VI.6. Спорно-возвращающее устройство и устройство передачи силы тяги

О порно-возвращающее устройство тепловоза воспринимает массу всего надтележечного строения, обеспечивает устойчивое положение тележки под тепловозом при его движении, а также плавное вписывание в кривые и создание необходимых усилий, возвращающих кузов тепловоза в первоначальное положение при перемещении его относительно тележек при движении в кривых. Для равенства нагрузок от колесных пар тележек на рельсы передние опоры расположены вокруг шкворня на радиусе 1632 мм, задние — на радиусе 1232 мм. Надтележечное строение тепловоза опирается на раму тележки через четыре комбинированные опоры (рис. 98), состоящие каждая из двух ступеней: нижняя жесткая ступень — роликовая опора качения, верхняя упругая — блок, содержащий семь резинометаллических элементов (РМЭ).

Рис. 98. Комбинированная опора:

1, 16 — верхняя и нижняя опорные плиты; 2 — крышка; 3 — болт; 4, 6 - опорные кольца; 5 — упругий элемент; 7 — регулировочные прокладки; 8 — конический стакан; 9, 10 — хомуты, 11— чехол; 12 — пробка; 13 — сливная пробка; 14 — рама тележки; 15 — обойма; 17 — ролик; 18 - втулка; 19 — корпус роликовой опоры

Роликовая опора состоит из литого корпуса 19, который установлен на боковине рамы тележки по касательной к радиусу поворота тележки, обеспечивая ее поворот на опорах качения нижней опорной плиты 16, роликов 17, связанных между собой обоймами 15, и верхней опорной плиты 1. Ролики вращаются в обоймах с неметаллическими втулками 18, которые являются подшипниками для роликов. Вся подвижная система опоры: ролики с обоймами, верхняя опорная плита при перемещениях направляется приваренными к боковым стенкам корпуса износостойкими накладками, изготовленными из стали 65Г. На поверхности качения роликов и опорных плит возникают высокие контактные напряжения, поэтому ролики изготавливают из стали 40Х и подвергают поверхностной на глубину 1,5—Змм закалке. Опорные плиты предварительно цементируют, затем поверхность закаливают. Поверхности качения опорных плит выполнены наклонными: угол наклона составляет 2°. На прямом участке пути ролики занимают среднее положение между наклонными плоскостями. При повороте тележки относительно кузова ролики накатываются на наклонные поверхности опор. При этом возникают горизонтальные силы, создающие на радиусе опор возвращающий момент. Кроме возвра­щающих сил, при повороте тележек в опоре возникают силы трения и момент сил трения, который способствует уменьшению колебаний виляния тележек. Ход роликовой опоры составляет ±80 мм.

Упругая ступень комбинированной опоры содержит семь упругих элементов 5, расположенных между опорным кольцом 6 роликового устройства на тележке и опорным кольцом 4 на кузове тепловоза. Упругий комплект ограничен коническим стаканом 8 с обеспечением зазора, превышающего наибольший относ кузова, который происходит при прохождении тепловозом кривой радиусом 125 м. Упругий элемент 5 представляет собой резиновую шайбу, привулканизированную к стальным пластинам, имеющим выштампованные кольцевые зацепы для исключения поперечного сдвига элементов в комплекте и в соединениях с опорными плитами. Каждый комплект резинометаллических элементов комбинированной опоры подвергается тарировочной правке на стенде по определению его высоты (размера К) под нагрузкой, при этом также проверяется качество изготовления элементов. Вертикаль­ная жесткость комплекта резинометаллических элементов составляет 55 • 10^б Н/м (550 кгс/мм), а горизонтальная жесткость — 2 • 10^б Н/м (20 кгс/мм). В пределах тележки отклонение по высоте комплектов допускается не более 1 мм и обеспечивается установкой регулировочных прокладок 7 под опорную часть кузова.

Внутреннюю полость роликовой опоры заполняют осевым маслом. Масло в опору заливают через пробку 12, а слив масла и промывка опоры производятся через пробку 13. Роликовая опора закрыта крышкой 2, которая предохраняет от выплескивания масла из опоры ее подвижной системой. Для предотвращения попадания в комбинированную опору посторонних предметов и атмосферных осадков она закрыта чехлом 11, закрепленным на корпусе роликовой опоры и защитном кольце кузова хомутами 9 и 10.

