Что такое база тележки электровоза
Тележки. Назначение и условия работы
Тележки предназначены для восприятия вертикальной нагрузки от кузова и рамы с установленным на ней оборудованием и распределения ее между отдельными колесными парами с помощью рессорного подвешивания, передачи тяговых и тормозных сил. Кроме того тележки направляют движение тягового подвижного состава в рельсовой колее, передавая на главную раму поперечные усилия от рельсового пути.
Вертикальные и горизонтальные (продольные и поперечные) действующие на тележки силы делятся на статические и динамические.
Вертикальные статические силы создаются массой кузова с оборудованием, массой оборудования, установленного на тележке и массой рамы тележки. Эти нагрузки от рамы тележки передаются через рессорное подвешивание на колесные пары. При движении тягового подвижного состава происходит перераспределение вертикальных статических нагрузок, и появляются нагрузки, обусловленные вертикальными неровностями пути и выбоинами бандажей.
Горизонтальные поперечные силы, вызванные извилистым движением колесных пар, возникающим при входе и выходе из кривых, при движении в кривых и по горизонтальным неровностям пути.
Вследствие наличия поперечных зазоров между гребнями бандажей и рельсами, конусности бандажей колес, тяговый подвижной состав при движении по прямым участкам пути устанавливается под острым углом к оси пути. При этом крайние наружные колесные пары прижимаются попеременно то к правой, то к левой рельсовой нити.
Перемещение колесных пар происходит в противоположных направлениях, т.е. при перемещении передней колесной пары к правому рельсу, задняя перемещается к левому. В результате возникает извилистое движение тягового подвижного состава, при котором круги катания колес имеют различные диаметры.
Виляние создает изгиб рамы тележки в горизонтальной плоскости, как и при движении тягового подвижного состава в кривых участках пути. Частота извилистого движения тягового подвижного состава зависит от конусности бандажа. Чем больше конусность бандажа, тем больше частота виляния.
Гребни бандажей крайних колесных пар препятствуют перемещению тягового подвижного состава наружу кривой, вызванного действием центробежной силы. Под воздействием сил со стороны наружного рельса происходит поворот тягового подвижного состава в точках, где колеса опираются на рельсы, и возникают силы трения. Горизонтальные силы (реакции) рельсов и силы трения передаются через колеса, оси, буксы раме тележки и вызывают ее изгиб в горизонтальной плоскости.
Наружные колеса набегают на наружный рельс и прижимаются к нему, а так как бандажи колес имеют коническую форму, то у этих колес крайних пар диаметр круга катания будет больше, чем у внутренних колес этих же пар.
Так как оба колеса колесной пары жестко запрессованы на ось и имеют одинаковую частоту вращения, то колесо с большим кругом катания будет стремиться забегать вперед. Крайние колесные пары будут стремиться поворачиваться по часовой стрелке. Средние колесные пары тележки при малом радиусе кривой будут прижиматься к внутреннему рельсу, и стремиться по той же причине поворачиваться в обратную сторону по отношению к крайним колесным парам.
Так как рама тележки удерживает все колесные пары параллельными друг другу, она испытывает изгиб в горизонтальной плоскости. Вызванный этими силами, изгибающий момент, зависит от массы тягового подвижного состава, длины его базы, радиуса кривой и скорости движения.
В раме тележки под действием центробежной силы и ветра появляются дополнительные горизонтальные и вертикальные (от создаваемого этими силами опрокидывающего момента) нагрузки.
Силы, действующие на раму тележки, вызывают в ее элементах изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и их кручение.
Таким образом, на раме тележки замыкаются все силы, возникающие в ходовой части тягового подвижного состава.
Челюстная тележка тепловоза. Тележка трехосная челюстная тепловозов с электрической передачей и опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей (тепловозы ТЭЗ, 2ТЭ10Л, М62, ТЭМ1, ТЭМ2).
Основными элементами тележки этого типа являются челюстная связь букс с рамой тележки и сбалансированное рессорное подвешивание. Устройство тележки показано на рис. 46.
