Размещение оборудования на электровозе

2.1 Рамы тележек электровоза ВЛ8

Рамы (рисунок 1) первой и чет­вертой тележек электровоза ВЛ8 одинаковы: в наружных попереч­ных балках (брусьях) размещены автосцепные устройства, а внут­ренние поперечные балки имеют по два прилива в виде вилки для размещения сочленения. Вторая и третья тележки имеют только балки сочленения, причем у второй тележки обе концевые балки выполнены с приливами в виде серег, а у третьей — одна с прили­вом в виде серьги, а другая — с двумя приливами, образующими вилку.

Продольные балки 4 имеют замкнутое коробчатое сечение в средней части и открытое в местах 2 установки рессор. Для уси­ления открытых сечений вверху и внизу предусмотрены бурты. Тол­щина стенок 18 мм. Снизу продольная балка имеет стойки 12, яв­ляющиеся буксовыми направляющими. Внизу у стоек сделаны при­ливы для установки буксовых струнок. Кронштейны 13 продольных балок служат для установки коленчатого вала главного тормозно­го рычага, а кронштейны 11 — для продольного балансира, соеди­няющего рессоры. Продольные балки на концах переходят в упряж­ную балку 5 и балку сочленения 14, а в средней части — в шквор­невую балку 9.

Упряжная балка внутри имеет коробку для фрикционного аппа­рата автосцепного устройства, на лицевой стороне — три выступа: средний 6 для розетки автосцепки и крайние 7 для буферных ста­канов; на верхней поверхности — обечайку 8 гнезда дополнительной опоры кузова, а внизу кронштейны для тормозной рычажной передачи и приливы для кронштейна путеочистителя. Положение путеочистителя по высоте регулируют перестановкой козырька, ко­торый болтами крепят к путеочистителю.

Балки сочленения имеют один или два прилива 15 для сочле­нения и бруски для установки тормозных цилиндров. В средней час­ти шкворневой балки расположено гнездо 3 опоры кузова (круг­лое для неподвижной опоры на концевых и прямоугольное для под­вижной опоры на средних тележках) и сделаны приливы 10 для ограничения наклона кузова. Для установки траверсных подвесок тяговых двигателей шкворневые балки и балки сочленения снаб­жены кронштейнами 1.

Рисунок 1–Рама первой тележки электровоза ВЛ8

2.2 Колесные пары

Колесная пара является на­иболее ответственным узлом подвижного состава. Колесные пары электровозов восприни­мают и передают на рельсы вертикальные нагрузки от мас­сы локомотива, при движении взаимодействуют с рельсовой колеей, воспринимая удары от неровностей пути и горизонтальные силы, через колесную пару передается вращающий момент тягового дви­гателя, а в месте контакта колес с рельсами в тяговом и тормозном режимах реализуются силы сцепления. От исправного состояния колесной пары зависит безопасность движения поездов; поэтому к выбору материала, технологии изготовления отдельных ее эле­ментов и формированию колесной пары предъявляют особые тре­бования. В условиях эксплуатации за колесными парами необходим тщательный уход и своевременный осмотр.

Колесная пара электровоза состоит из оси, двух ведущих и од­ного или двух зубчатых колес. В настоящее время у колесных пар отечественных грузовых электровозов зубчатые колеса монтируют на удлиненных ступицах колесных центров; ранее зубчатые колеса насаживались непосредственно на ось колесной пары. Метод креп­ления зубчатых колес у пассажирских электровозов зависит от типа передачи. Конструкция колесной пары должна обеспечивать необходимую прочность всех ее элементов и соответствовать тре­бованиям ГОСТ 11018—64.

Колесные пары грузовых электровозов. Колесная пара (рисунок 2) электровоза ВЛ8 состоит из оси 1, двух колесных центров 2, на ко­торые насажены бандажи 5 с установленными бандажными коль­цами 4 и зубчатые колеса 3.

Ось (рисунок 3) изготовляют ковкой из осевой стали Ос.Л ГОСТ 4728—59 с последующей нормализацией и отпуском, причем терми­ческие операции должны проводиться при автоматической регист­рации заданных режимов. У оси различают следующие участки: буксовые шейки 5, на которые насаживают буксовые подшипники, предподступичные части 4, представляющие собой переходные уча­стки (на них крепят лабиринтные кольца букс), подступичные час­ти 3, на которые напрессовывают центры движущих колес, шей­ки 2 под моторно-осевые подшипники тягового двигателя и сред­нюю часть 1. Диаметры отдельных участков различны и переходы от одного участка к другому должны быть плавными; их называют переходными галтелями. На концах оси имеется резьба для гаек роликоподшипников, паз 6 для стопорной пластины и два отвер­стия М16 для болтов, крепящих пластину. В торцах оси сде­ланы центровые отверстия для установки оси или колесной пары в станке.