Каждая комбинированная опора по отношению к центру поворота тележки установлена так, что роликовой частью обеспечивается поворот тележки и возвращающий момент, а поперечное перемещение кузова (относ) достигается за счет поперечного сдвига каждого комплекта резинометаллических элементов. Предельный сдвиг комплекта резинометаллических элементов составляет ±45 мм. Упругое оиирание кузова позволяет получить дополнительный прогиб до 20 мм в рессорном подвешивании тепловоза и тем самым улучшить динамикопрочностные показатели ходовых частей экипажа тепловоза.

Устройство передачи силы тяги с тележки на кузов выполнено шкворневым с поперечной свободноупругой подвижностью ±40 мм для улучшения условий вписывания и показателей горизонтальной динамики при движении тепловоза, а также уменьшения рамных давлений на рельс и обратного воздействия массы тележки на кузов. Шкворень также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости.

Конструкция шкворневого узла тепловоза представлена на рис. 99. Шкворень 7 литой конструкции приварен к главной раме 2 тепловоза. При установке надтележечного строения тепловоза на тележки нижняя часть шкворня с приваренной стальной втулкой 8 входит по легкоходовой посадке во втулку 6 ползуна 5, на пяти поверхностях которого (на нижнем основании, поверхностях, перпендикулярных и параллельных оси тележки) приварены планки 4, 11, 15, изготовленные из стали 60Г и термообработанные. Ползун вмонтирован в гнездо литой шкворневой балки 12 рамы тележки. На внутренних поверхностях гнезда шкворневой балки перпендикулярно к продольной оси тележки и днищу приварены планки 13 и 14, также изготовленные из стали 60Г и термообработанные, по которым ползун установлен с зазором в пределах 0,14—1,42 мм и перемещается в гнезде на ± 40 мм в поперечном направлении.

Рис. 99. Шкворневой узел

При поперечном перемещении шкворня ползун упирается в упор 3, который перемещается во втулке 16, запрессованной в гнездо, и через свой бурт сжимает пружину 1, помещенную в боковой цилиндрический стакан 17, закрепленный снаружи гнезда шкворневой балки. На противоположной стороне гнезда шкворневой балки установлено аналогичное упорно-возвращающее шкворневое устройство. Каждый стакан закреплен четырьмя болтами М24, от отворачивания болты попарно законтрены проволокой. Пружины 1 установлены без создания предварительного усилия (с зазором 0,5 мм). Жесткость пружин составляет 40 - 10⁵ Н/м (400 кгс/мм).

Гнездо шкворневой балки заполняется осевым маслом и закрывается сверху неподвижной крышкой 10, имеющей четыре направляющих кронштейна, в котдрых перемещается подвижная крышка 9. Уровень масла контролируется по уровню в масленке на трубе, подводящей смазку.

Конструкция шкворневого узла позволяет при вписывании тележки тепловоза в кривой участок пути перемещаться шкворню на величину 40 мм в одну и другую сторону в поперечном направлении, из которых при перемещениях до 20 мм возвращающий эффект создается только за счет поперечного сдвига комплектов резинометаллических элементов комбинированных опор, а при дальнейшем он увеличивается за счет включения в работу пружины шкворневого узла. При перемещении шкворня на 40 мм (сжатие пружин 20 мм) возвращающее усилие пружины равно 80 кН (8 тс). При такой поперечной шкворневой связи кузова с тележками в сочетании с комбинированными опорами, а также упругой связью колесных пар с тележками достигается уменьшение рамных давлений на рельс и обратного воздействия масс тележки на кузов по сравнению с тепловозами с жесткими опорами и не имею­щими свободно-упругого разделения масс кузова и тележек. В результате проведенных динамических и по воздействию на путь испытаний тепловоза было получено: максимальный коэффициент горизонтальной динамики 0,26, который по условию устойчивости поперечному сдвигу рельсо-шпальной решетки на щебеночном балласте должен быть не более 0,4; наибольший коэффициент вертикальной динамики 0,3, что меньше допустимого значения (0,35) для новых локомотивов; улучшенные наибольшие значения показателей горизонтальной динамики по воздействию на путь. Это позволило увеличить допустимую скорость движения тепловоза по стрелочным переводам.