Рис. 46. Челюстная тележка тепловоза со сбалансированным рессорным подвешиванием:
Бесчелюстная тележка с индивидуальным рессорным подвешиванием. Унифицированные бесчелюстные трехосные тележки с индивидуальным приводом каждой колесной пары через односторонний, одноступенчатый редуктор от тягового электродвигателя постоянного тока с циркуляционной принудительной системой смазки моторно-осевых подшипников, разработанные и освоенные в Сфий-ном производстве ПО «Лугансктепловоз» для магистральных тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ116А, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, ТЭ130, 2М62У, маневровых ТЭМЗ, экспортных ТЭ109, ТЭ114, ТЭМ18.
Тележки этого типа имеют следующие преимущества. Одностороннее расположение тяговых электродвигателей позволяет увеличить использование сцепного веса примерно на 10% и снизить время разгона состава в случае работы тепловоза на однопутных участках с неровным профилем и частыми остановками. Увеличенный статический прогиб рессорного подвешивания обеспечивает низкую собственную частоту вертикальных колебаний (около 1 Гц). Применение индивидуального рессорного подвешивания на цилиндрических пружинах в сочетании с гасителями колебаний позволило сократить его вес, исключить трущиеся места, увеличить этим надежность, а также сократить расходы на эксплуатацию и ремонт. Использование поводков с обрезиненными шарнирами ликвидировало быстроизнашиваемые поверхности трения (наличники на раме и буксе) и значительно увеличило надежность буксового узла.
Введение поперечного упругого перемещения тележки относительно кузова повысило динамические показатели в горизонтальной плоскости и снизило воздействие локомотива на путь.
Конструкция тележки этого типа обеспечивает:
— изменение передаточного числа тягового редуктора от 4,41 (75:17) до 3,04 (70:23) при одном и том же тяговом электродвигателе, т.е. с обеспечением постоянства межцентрового расстояния тягового редуктора;
— работу тележки на колее шириной от 1520 до 1435 мм при вписывании в габарит 02-ВМ, изменяя положение дисков колёсных центров их сдвижки на колесной паре;
— возможность установки тормозного оборудования двух систем тормозов: типа Матросова для грузовых типов тепловозов и типа КНОРР со ступенчатым нажатием для тепловозов с конструктивной скоростью 120 км/ч и выше;
— обеспечение тягово-прочностных качеств тележек из расчёта максимально допустимой нагрузки от колесной поры на рельсы 226 кН (23тс).
Тележка (рис. 47) состоит из следующих основных частей: рамы тележки 7, колесно-моторных блоков 5, рессорного подвешивания 3, опорно-возвращающего устройства 6, рычажной передачи тормоза 4, тормозного воздухопровода 7, песочного трубопровода 2.
Рис. 47. Тележка тепловоза 2ТЭ116:
Положения рамы тележки относительно колесных пар определяется пружинными комплектами индивидуального рессорного подвешивания, и нагрузка на каждую колесную пару передается через четыре пружинных комплекта, установленных на опорных кронштейнах букс.
Из-за отсутствия в витых пружинах внутреннего трения для избежания резонансных явлений параллельно рессорному подвешиванию включены рессорные гасители колебаний. Нагрузка от главной рамы тепловоза передается на четыре комбинированные резино-роликовые опоры, которые размещены на боковинах рамы тележки.
Сила тяги от рамы тележки на главную раму тепловоза передается шкворневым устройством, обеспечивающим поперечную свободноупругую подвижность шкворня кузова ±40 мм. Шкворень главной рамы тепловоза также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости.
Вследствие малого расстояния между колесными парами тележки тепловоза (1850 мм) и рядного положения тяговых электродвигателей (тяговые электродвигатели имеют опорно-осевое подвешивание в тележке и располагаются носиками в одну сторону «гуськом») шкворневое устройство размещено на продольной балке, расположенной над боковинами рамы тележки.
Тележка тепловоза ТЭМ7. Конструкция тележек (рис. 48) обеспечивает плавность хода, удовлетворяет требованиям воздействия тепловоза на путь и прочности элементов тележек.
Для облегчения трогания с места тяжелых составов можно включать передний по ходу движения тепловоза догружатель.
Каждая четырехосная тележка включает следующие основные узлы:
две двухосные тележки;
Рис. 48. Тележка тепловоза ТЭМ7:
вторую ступень рессорного подвешивания;
Двухосные тележки объединены в четырехосную промежуточной рамой, четырьмя маятниковыми подвесками и двумя механизмами передачи силы тяги.