Рисунок 2–Колесная пара электровоза ВЛ8

Оси движущих колесных пар подвергаются действию верти­кальных и горизонтальных знакопеременных сил, а также скручи­ванию. Тяжелые условия работы предъявляют особые требования к материалу и способам обработки оси. После обточки подступичные части и шейки оси накатывают роликами (сила нажатия роли­ка при начальной накатке 4 тс, а при конечной 2, 5 тс) и шлифуют (включая предподступичные части). Особое внимание уделяют выполнению и обработке переходных галтелей, так как от этого зависят степень концентрации напряжений и усталостная прочность оси. При накатке и шлифовке устраняют риски и царапины, около которых обычно концентрируются напряжения, а при длительной эксплуатации могут появиться трещины.

Обработанную ось колесной пары подвергают контролю ультра­звуковым и магнитным дефектоскопами, после чего на торце годной оси ставят клейма (рисунок 4): 1 — товарный знак или номер завода-изготовителя необработанной оси; 2 — дата изготовления; 3 — клейма приемки; 4 — порядковый номер оси завода-изготови­теля необработанных осей; 5 — клейма ОТК завода и представи­теля заказчика, проверивших правильность переноса маркировки и принявших обработанную ось; 6 — условный номер завода, обра­ботавшего ось; 7 — знак формирования колесной пары (ФТ — теп­ловой метод; Ф — запрессовка); 8 — условный номер завода, фор­мировавшего колесную пару; 9 — клейма ОТК завода и предста­вителя заказчика, принявшего колесную пару; 10 — дата формиро­вания колесной пары.

Центр 3 (рисунок 5) движущего колеса коробчатой конструкции изготовляют отливкой из углеродистой стали, он состоит из удли­ненной ступицы, обода и соединяющей их средней двухстенной части с облегчающими отверстиями. На обод насаживают бан­даж 2; диаметр посадочной поверхности 1070 мм (при диаметре круга катания нового бандажа 1250 мм). Диаметр посадочной по­верхности центра на ось 235 мм, причем со стороны зубчатого ко­леса 1 эта поверхность расточена на конус с целью уменьшения внутренних напряжений в оси при запрессовке колеса на ось. Канал, закрываемый пробкой 4, предназна­чен для подачи масла под давлени­ем при распрессовке колесной па­ры; подача масла позволяет умень­шить давление распрессовки и предупредить появление задиров на сопрягающихся поверхностях. Пос­ле отливки колесные центры отжи­гают для снятия внутренних напря­жений.

Бандаж является той частью ко­леса, которая непосредственно взаимодействует с рельсом. На не­большую контактную поверхность бандажа действуют большие силы (от доли массы электровоза, сила сцепления), бандаж воспринимает динамические нагрузки, а при про­скальзывании подвергается 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 бан­даж должен обрабатываться на колесотокарных станках, так как после достижения установленных норм износа (проката) необходимо восстанавливать его профиль.

Необходимые свойства бандаж­ная сталь получает при введении легирующих добавок и специальной термообработки. Бандажи отечест­венных электровозов изготовляют из стали марки 60.

Основная поверхность катания бандажа имеет конусность 1: 20 (рисунок 5), толщина нового бандажа 90 мм, толщина гребня 33 мм на расстоянии 20 мм от его вершины. Уклон 1: 20 способствует центри­рованию колесной пары в колее и обеспечению более равномерного износа поверхности катания. Уклон 1: 7 предусмотрен для размеще­ния наката металла, образующего­ся вследствие пластических дефор­маций.

Рисунок 4–Знаки и клейма на торцеоси колесной пары

Рисунок 5–Движущее колесо электро­воза ВЛ8

У новых грузовых электровозов допускается разница в диамет­рах бандажей одной колесной пары не более 0, 5 мм и у комплекта колесных пар одного электровоза не более 2 мм.

Виды, сроки, порядок осмотра, освидетельствования, ремонта и формирования колесных пар регламентированы Инструкцией по освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар ло­комотивов и электросекций (ЦТ/2306).

