Дипломная работа по ж/д транспорту на тему Управление и техническая эксплуатация экипажной части в процессе эксплуатации локомотива Узел Опорновозвращающее устройство

Для проведения детального анализа в качестве базового объекта исследования принята одна крайняя секция тепловоза типа ТЭ10, основные технические данные которой представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные технические данные секции тепловоза ТЭ10
Параметр Значение
Род службы…………………………………….……..Грузовой, магистральный
Передача………………………………………Электрическая, постоянного тока
Управление………………...Дистанционное, из кабины любой крайней секции
Осевая характеристика………………………………………………………3₀ - 3₀
Мощность дизеля………………………………………………………...2210 кВт
Служебная масса одной секции………………………………………..138 т ±3%
Сухая масса одной секции……………………………………………131,7 т ±3%
Нагрузка от колесной пары на рельсы………………………………226 кН ±3%
Длительная сила тяги………………………………………………………245 кН
Длительная скорость…………………………………………………….24,6 км/ч
Конструкционная скорость………………………………………………100 км/ч
Тип тележки………………………………………………………...Бесчелюстная
Ширина колеи…………………………………………………………….1520 мм
Диаметр колес по кругу катания…………………………………………1050 мм
Минимальный радиус проходимых кривых………………………………..125 м
Габарит……………………………………………………...1-Т по ГОСТ 9238-82
Длина секции по осям автосцепок……………………………………...16969 мм
Ширина тепловоза (по раме)……………………………………………..3080 мм
Высота по вентилятору кузова…………………………………...………4948 мм
Шкворневая база…………………………………………………………..8600 мм
Колесная база……………………………………………………………...3700 мм
Масса экипировочных материалов:
• Топливо…………………………………………………..………………..6300 кг
• Масло……………………………………………………………………...1500 кг
• Вода………………………………………………………………………...1450 л
• Песок………………………………………………………………………1000 кг
Тормозное оборудование……………………Автоматический пневматический, прямодействующий вспомогательный и ручной тормоз механического действия
Эффективность ручного тормоза (уклон)…………………………………...30‰
Тип автосцепки……………………………………………………………….СА-3
Тип букс…………………………….Поводковые, на роликовых подшипниках с упорным шариковым подшипником

1.1 Устройство и технические характеристики экипажной части локомотива

Экипажная часть тепловоза ТЭ10 представляет собой сложную систему, обеспечивающую движение локомотива по рельсовому пути, восприятие динамических нагрузок и безопасность движения.
Экипажная часть тепловоза ТЭ10 представляет собой сложную техническую систему, обеспечивающую движение локомотива по рельсовому пути, восприятие динамических нагрузок и безопасность движения.
Конструкция экипажной части включает следующие основные элементы:
Тележечное устройство
• Две трехосные бесчелюстные тележки
• Литые рамы тележек коробчатого сечения
• Шкворневые узлы для связи с кузовом
• Рессорное подвешивание двухступенчатого типа
Колесные пары и буксовые узлы
• Шесть колесных пар диаметром 1050 мм по кругу катания
• Поводковые буксы с роликовыми подшипниками
• Упорные шариковые подшипники в буксах
• Нагрузка от колесной пары на рельсы - 226 кН
Система рессорного подвешивания включает:
• Надбуксовые рессоры первого этажа
• Центральное рессорное подвешивание второго этажа
• Гидравлические гасители колебаний
• Пружины сжатия различной жесткости
Опорно-возвращающие устройства
• Установлены над каждой буксой
• Обеспечивают вертикальную опору и центрирование тележки
• Конструкция включает корпус, пружинный пакет, цапфу
Технические характеристики:
• Шкворневая база - 8600 мм
• Колесная база тележки - 3700 мм
• Минимальный радиус проходимых кривых - 125 м
• Тип автосцепки - СА-3
• Конструкционная скорость - 100 км/ч
Конструктивные особенности:
• Рама кузова воспринимает все тяговые усилия
• Тележки обеспечивают вписывание в кривые
• Рессорное подвешивание демпфирует колебания
• Автосцепное устройство передает растягивающие и сжимающие усилия
Экипажная часть тепловоза ТЭ10 спроектирована для работы в тяжелых условиях грузового движения и обеспечивает необходимые динамические качества при соблюдении требований безопасности.
Основными элементами экипажной части являются: две трехосные бесчелюстные тележки, колесные пары с буксовыми узлами, рессорное подвешивание, опорно-возвращающие устройства, а также системы связи кузова с тележками.
Тележки локомотива выполнены по бесчелюстной схеме, что обеспечивает улучшенные динамические характеристики по сравнению с челюстными конструкциями. Каждая тележка состоит из литой рамы, в которой размещены три колесные пары с буксами. Колесные пары имеют диаметр по кругу катания 1050 мм и оснащены поводковыми буксами на роликовых подшипниках, что снижает сопротивление движению и повышает надежность.
Рессорное подвешивание двухступенчатое, включает в себя листовые рессоры и пружины, что обеспечивает необходимое демпфирование колебаний и плавность хода. Шкворневая база длиной 8600 мм и колесная база 3700 мм обеспечивают устойчивое положение локомотива на пути и удовлетворительное вписывание в кривые минимальным радиусом 125 метров.