Вертикальная нагрузка на тележку передается через роликовые опоры, расположенные на верхних плитах второй ступени рессорного подвешивания, далее через пружины второй ступени на промежуточную раму и через маятниковые подвески на рамы двухосных тележек. В двухосных тележках нагрузка передается от рамы через пружины первой ступени рессорного подвешивания и буксовые узлы на колесные пары.
Вертикальные (тяговые и тормозные) усилия от колесных пар передаются через буксовые тяговые поводки на раму двухосной тележки. От каждой рамы двухосных тележек усилия передаются на промежуточную раму через рычажные механизмы передачи силы тяги. Далее через шаровое шкворневое устройство, расположенное в промежуточной раме, усилие передается к шкворням главной рамы тепловоза.
Тележки электровозов.
Рис. 49. Тележка электровоза ВЛ11:
Рис. 50. Тележка электровоза ВЛ85:
Тележки электропоездов.
Все тележки электропоездов двухосные и расположены по концам кузовов на одинаковом расстоянии от середины вагонов. Тележки имеют различную конструкцию, поэтому их подразделяют на тележки моторных и прицепных (головных) вагонов.
Кузов вагона шарнирно соединен с тележкой посредством пятникового устройства, вокруг которого она может поворачиваться в горизонтальной плоскости. Когда вагон проходит по кривым участкам пути, то оси колесных пар устанавливаются по радиусу кривой, что уменьшает угол набегания колеса на рельс и, следовательно, уменьшается износ гребня колеса и головки рельса.
На электропоездах ЭР2 и ЭР2Р тележки обеспечивают нормальную эксплуатацию вагонов при скоростях до 130 км/ч.
Тележка моторного вагона электропоезда ЭР2 (рис. 51) двухосная, челюстная, с двойным рессорным подвешиванием, с фрикционными гасителями колебаний 1 в буксовом подвешивании, гидравлическими гасителями 10 и поводками с резинометаллическими гасителями 9 в центральном подвешивании.
Тележка состоит из рамы 4, двух колесных пар с редукторами 7 и буксовыми узлами 2, центрального подвешивания 5 и рычажнотормозной передачи 2. На тележке установлены два тяговых двигателя 8 с двумя упругими муфтами 6.
Тележка моторного вагона электропоезда ЭР2Р (рис. 52) отличается от тележки моторного вагона электропоезда ЭР2 тем, что на этой тележке применен бесчелюстной буксовый узел с буксовыми поводками; состоит она из тех же основных узлов. Соединение кузова вагона с тележкой в основном такое же, как и на моторном вагоне электропоезда ЭР2.
Тележка прицепного вагона электропоезда ЭР2 двухосная, бес-
Рис. 51. Тележка моторного вагона электропоезда ЭР2:
Рис. 52. Тележка моторного вагона электропоезда ЭР2Р:
Рис. 53. Тележка прицепного вагона электропоезда ЭР2:
Тележка прицепного вагона электропоезда ЭР2Р состоит из тех же основных узлов, что и тележка прицепного вагона электропоезда ЭР2.
Тележки дизель-поездов типа ДР.
Рис. 54. Моторная тележка дизель-поезда ДР1:
Устройство электровоза (Часть 1)
Опубликовано 10.06.2020 · Обновлено 04.02.2021
А вообще, зададимся вопросом, что такое электровоз? Тепловоз мы с вами в предыдущих моих статьях немножко изучили, теперь пришло время познакомиться с электровозом, этим славным представителем семьи локомотивов.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-1024×683.jpg» width=»1024″ height=»683″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-1024×683.jpg» alt=»Электровоз ВЛ10 | Электровоз ВЛ10 | Движение24″class=»wp-image-3451″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-300×200.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-768×512.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»Электровоз ВЛ10 | Движение24″ /> Электровоз ВЛ10
Что такое электровоз и как он работает
Электровоз – очень мощная машина и эту мощность можно повышать существенно, чего не скажешь про тепловоз. Практически все железные дороги нашей страны уже электрифицированы, поэтому электровоз является главным в семье локомотивов. Итак, электровоз — это локомотив, который работает, используя электрический ток, получая его от контактной сети, через контактный провод, поэтому требует для своей работы большой инфраструктуры: контактная сеть, тяговые подстанции и т.д., но он хорошо выигрывает в мощности, скорости и является более экономичным в своей эксплуатации. На наших железных дорогах применяется для питания электровозов две системы тока: постоянный и переменный. Напряжение в контактной сети постоянного тока составляет — 3000 Вольт, а в контактной сети переменного тока – 25000 Вольт.