2.3 Буксовые узлы

Через буксовый узел от рамы тележки на колесные пары пере­даются вертикальные нагрузки, а от колесных пар на раму тележ­ки — горизонтальные продольные и поперечные силы. Передача вертикальных сил происходит через упругие элементы буксового (или 1-й ступени) подвешивания и буксы; для передачи горизон­тальных сил, обеспечения вертикальных перемещений рамы тележ­ки относительно колесной пары и параллельности, осей колесных пар предназначены буксовые направляющие. Для, уменьшения го­ризонтального воздействия на путь буксовые направляющие дол­жны создавать упругую связь между колесной парой и рамой те­лежки в поперечном направлении.

На электровозах ВЛ8 буксовые узлы имеют плоские направляющие, образованные стои­ками литых рам. Вертикальная нагрузка на буксу (рисунок 6) электровоза ВЛ8 передается от рамы через рессору, пружины 11 и нижнюю обойму 12. Горизонтальные продольные силы восприни­маются плоскостями направляющих, а поперечные — буртами 16 корпуса 8, охватывающими направляющие рамы.

Электровозы ВЛ8, выпускавшиеся в 1957—1962 гг., с 1963 г. стали устанавливаться два однорядных цилиндрических подшипника. Сферические подшипники 1 двухрядные с втулочной посадкой на шейку оси. Каждый ряд подшипников установлен в от­дельном сепараторе. Внутреннее кольцо имеет две беговые дорож­ки, разделенные буртом; беговая дорожка наружного кольца опи­сана большим диаметром, чем диаметр образующей сферических роликов, что обеспечивает самоустанавливаемость подшипника. При втулочной посадке подшипник на оси крепят конической втул­кой, которую напрессовывают на ось в пространство между шей­кой и внутренним кольцом подшипника. При таком способе креп­ления исключается индивидуальный подбор подшипников по шейке оси.

Сборку буксы производят в следующем порядке. Устанавлива­ют упорное кольцо 10 на предподступичную часть оси и надевают заднюю крышку 9 буксы. Затем надевают задний подшипник на шейку оси; пространство между роликами со стороны задней крыш­ки должно быть заполнено на ²/з смазкой. Для закрепления под­шипника запрессовывают втулку 2, при этом необходимо обеспе­чить плотное прилегание торца внутреннего кольца подшипника к торцу упорного кольца. Затем монтируют наружный подшипник, закрепляют втулку гайкой 7, устанавливают стопорную планку 5; крепящие планку болты 3 связывают проволокой 4. После запол­нения смазкой пространства между подшипниками надевают кор­пус 8 буксы. Переднее пространство также заполняют (на 7з) смаз­кой и закрывают буксу передней крышкой 6. Во избежание осево­го защемления подшипники в корпусе устанавливают с осевым раз­бегом 0, 5—1, 0 мм, радиальный зазор у новых подшипников 0, 17— 0, 23 мм. Для пополнения смазки без снятия передней крышки в кор­пусе имеется канал, закрываемый пробкой 15.

Рисунок 6–Букса электровоза ВЛ8 со сферическим подшипником

Грани корпуса буксы, соприкасающиеся с направляющими, снабжены приваренными сменными закаленными накладками 14. к которым для уменьшения износа по фитилю подается смазка из резервуара 13, закрытого крышкой. Наибольший суммарный зазор между накладками и направляющими не должен превышать 6 мм. Зазоры приводят к перекосам колесных пар, увеличению износа бандажей, ухудшению динамических и тяговых свойств электрово­за. Трение в буксовых направляющих приводит к дополнительному изменению вертикальной нагрузки колесной пары на рельсы, что также ухудшает тяговые свойства. Поэтому на современных элект­ровозах такую конструкцию направляющих не применяют.

2.4 Рессорное подвешивание

Сопряженное подвешивание (рисунок 7) состоит из рессор 4, комплектов пру­жин 2, балансиров 5, подвесок 7, со­единительных чек 8, накладок 9, верх­ней 3 и нижней 1 обойм. Нагрузка от рамы тележки передается через наруж­ные подвески, балансир и внутренние подвески сначала на рессоры, а от них через комплекты пружин на буксы. Те­лежка имеет две условные точки подве­шивания, находящиеся в валиках ба­лансиров; устойчивость обеспечивается системой опор кузова. Обоймы литые; верхняя обойма имеет гнездо для уста­новки хомута рессоры, шипы и гнезда для фиксации пружин; ниж­няя обойма имеет такие же шипы и гнезда, а со стороны буксы — выступы, которыми опирается на буксу. Обоймы имеют ограничите­ли сжатия пружин. Балансир литой, двутаврового сечения. Нагруз­ка на него передается через опору, находящуюся на верхней полке двутавра, а валик предохраняет балансир от соскакивания. Зазор между балансиром и рамой должен быть не менее 50 мм.