1.2 Конструкции основных сборочных единиц экипажной части

Экипажная часть тепловоза 2ТЭ10 состоит из ряда ключевых сборочных единиц (узлов), которые в совокупности обеспечивают его движение и устойчивость. Основными из них являются рамы тележек, колёсные пары, буксовые узлы и система рессорного подвешивания.
1. Рама тележки

Рисунок 1 – Экипажная часть тепловоза 2ТЭ10
Является несущим основанием, к которому крепятся все остальные узлы. Конструктивно представляет собой мощную сварную балку коробчатого сечения, изготовленную из стальных листов и профилей. Рама воспринимает статические нагрузки от веса кузова и динамические усилия, возникающие при движении. К раме крепятся буксовые проёмы, направляющие рессорного подвешивания и элементы тяговых передач.
2. Колёсные пары

Рисунок 2 – Колесная пара
Каждая колёсная пара состоит из оси, двух колёсных центров и напрессованных на них бандажей. Колёсные пары непосредственно катятся по рельсам, преобразуя вращательное движение от тяговых электродвигателей в поступательное движение локомотива. Бандажи имеют специфический профиль поверхности катания, обеспечивающий надёжное сцепление с рельсами и правильное прохождение стрелочных переводов.
3. Буксовый узел

Рисунок 3 – Буксовый узел
Букса является связующим звеном между колёсной парой и рамой тележки. Это литая стальная конструкция, которая через подшипники качения (роликовые подшипники) опирается на шейку оси колёсной пары. Сверху на буксу через упругие элементы опирается рама тележки. Буксовый узел обеспечивает возможность вращения колёсной пары относительно рамы и передаёт вертикальные нагрузки.
4. Система рессорного подвешивания

Рисунок 4 – Схема рессорного подвешивания
Это комплекс упругих элементов, предназначенных для смягчения ударов и гашения колебаний, возникающих от неровностей пути. На тепловозе 2ТЭ10 применяется двухступенчатое рессорное подвешивание:
• Первая ступень расположена между буксами и рамой тележки и включает в себя комплекты цилиндрических пружин (витые пружины), размещённых над каждой буксовым узлом.
• Вторая ступень расположена между рамой тележки и кузовом локомотива и состоит из листовых рессор (рессорные балансиры) и дополнительных витых пружин.
Такая двухступенчатая система эффективно поглощает энергию колебаний, обеспечивая плавность хода и снижая динамические воздействия на путь и сам локомотив. Для гашения колебаний в системе присутствуют фрикционные демпферы (гасители колебаний).


1.3 Конструктивные особенности экипажной части

Конструкция экипажной части тепловоза 2ТЭ10 обладает рядом особенностей, которые выделяют его среди других локомотивов и направлены на обеспечение высокой эксплуатационной надёжности и эффективности в тяжёлых условиях эксплуатации.
1. Использование трёхосных тележек. Основной особенностью является применение двух трёхосных тележек (осевая формула 2×(3₀—3₀)). Такое решение позволяет оптимально распределить большую массу локомотива, увеличивая силу сцепления колёс с рельсами и улучшая прохождение кривых участков пути за счёт меньшего жёсткого основания по сравнению с двухосными тележками.
2. Жёсткая сварная рама тележки. Рамы тележек выполнены в виде цельносварных конструкций коробчатого сечения, обладающих высокой прочностью и жёсткостью. Это позволяет эффективно воспринимать значительные тяговые и тормозные усилия, а также динамические нагрузки от неровностей пути.
3. Конструкция буксового узла. Буксы тепловоза 2ТЭ10 оснащены роликовыми подшипниками, что обеспечивает высокую надёжность и снижает сопротивление движению по сравнению с подшипниками скольжения. Буксовый узел спроектирован для удобства обслуживания и замены.
4. Двухступенчатое рессорное подвешивание. Данная система является ключевой особенностью, значительно улучшающей плавность хода. Наличие первой (между буксой и рамой тележки) и второй (между рамой тележки и кузовом) ступеней подвешивания позволяет эффективно гасить колебания различных частот и амплитуд, снижая динамические воздействия как на путь, так и на оборудование локомотива.
5. Фрикционные гасители колебаний (демпферы). Для дополнительного подавления колебаний, особенно в горизонтальной плоскости (виляния), в конструкции подвешивания предусмотрены фрикционные гасители. Они преобразуют энергию механических колебаний в тепловую, предотвращая раскачивание локомотива на высоких скоростях.
6. Специфика передачи тягового усилия. Тяговые электродвигатели на тепловозе 2ТЭ10 выполнены в виде опорно-осевого подвешивания, когда двигатель одним концом опирается на ось колёсной пары через моторно-осевые подшипники, а другим — на раму тележки через моторно-рессорное подвешивание. Эта проверенная конструкция обеспечивает надёжную передачу крутящего момента.
7. Усиленные элементы конструкции. Учитывая значительную массу и тяговые усилия, такие элементы, как кронштейны, серьги и балансиры рессорного подвешивания, имеют увеличенные размеры и запас прочности по сравнению с локомотивами меньшей мощности.
Совокупность этих конструктивных особенностей обеспечивает тепловозу 2ТЭ10 устойчивость на рельсах, плавность хода, высокие тяговые свойства и способность работать с тяжелыми поездами на протяжённых грузонапряжённых линиях.