Контактная сеть
Исходя из этого на железных дорогах эксплуатируются электровозы двух родов тока: постоянного и переменного, есть и представители, совмещающие в своей конструкции обе системы, так называемые, электровозы двойного питания, про них я ниже расскажу. Давайте рассмотрим, что общего в конструкциях электровозов.
Тяговые электродвигатели
Немного освежим в памяти основы электротехники. Если в магнитное поле мы поместим какой-нибудь проводник (рамку) и начнем ее вращать, то в этой самой рамке будет возникать электрический ток, таким образом мы получаем генератор. А если по этой рамке пропустить ток, то получится электродвигатель. Из законов физики известно, что вокруг проводника с током создается магнитное поле – теперь эти оба магнитных потока складываются и вращают рамку с током. В этом и заключается принцип работы всех электродвигателей.
Более подробно это выглядит так: все тяговые электродвигатели (ТЭД) электровозов сложные электрические машины, постоянными магнитами наша промышленность просто не сможет снабдить все электромашины, поэтому магнитный поток, необходимый для вращения якоря, создается в проводниках, путем пропуска по ним электрического тока, это называется – обмотка возбуждения и располагается она в остове электродвигателя по всей его окружности. Эта обмотка включает в себя главные полюса, добавочные полюса и компенсационную обмотку. Якорь тягового электродвигателя состоит из сердечника, коллектора и обмотки, которая укладывается в пазы сердечника. Величина тока в обмотке возбуждения и в обмотке якоря регулируется, соответственно обороты якоря и мощность электродвигателя.
Существует режим реостатного и рекуперативного торможения, то есть, ток от якоря тягового электродвигателя (ТЭД) отключается и якорь вращается в магнитном поле обмотки возбуждения, а это уже генератор. В генераторах возникает сила, называемая противо ЭДС, эта сила всегда направлена против вращения якоря, и она довольно большая. Поэтому в режиме реостатного или рекуперативного торможения электровоз тормозит всеми своими ТЭД, без применения автоматических тормозов, что очень эффективно на затяжных спусках и обеспечивает плавность ведения грузовых и пассажирских поездов. Вот на эти ТЭД и работают все системы электровоза.
Практически на всех электровозах обоих систем тока применяются тяговые электродвигатели постоянного тока. Это коллекторные двигатели со щеточным аппаратом, по которому подается ток на якорь двигателя. Велись активные разработки по применению на электровозах асинхронных тяговых электродвигателей переменного тока, что значительно удешевит стоимость локомотива и уменьшит его вес, но возникали трудности с системами управления этими двигателями. В настоящее время эта проблема решена и уже эксплуатируется парк электровозов с асинхронными ТЭД.
Тележки
Итак, общее в электровозах – тяговые электродвигатели постоянного тока, которые устанавливаются в тележках. Тележка представляет собой рамную конструкцию, на раме которой и крепятся ТЭД. Существует два вида подвески ТЭД: опорно-осевая и опорно-рамная.
Тележка электровоза 2ЭС6 Синара
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-300×185.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg» width=»1000″ height=»616″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg» alt=»Тележка электровоза 2ЭС6 Синара | Тележка электровоза 2ЭС6 Синара | Движение24″class=»wp-image-11868″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-300×185.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-768×473.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тележка электровоза 2ЭС6 Синара | Движение24″ /> Тележка электровоза 2ЭС6 Синара
Опорно-осевая подвеска ТЭД
В первом случае ось колесной пары закрепляется в пазах двигателя и закрывается крышками, в которых находится смазочный материал: косы из специального материала, смазывающиеся маслом (польстер). Вся эта конструкция называется – моторно-осевой подшипник. На концах оси колесной пары (с одной или с обоих сторон) напрессованы тяговые шестерни, которые входят в зацепление с шестернями, расположенными на якоре электродвигателя. Этот тяговый редуктор закрывается кожухом. Другой конец тягового электродвигателя закрепляется за балку на раме тележки.
Опорно-рамная подвеска ТЭД
Во втором случае, ТЭД крепится к раме тележки, а ось колесной пары с напрессованной на ней тяговой шестерней закреплена с шестерней ТЭД в специальном редукторе, эта схема не требует установки моторно-осевых подшипников и постоянного контроля за уровнем смазки в них.