Рисунок 7–Подвешивание тележки электровоза ВЛ8

Опоры кузова электровоза ВЛ8. Каждая секция кузова опи­рается на тележки через две центральные и две дополнительные опоры кузова. Центральные опоры жесткие, расположены на шквор­невых балках рам тележек; дополнительные — упругие, размещены на упряжных балках 1-й и 4-й тележек и балках сочленения, на­ходящегося между 2-й и 3-й тележками. Одна центральная опора допускает только поворот тележки, а другая поворот и продольное перемещение.

Неподвижная центральная опора (рисунок 8 а) состоит из литой цилиндрической пяты 4, которая входит в гнездо шкворневой бал­ки 5; пята и гнездо имеют кольцевые и плоские наличники из зака­ленной стали 40. Цилиндрическая пята 4 подвижной опоры (рисунок 8, б) входит в квадратный подпятник, который может пере­мещаться в продольном направлении в прямоугольном гнезде рамы тележки. Для уменьшения износов также применены сменные на­личники.

Пяты смазывают осевым маслом. Для защиты от загряз­нения установлены войлочные уплотнения и металлические щиты. Поперечная устойчивость кузова обеспечивается боковыми скользунами 1, имеющими наличники 2, и болтами 3, закрепленными корончатыми гайками.

Дополнительная опора (рисунок 9) кузова состоит из корпуса 7 и двух резиновых шайб 3, разделенных стальной шайбой. Фиксация опоры относительно рамы 2 кузова осуществляется направляю­щей 1. Между корпусом и направляющей имеется сменная втул­ка 8. К нижней торцовой поверхности корпуса крепят скользун 6 из чугуна, а к раме тележки — наличник 5. Нижняя часть опоры находится в масляной ванне, закрытой металлическими пластина­ми 4. Между корпусом и резиновыми шайбами размещают регули­ровочные прокладки 9. Основное назначение дополнительных опор заключается в создании сил тре­ния, препятствующих влиянию те­лежек. Дополнительные опоры обеспечивают продольную устой­чивость тележек и в ряде случаев необходимы для развески элект­ровоза.

Рисунок 8–Центральные опоры кузова

Рисунок 9– Дополнительная опора ку­зова электровоза ВЛ8

2.5 Кузов электровоза ВЛ8

Кузов электровоза состоял иэ двух секций, из­готовленных из профильной и листовой стали, рама кузова имела хребтовую балку, образованную из двух швеллеров № 30 и приваренных к ним двух накладок. Все соединения кузова были выполнены

сваркой. Каждая секция кузова опиралась на две сочлененные между собой тележки посредством двух плоских центральных опор и двух дополни­тельных опор, располагавшихся по концам секций кузова и выполненных по типу опор электровозов серии ВЛ22^М.

2.6 Редуктор ТЭД

Если на электровозах серии BЛ8 № 001—018 и 020—022 зубчатая передача от тяговых электродви­гателей к осям колесных пар была выполнена двусто­ронней, прямозубой, эластичной (с цилиндрическими пружинами между венцами и центрами зубчатых ко­лес), то на всех остальных электровозах этой серии, в том числе и построенных ТЭВЗом, была применена двусторонняя, косозубая, жесткая передача. Сдела­но это было, как и на электровозах серии ВЛ22^М, ис­ключительно для упрощения изготовления колесных пар, хотя применение жесткой передачи ухудшило условия работы тяговых электродвигателей и снизило динамические качества локомотива.

Передаточное число тяговых редукторов равня­лось 82: 21 = 3, 905.На электровозах с прямозубой передачей были применены тяговые электродвигатели НБ-406А, а на электровозах с косозубой передачей, потребо­вавшей изменения конструкции подшипниковых уз­лов, — электродвигатели НБ-406Б. Обе разновид­ности тяговых электродвигателей имели следую­щие технические данные при полном возбуждении и напряжении на зажимах 1500 В:

Таблица 4–Технические данные двигателей ВЛ8