Экипажная часть электровоза ЭП2К
И.А. ОСИНЦЕВ,
преподаватель Тайгинского подразделения Западно-Сибирского учебного центра профессиональных квалификаций
ТЕЛЕЖКА
Тележка электровоза ЭП2К (рис. 1) — трехосная с индивидуальным приводом колесных пар, опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей и редукторов с гидравлическими гасителями колебаний первой и второй ступеней рессорного подвешивания. Тележка имеет сварную раму, связанную с колесными парами посредством установки между ней и буксами поводков, механизмом передачи силы тяги от тележки к кузову, возвращающим устройством, рычажной передачи тормоза. Рама тележки предназначена для передачи тяговых и тормозных усилий, распределения вертикальной нагрузки между отдельными колесными парами, расположения оборудования и правильной установки колесных пар.
Передача тяговых усилий осуществляется следующим образом. С вала якоря тягового двигателя через зубчатую передачу усилие передается через эластичную муфту на полый вал, от которого через съемную муфту и четыре диаметрально противоположных пальца — непосредственно на колесную пару, а затем на корпус буксы. От корпуса буксы усилие передается через буксовые поводки на кронштейны продольных балок рамы тележки 1, далее через торцевые кронштейны задней концевой балки на реактивные тяги параллело-граммного механизма коробки шарового шарнира шкворня, а затем через шкворни — на раму кузова и автосцепное устройство.
Передача тормозных усилий осуществляется аналогично, только реализация происходит от места контакта бандажа колесной пары с тормозной колодкой.
Рама тележки (рис. 2) состоит из двух боковин продольных балок 5, б, соединенных между собой двумя средними балками 2, 3, передней 1 и задней 4 концевыми балками. Боковины имеют коробчатое сечение и сварены из листовой стали с использованием литых деталей. Средние и концевые балки изготовлены из труб с приваренными к ним литыми кронштейнами для установки кронштейнов подвешивания тяговых двигателей, возвращающего устройства, кронштейнов крепления горизонтальных гидроамортизаторов, кронштейнов под горизонтальные упоры и кронштейнов тормозных подвесок.
Вертикальные листы продольных боковин балок 5, б связаны между собой стаканами для крепления вертикальных гидравлических амортизаторов и кронштейнов установки тормозных цилиндров, трубами в местах установки кронштейнов под буксовые демпферы и валиками тяг тормозной рычажной передачи 7 — 10, а также вставками для размещения в них балансиров рычажной передачи тормоза, проходящих через боковину.
Нижний пояс боковин выполнен из листовой стали и литых поводковых скоб. Скобы имеют клиновые пазы для присоединения буксовых поводков. Две скобы каждой боковины имеют платики для установки опор под пружины рессорного подвешивания первой ступени.
На концах боковин приварены литые детали — уголок и скоба-уголок. Они являются базами для установки концевых балок рамы тележки. Скоба-уголок, расположенная с заднего края боковины, имеет клиновые пазы для присоединения буксовых поводков, клиновые пазы для присоединения продольных тяг механизма передачи силы тяги и платики для установки опоры под пружины рессорного подвешивания первой ступени.
КОЛЕСНАЯ ПАРА
Колесная пара (рис. 3) предназначена для реализации тяговых и тормозных усилий через коэффициент сцепления колеса с рельсом и направления движения электровоза по рельсовой колее. Она состоит из оси 4, колесных центров 1 с бандажами 2 и полого вала 3. На полый вал установлена опора подшипников.
Опора подшипников (рис. 4) состоит из опоры 1, на которой установлены заднее упорное кольцо 3, роликовые подшипники 12, разделенные наружным дистанционным кольцом 5 и внутренним дистанционным кольцом б. Подшипники, в свою очередь, закрываются наружным лабиринтным уплотнительным кольцом 9. Крепление наружного уплотнительного лабиринтного кольца производится болтами со стопорными шайбами.
На подшипниках вращается ступица 2 с лабиринтным кольцом 8, проставочным кольцом и внутренней крышкой, закрепленной болтами со стопорными шайбами. Ступица относительно опоры имеет осевой люфт в подшипниках в пределах 0,25 — 0,35 мм, который обеспечивается за счет обработки наружного 5 и внутреннего б дистанционных колец. На фланце ступицы 2 болтами с гайками, стопорными планками и штифтами, установленными с натягом 0,25 мм, закреплено проставочное кольцо, на котором, в свою очередь, при-зонными болтами с гайками закреплен зубчатый венец.
Зубчатый венец выполняется поковкой из стали марки Ст55 с последующей механической обработкой на специализированном токарном станке, после чего на поверхности зубчатого венца нарезаются 93 зуба, подверженные закалке токами высокой частоты на глубину 2,5 — 3 мм.
Добавление смазки в подшипники производится через канал, закрытый пробкой 10. Конструкция подшипникового узла ведомого зубчатого колеса позволяет произвести его частичную разборку для ревизии подшипников без расформирования колесной пары.
Бандаж является той частью колеса, которая непосредственно взаимодействует с верхним строением пути — рельсом. На небольшую контактную поверхность бандажа действуют большие силы (от доли массы электровоза, сила сцепления), поэтому бандаж воспринимает динамические нагрузки, а при проскальзывании подвергается повышенному износу. В связи с этим материал бандажа должен обладать высокой прочностью, чтобы сопротивляться износу и смятию, и быть достаточно вязким, чтобы выдерживать ударные нагрузки.
В то же время должна иметься возможность обработки бандажа на колесно-токарных станках, так как после достижения установленных норм износа (проката) необходимо восстанавливать его профиль. Бандаж устанавливается на колесный центр в предварительно разогретом состоянии до температуры 250 — 320 °C с натягом 1,7 мм на каждый метр длины окружности бандажа и фиксируется стопорным кольцом. При этом расстояние между сведенными концами стопорного кольца должно быть не более 2 мм. Необходимые свойства бандажная сталь получает при введении легирующих добавок и специальной термообработки.
Бандажи отечественных электровозов изготавливают из стали марки 60 со следующим химическим составом (в процентах): С — 0,50 ... 0,65; Мп — 0,60 ... 0,90; Si — 0,15 ... 0,35; Р и S — каждого не более 0,05.
БУКСОВЫЙ УЗЕЛ
Буксовый узел предназначен для передачи тяговых и тормозных усилий, передачи вертикальной нагрузки, обеспечения свободы перемещения колесной пары и хранения смазки.
Буксы электровоза ЭП2К (рис. 5) — поводковые с подшипниками качения. Для восприятия вертикальных нагрузок в буксах крайних осей (рис. 6) применены два цилиндрических подшипника 30-32532Л1М, а для восприятия осевых сил — по одному шариковому подшипнику 80-232Л1.
Буксы средних осей (см. рис. 5) шариковых подшипников не имеют, а конструкция роликовых подшипников 30.152.532Л1М допускает свободный разбег колесной пары ±14 мм для прохода кривых, так как база трехосной тележки электровоза очень большая. На пред-подступичную часть оси в предварительно разогретом состоянии до температуры 150 °C устанавливают с натягом 0,145 — 0,147 мм лабиринтное кольцо 3. После остывания лабиринт заполняют смазкой. Затем на лабиринтное кольцо надвигают заднюю крышку корпуса буксы 4 до тех пор, пока лабиринты не выйдут друг за друга. После этого на ось колесной пары устанавливают внутренние кольца подшипников, разделенные малым дистанционным кольцом с натягом 0,04 — 0,06 мм в предварительно разогретом состоянии в масляной ванне до температуры 120 °C. После этого в корпус буксы по скользящей посадке с зазором 0,07 — 0,09 мм заводят наружные кольца подшипников 7 с расположенными в них сепараторами с роликами, разделенными между собой большим дистанционным кольцом 9.
Затем корпус буксы заводят на ось и производят крепление с задней крышкой. Далее надвигают упорное кольцо, совместно с проставочным кольцом 10 наворачивают корончатую гайку 6, положение которой фиксируется стопорным диском 13 (с датчиком угла поворота 11 или без него). Внутрь корпуса буксы закладывается 3,5 кг смазки «Буксол» (на 2/3 корпус буксы должен быть заполнен смазкой). По окончании сборки устанавливается передняя крышка 5 корпуса буксы, на которой имеется торцевая крышка для осмотра состояния буксы.
На крышках букс крайних осей установлены токоотводящие устройства. Крышки букс крайних и средних осей имеют прилитые кронштейны, на которые устанавливаются буксовые демпферы. Буксы с токоотводящим устройством (см. рис. б) имеют дополнительное лабиринтное уплотнение со стороны, противоположной колесному центру.
Токоотводящее устройстово служит для обеспечения отвода электрического тока от буксовых подшипников электровоза (во избежание электроэрозии буксовых подшипников) к рельсам железнодорожного полотна, который передается по кабелю к корпусу, с которого поступает на щеткодержатели 14 и через угольно-металлические щетки, находящиеся внутри щеткодержателей, передается на переднее лабиринтное кольцо 5, а с него на диск 6 (являющийся элементом наружного лабиринтного уплотнения) и далее через втулки 23, шайбы 24 — на ось колесной пары и по
кольцу 21 — на колесный центр. В процессе эксплуатации необходим контроль величины износа щеток.
Минимальная высота щеток допускается в эксплуатации 23 мм. Щетки выполняются медно-графитовыми из материала ЭГ-2А. Контролируется высота щеток при снятом корпусе токоотводящего устройства 9 специальным указателем износа щетки 8ТН.441.073 через отверстие в торце щеткодержателя. В качестве смазки в буксовых узлах используется «Буксол» ТУ 0254-107-01124328-01. Смазку добавляют через отверстие в корпусе буксы, закрытое пробкой.
Буксовые поводки (рис. 7) передают тяговые и тормозные усилия за счет деформации резиновых втулок резинометаллических сай-лент-блоков без внешнего и внутреннего трения от колесной пары и удерживают ее в определенном положении относительно рамы тележки, а также смягчают удары, передаваемые с пути на надрессорное строение. Благодаря деформации резиновых амортизаторов поводки допускают упругие поперечные и вертикальные перемещения букс относительно рам тележек.
Буксовый поводок состоит из длинного амортизатора поводка 1, короткого амортизатора поводка 2, торцевого амортизатора 3, корпуса поводка 4, штифтов 5, проставочной втулки 6. Амортизаторы запрессованы в корпусе поводка, а торцевые амортизаторы — на валики. Установка буксовых поводков показана на рис. 8.
ПОДВЕСКА ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Подвеска тяговых двигателей предназначена для придания тяговому двигателю жесткой точки опоры. Колесно-моторные блоки (рис. 9, 10) имеют опорно-рамное подвешивание тяговых электродвигателей (ТЭД). Через кронштейны, прилитые к корпусам ТЭД, и кронштейны 1 — 3, закрепленные болтами 4 через втулки 26 на опоре подшипников, которая жестко крепится к остову тягового двигателя, ТЭД опираются на раму тележки.
Кронштейны 1 — 3 передают нагрузку через сферический шарнир 5, установленный в кронштейны 6, которые крепятся болтами 7 к раме тележки. Полость сферического шарнира при сборке заполняется веретенным маслом АУ ТУ 38.1011232-89 и герметизируется уплотнениями 8, которые болтами крепятся к кронштейнам 6. Кронштейны 1 — 3 вместе с кронштейнами 6 имеют возможность свободно перемещаться (при незатянутых болтах 7) по вертикали благодаря вращению болтов 9, обеспечивая, таким образом, центровку полого вала относительно оси колесной пары в вертикальном направлении.
Кронштейны, прилитые к корпусам ТЭД, своими «лапами» опираются на валики 17, в средней части имеющие квадратные сечения и связанные с кронштейнами 18 и 19 болтами 20 — 22 с гайками 27. Кронштейны 18 и 19 жестко закреплены с помощью штифтов, посаженных с натягом, болтов и гаек на средних поперечных балках рамы тележки. Концы валиков 17 выполнены коническими и устанавливаются в проушинах кронштейнов 18, 19 через конические втулки 23, поджатые болтами 24 через шайбы 25.
Центровка полого вала контролируется по соосности отверстий проушин привода полого вала и отверстий в колесном центре. Разность размеров Д1 и Д2, Е1 и Е2 должна составлять не более 2 мм, причем размер Е1 должен быть меньше Е2.
Для предотвращения падения тяговых двигателей с редукторами при аварийных ситуациях предусмотрены предохранительные подвески 8, которые с одной стороной закрепляются к остову тягового двигателя, а другой — к кронштейну 1 промежуточной балки рамы тележки. Установка предохранительных подвесок 8, воздухопровода 2 тележки, буксовых поводков б, гидродемпфера первой ступени рессорного подвешивания 5, второй ступени рессорного подвешивания 4 и тормозной рычажной передачи 7 показана на рис. 10.
Подвеска тягового двигателя не должна стеснять габариты тягового двигателя, смещать центр тяжести локомотива и увеличивать его необрессоренный вес. При этом она должна обеспечивать простоту конструкции и передачу вращающего момента.
ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ
Первая ступень рессорного подвешивания предназначена для равномерного распределения вертикальной нагрузки между отдельными колесными парами, а также для смягчения ударов, передаваемых на надрессорное строение электровоза.
Буксовая ступень рессорного подвешивания (рис. 11) состоит из пружин 1, амортизаторов 2, нижних и верхних направляющих чаш 3, 6, опоры 5. Верхние чаши имеют направляющие штыри для фиксирования амортизаторов и пружин на раме тележки и резьбовые отверстия для ввертывания технологических болтов, служащих для фиксации пружин в сжатом состоянии при их монтаже и демонтаже.
Для регулирования нагрузок на колеса и оси электровоза при взвешивании между рамой тележки и резинометаллическими амортизаторами устанавливают регулировочные шайбы 7.
При обточке бандажей, а также после переподкатки колесных пар необходимо заново отрегулировать распределение нагрузки по колесам и колесным парам установкой (снятием) шайб. При этом устанавливать (снимать) шайбы допускается только под обе пружины буксы одинаковой толщины. При отсутствии в депо весов допускается регулировать развеску, ориентируясь на высоты пружин, которые замерены на электровозе после регулировки развески на заводе-изготовителе на прямом нивелированном пути и занесены в формуляр электровоза. Разность высот пружин, указанных в формуляре электровоза и замеренных вновь при ре-гулировке развески, допускается не более 1 мм. Замеры высот пружин производят на полностью укомплектованном, собранном и экипированном электровозе на прямом нивелированном участке пути, удовлетворяющем требованиям инструкции ЭП2К.31.07.000И.
Действительные высоты пружин определяются путем замера размера Е (см. рис. 9). При этом величина Е = 10 мм соответствует высоте пружины. Размеры Е следует замерять с точностью 0,1 мм. Замеры размера Е необходимо выполнять в плоскости, перпендикулярной продольной оси тележки, проходящей через ось пружины.
При регулировке развески необходимо иметь в виду, что разность радиусов колеса до переточки и после должна быть примерно равна суммарной толщине шайб 7, устанавливаемых под каждую пружину букс колесной пары, подвергнутой оботочке. При установке шайб необходимо помнить, что максимальная суммарная их толщина с учетом установленных ранее должна быть не более 16 мм. После регулировки развески необходимо проверить центровку полых валов относительно колесных пар и при необходимости отцентрировать.
В случае выкатки и разборки тележки необходимо вновь оттари-ровать пружины буксового рессорного подвешивания с занесением новых данных тарировки на бирки, прикрепленные к пружинам, и в формуляр электровоза. В этом случае при отсутствии в депо весов развеску электровоза допускается регулировать, руководствуясь данными тарировки. При этом при сборке тележки количество шайб 7 под каждую пружину следует подбирать так, чтобы фактическая высота пружины, указанная на бирке вновь, и суммарная толщина шайб 7, устанавливаемых на одну пружину, составляла величину 350 мм.
При замере высоты буксовых пружин на укомплектованном, собранном и экипированном электровозе на прямом нивелированном участке пути их разность с обозначенной на бирке вновь не должна превышать 3 мм. Пружина в процессе работы не имеет трения между витками, поэтому она не обладает демпфирующими свойствами. Ее работа заключается в деформации витков относительно друг друга, а значит, пружина обладает гибкостью.
Гибкость — это величина, которая показывает, на сколько миллиметров прогнется пружина, если к ней приложить нагрузку в один килограмм или тонну. Так как пружина обладает незатухающими колебаниями, то для придания первой ступени рессорного подвешивания необходимой жесткости устанавливают гидравлические гасители колебаний двухстороннего действия. Работа гасителя колебаний основана на вязком перетекании жидкости через калиброванные отверстия, вследствие чего поступательная энергия жидкости преобразуется в тепловую. Таким образом, гидравлический гаситель колебаний обладает демпфирующими свойствами.
Жесткость — это величина, обратная гибкости, которая показывает, какую нагрузку в один килограмм или тонну необходимо приложить к гасителю, чтобы получить его просадку в один миллиметр.
Кроме того, необходимо отрегулировать зазоры между ограничителями вертикальных перемещений букс и рамой тележки (см. рис. 11) прокладками 8 на прямом нивелированном участке пути, которые должны быть 32 , мм для крайних колесных пар и 30 ± 1 мм для средних. Новые сведения по зазорам следует занести в формуляр электровоза.
(Окончание следует)