Как передается тяговое усилие от колесных пар к автосцепкам?
На концах осей колесных пар расположены буксовые узлы. На всех современных электровозах применяются бесчелюстные (поводковые) буксы. Ведь вращающий момент и тяговое усилие от ТЭД и соответственно колесной пары необходимо передать на раму электровоза, а через нее на весь состав. Поэтому тележки имеют, так называемые, приливы, именно к этим приливам через резинометаллические поводки и закреплены буксы. Сами тележки установлены на шкворнях на раме кузова и могут свободно перемещаться в соответствии с профилем пути. Таким образом все необходимые тяговые усилия передаются на раму кузова, на ней с обоих сторон установлены автоматические сцепки, которые соединяются с автосцепками вагонов и вперед, поехали!
Оборудование электровоза
Электровозы обоих систем имеют, как правило, унифицированный кузов, в котором размещено все оборудование. Пассажирские электровозы имеют свои особенности по конструкции кузова.
Токоприемник
На крышах электровозов располагаются токоприемники – это трубчатая конструкция, на самом верху которой закрепляется, через каретку, полоз токоприемника, в полозе устанавливаются угольные или угольно-керамические вставки, которые и скользят по контактному проводу, передавая ток на токоприемник и далее на силовые цепи.
Могут применятся и другие материалы, вместо угольных вставок. На токоприемниках электровозов постоянного тока устанавливается, как правило, два полоза, для улучшения токосъема. Токоприемник поднимается при подаче воздуха из цепей управления в пневматический цилиндр, преодолевая усилие возвратных пружин. При опускании токоприемника воздух из цилиндра выходит в атмосферу и возвратные пружины опускают токоприемник на крышу. Неисправный токоприемник может быть отключен от силовой цепи ручным разъединителем.
Вспомогательные машины
Надо отметить, что воздух для любого электровоза – это очень важный элемент в его работе. Без воздуха не поднимешь токоприемник, не подключишь силовые контакты и т.д. На всех электровозах существуют вспомогательные компрессоры, которые могут накачать давление в цепях управления до величины, необходимой для поднятия токоприемника.
Электровозы обоих систем тока имеют электрические мотор-вентиляторы для охлаждения ТЭД и других устройств, мотор-компрессоры для накачивания воздуха в главные резервуары локомотива, а оттуда во все системы электровоза и автоматические тормоза поезда.
Машинное отделение электровоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» width=»1024″ height=»716″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» alt=»Машинное отделение электровоза | Машинное отделение электровоза | Движение24″class=»wp-image-1030″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-768×537.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1.jpg 1098w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»Машинное отделение электровоза | Движение24″ /> Машинное отделение электровоза
Все электровозы управляются через контроллеры (разных конструкций) из кабины машиниста и оснащены всем необходимым оборудованием для ведения поезда (прожекторы, краны машиниста-усл. №395 и усл. №254, КВ и УКВ радиостанции, буферные фонари, санузлы и т.д.). На крышах электровозов, помимо упомянутых выше токоприемников, располагаются жалюзи вентиляторов, антенны, изоляторы, шунты, токопроводящие шины и другое оборудование. На пассажирских электровозах установлены системы отопления пассажирских вагонов (3000 В).
Какие бывают электровозы
Грузовые электровозы работают обычно в двухсекционном или трехсекционном исполнении, могут соединяться и два двухсекционных электровоза. Все межсекционные соединения производятся кабелями (жоксами), электровозы управляются с одного пульта, это называется – по системе многих единиц.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-300×199.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-1024×678.jpg» width=»1024″ height=»678″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-1024×678.jpg» alt=»электровоз 2ЭВ120 | электровоз 2ЭВ120 | Движение24″id=»2478″ data-full-url=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508.jpg» data-link=»https://dvizhenie24.ru/railway/nash-chudo-yudo-elektrovoz-2ev120-ot-kompanii-bombardie/attachment/160508/» data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-300×199.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-768×509.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»электровоз 2ЭВ120 | Движение24″ />
В настоящее время строятся электровозы в трехсекционном и четырехсекционном исполнении, с возможностью прохода во все секции при движении, промежуточные секции уже не имеют кабин управления и называются – бустерными. Вот в целом и сходства электровозов двух систем тока. А различия рассмотрим в следующих статьях: электровозы постоянного тока, переменного тока, двойного питания.