другими электровозами являются тяговый привод с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей и системы связей тележек с кузовом.
Тяговый привод разрабатывали одновременно для электро-возов ЭП10 и ЭП1. Поэтому принципиально его варианты на этих машинах имеют одни и те же технические решения и отличаются друг от друга передаточным числом тяговых редукторов (соответственно 85:23 и 85:26) и централью зубчатой передачи. (Конструкция тягового привода подробно описана авторами этой статьи в журнале “Локомотив” № 9 за 1999 г.)
Опирание кузова на крайние тележки принципиально новое, с использованием пружин, работающих на сжатие и сдвиг. Общий вид системы опирания приведен на рис. 3. Кузов опирается на тележку через четыре пружинных блока, установленных на верхнем листе боковины рамы тележки. Конструкция блоков изображена на рис. 4. Пружина через фланец опирается на резинометаллические шайбы 11, которые, деформируясь под нагрузкой, обеспечивают ее равномерное распределение по длине опорного витка.
При проходе кривых, да и прямых, при любых смещениях торцов пружин относительно друг друга в горизонтальной плоскости они, прогибаясь, позволяют снизить деформацию витков пружин, а следовательно, уменьшить напряжения в витках пружин и жесткость системы подвешивания угловому повороту тележек относительно кузова. Это же обеспечивается при смещениях (относе) кузова относительно тележек в горизонтальной плоскости.
Значительное снижение жесткости системы опирания кузова на тележки поперечному сдвигу кузова относительно них при движении в прямых и угловому повороту при входе в кривые, движении в круговых кривых заметно улучшает динамические характеристики экипажа и устраняет его воздействия на путь.
Хорошие динамические качества экипажной части получены также за счет рационального размещения гидродемпферов. Наконец-то электровозостроители имеют возможность заказывать для своих разработок устройства с нужными параметрами и геометрическими размерами. Соответствующую конструкцию создали по техническим требованиям ВЭлНИИ специалисты ВНИИ точной механики (г. Санкт-Петербург) и ВНИТИ (г. Коломна).
Характеристика поперечной связи кузова с тележками формируется пружинами опор кузова и специальным пружинным противоотносным устройством. Жесткость системы поперечной связи кузова с тележкой не выше жесткости маятниковой подвески с приведенной длиной 500 мм. Установка горизонтальных гидродемпферов на уровне нижнего несущего пояса кузова неохватывающего типа и подбор их характеристик обеспечили хорошую горизонтальную динамику нового экипажа. Этому способствует также установка горизонтальных и антивилятельных гидродемпферов, которые препятствуют развитию виляния тележек при высоких скоростях движения.
Опирание кузова на среднюю тележку на электровозе ЭП10 выполнено аналогично опиранию кузова на среднюю тележку электровоза ЭП1. Схема опирания кузова на среднюю тележку приведена на рис. 5, а опоры —на рис. 6.
Система подвешивания компенсирует горизонтальное поперечное перемещение средней тележки относительно продольной оси кузова до 170 —180 мм.
Расчетные характеристики проверены экспериментально на натурной опытной механической части. Испытания проводили летом 1998 г. на участках Минеральные Воды — Невинномысск и Минеральные Воды — Кисловодск Северо-Кавказской дороги. Характеристики механической части измеряли в прямых при скоростях движения до 140 км/ч и в кривых радиусом 300 — 650 м до скоростей, ограниченных непогашенным ускорением 0,7 м/с2. Динамические характеристики при всех скоростях движения укладываются в заданные нормативы.
В продольном направлении тележки с кузовом соединены цельной низко расположенной тягой. Исключение промежуточных звеньев системы продольной связи и установка цельной связи стали возможными после применения бесколлекторных тяговых двигателей, имеющих при большей мощности значительно меньший диаметр. Установка цельной тяги дала ряд преимуществ по сравнению с ранее разработанной конструкцией.
Так, значительно уменьшены силы подергивания за счет исключения вредных кинематических связей при извилистом движении тележек. Значительно снижены силы в тягах при галопировании кузова, уменьшены силы при колебаниях галопирования тележек. Это, как и новая система опирания кузова на тележки, благоприятно сказалось на динамических характеристиках экипажа. Кроме того, уменьшено число комплектующих деталей, число обслуживаемых шарниров. Упругие упоры на буферном брусе и шарнирные узлы в тягах приняты типовыми —как на электровозах ВЛ65 и ЭП1.
Рычажная тормозная система 1 (см. рис. 1) выполнена индивидуальной на каждое колесо с двусторонним нажатием тормозных колодок. В связи с высокими скоростями движения на локомотиве применены две ступени давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах, обеспечивающие остановку одиночно следующего электровоза по прямому горизонтальному пути через 1150 м при начальной скорости 140 км/ч.
На высоких скоростях (от 60 до 160 км/ч) в тормозные цилиндры подается сжатый воздух под давлением 0,66 МПа (6,5 кгс/см2), при котором сила нажатия колодки на бандаж составляет 65 кН на каждую колодку, или около 260 кН из расчета на колесную пару.
При скорости движения меньше 55 км/ч давление в тормозных цилиндрах понижается до 0,4 МПа (3,9 кгс/см2), а суммарная сила нажатия колодок на бандажи одной колесной пары — до 150 кН.
При таком интенсивном торможении возможно образование закалочных трещин на поверхности гребня бандажа. Поэтому в тормозной системе нового локомотива применены чугунные безгребневые колодки. Для обеспечения большего срока службы в цилиндрах тормозной системы применены валики из ст. 45 с поверхностной закалкой ТВЧ и марганцовистые втулки.
(Продолжение следует)

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin