[10-2018] Вариант радиальной установки колесных пар локомотивов
 

Вариант радиальной установки колесных пар локомотивов

Инженеры А.Г. ЦИКЛАУРИ, Э.С. СААКЯН, М.Ш. ЦОЦХАЛАШВИЛИ, Л.В. КАВТАРАДЗЕ, Тбилисское АО «Электровозостроитель»

В свое время на железнодорожном транспорте возникла проблема повышенного износа гребней бандажей колесных пар. В связи с этим появилось специальное требование МПС РФ к магистральным грузовым электровозам о необходимости обеспечения радиальной установки колесных пар при прохождении кривых участков путей. В то время авторы статьи работали в СКВ Тбилисского электровозостроительного завода (ТЭВЗ), выпускавшего в качестве основной продукции магистральные грузовые электровозы постоянного тока ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ11, ВЛ15 (и некоторые схожие модификации), родственные по механической части грузовым от НЭВЗа ВЛ80 и ВЛ85.

Для устранения повышенного износа гребней появилась идея применения наклонной установки поводков буксовых связей с рамой тележки (кроме многих других вариантов: повышение твердости материала бандажа, упрочнение рабочей поверхности бандажа, варианты корректировки базовых размеров колесной пары для измененной по ширине рельсовой колеи, гребнесмазки различных исполнений с сопутствующими вариантами систем управления их работой и др.).

Идея была очень проста. При соответствующем подборе наклонов поводков предполагалось принудить разворачивать ось колесной пары этими поводками в нужное радиальное положение относительно кривого участка пути посредством автоматического воздействия перераспределения вертикальных нагрузок на буксы наружной и внутренней сторон кривого участка пути.

После положительного решения по нашей заявке на патентование, с присвоением ему № GE Р 2009 4690 В, было принято решение оборудовать опытным исполнением предлагаемого варианта буксовых связей один электровоз 11-314 для проведения эксплуатационных испытаний.


Разумеется, все вносимые изменения в существующую систему буксовых связей были проверены на соблюдение условий эксплуатационной надежности и безопасности движения. Выбранные величины и направления наклонов поводков достигались элементарным путем — установкой металлических прокладок в узлы фиксации призматических хвостовиков поводковых валиков в соответствующих пазах кронштейнов рам тележек и корпусов букс (рис. 1). Несложная возможность удаления прокладок обеспечивала восстановление серийного исполнения.

Эксплуатационные испытания электровоза приписки локомотивного депо Тбилиси-Сортировочная, оборудованного опытными буксовыми связями, проводились на тяговых плечах до Хашури и Акстафы. Опытные исполнения не дали ожидаемых результатов. Причин много: трудно (а может и невозможно) подобрать оптимальную — универсальную величину угла наклона буксовых поводков для всех возможных параметров железнодорожных путей и самих локомотивов. Кроме того, наверняка повлиял наш упрощенный (в пользу производства) способ получения наклона поводков. По той же причине мы невольно повысили величину продольной жесткости связей букс с рамой тележки.

В процессе испытаний наблюдения велись, для сопоставления, дополнительно еще за четырьмя серийного исполнения электровозами, идентичными по параметрам и конструкции. Эксплуатационные испытания и наблюдения проводились с четырьмя серийными электровозами 17 мес. После заключения депо, в котором говорилось, что испытанное техническое направление перспективно, заслуживает патентования и внедрения, нами были сделаны следующие выводы.

Ф Испытания электровоза подтвердили верность концепции о необходимости придания некоторой ограниченной свободы в про

дольных силовых связях буксового узла колесной пары с рамой тележки.

® Также подтвержден принцип исполнения опытной конструкции указанных связей как по параметрам, так и по надежности в эксплуатации для существующих ныне локомотивов, по крайней мере, грузовых.

® Система характеризуется новизной и простотой конструкции, дешевизной исполнения и потребных эксплуатационных расходов относительно всех известных применяемых и предлагаемых способов. Эксперименты подтвердили и эксплуатационную надежность проверенных буксовых связей, универсальность и эффективность системы относительно характера путевых строений.

Эту систему можно справедливо определить как наипростейшую радиально самоустанавливающую колесные пары по профилю пути в кривых и прямых ее участках с учетом фактора виляний всех видов.

Следует признать, что эта концепция является естественным дополнением к функциям принятых исполнений профилей рабочих поверхностей колес по кругу катания — уклон ’/20 и др. Можно также допустить, что в некоторой степени принимаемая концепция «подменяет» довольно сложную систему исполнения колесных пар с раздельно вращающимися колесами.

Предполагаем, что изложенная концепция вполне соответствует известному выражению: «все новое — хорошо забытое старое». К примеру, челюстные буксовые связи старых электровозов (ВЛ8 и др.) имели гарантированные начальные зазоры в продольном направлении, допускаемые в эксплуатации вплоть до 4 мм. Очевидно, изложенное можно упрощенно представить таким образом, что действующее базовое сочетание — конусность поверхностей катания колес с уклонами 1/10 или 1/20, в сочетании с возвышением наружного рельса над внутренним на кривых участках пути — не может идеально обеспечивать точное совпадение пробегаемых разверну гых длин колесами одной колесной пары и соответствующих длин рельсовой колеи.

Компенсация может происходить или за счет пробуксовки одного из колес, или разворота оси колесной пары. Отсутствие соответствующего «люфта» в связях колесной пары с рамой тележки требует разворота всей тележки относительно кузова, что, соответственно, значительно увеличивает усилия, действующие в зоне бокового контакта гребня колеса с рельсом и соответствующие износные явления.

Все изложенные выше соображения дают возможность выступить со следующими предложениями технических решений: «Тележка ло

комотива, обладающая упругими элементами продольных силовых связей буксовых узлов с рамой тележки, отличается тем, что для радиальной самоустановки колесных пар, особенно при движении в кривых участках пути, величина жесткости этих связей ее концевых колесных пар изменяется ступенчато или плавно при суммарном перемещении не более 4 мм. Должно соблюдаться условие, что в пределах начального перемещения порядка 2,5 — Змм реализуемая жесткость составляет около половины расчетной максимальной величины этой жесткости и примерно удваивается лишь после исчерпания начального перемещения».

Применительно к исполнениям буксовых связей с диагональным расположением пары поводков большинства работающих и выпускаемых ныне локомотивов можно ориентироваться и на проверенную нами в опытном варианте схему. То есть, один из двух буксовых поводков, лучше у малого кронштейна (условно — «нечетный») рамы тележки, всех буксовых связей, включается в передачу продольных усилий лишь после исчерпания суммарного перемещения за счет упомянутого зазора около 2,5 — 3 мм, но при этом общее продольное перемещение буксы не должно превышать 4 мм.


Описанный способ получения ступенчатого увеличения жесткости буксовой продольной силовой связи применим как при ремонтной модернизации локомотивов, так и при выпуске новых с аналогичными исполнениями буксовых связей. Возможный принцип варианта исполнения крепления поводка с зазорами предварительного перемещения показан на рис. 2. Предлагаемые условия соблюдения ступенчатой или плавно нарастающей жесткости продольной связи буксовых узлов с рамой тележки выполнимы и для других их исполнений — одноповодковых, челюстных, шпинтонных и др.