2.Выбор оборудования экипажа

1.Кузов

Кузов тепловоза ТЭП70 несущий, ферменно-раскосного типа со съемной крышей блочного исполнения. Каждый блок крыши выполнен с учетом крепления к нему узлов вспомогательного оборудования (рис.40).

Конструктивно кузов можно разделить на пять основных частей: рама, бак для топлива, стенки боковые с обшивными листами, блоки крыши и кабины машиниста.

Рама кузова образована двумя главными продольными балками коробчатого сечения, расположенному по наружному контуру; двумя лобовыми поперечными балками, образующими короба для установки сцепных приборов; четырьмя поперечными шкворневыми балками 13 для крепления стаканов, воспринимающих продольные тяговые и тормозные силы от тележек и передающие им вертикальную нагрузку массы кузова с оборудованием. В силовую раму включены топливный бак и каналы централизованной системы воздухоснабжения, расположенные вдоль оси рамы. Технологически рама тепловоза разбита на отдельные секции – две концевые (1 и 5), среднюю 3 и две промежуточные (2 и 4), расположенными между концевыми и средней секциями. Концевые секции рамы воспринимают продольные силы, для чего в них устанавливают автосцепку. Для раздачи силы, воспринимаемой автосцепкой, двум продольным боковым элементам рамы и боковым стенкам кузова применена система горизонтальных и вертикальных раскосов. К концевым секциям на болтах устанавливают путеочиститель. Средняя секция рамы включает вварной топливный бак с нишами для аккумуляторных батарей, два канала воздуховода системы охлаждения электрических машин и представляет собой основание для установки дизель-генератора. Промежуточные секции рамы устанавливают между концевыми и средней. В каждой промежуточной секции две поперечные шкворневые балки непосредственно воспринимают силу тяги от тележек и одновременно передают массу кузова с оборудованием раме тележек. Усилия от кузова на боковые опоры передаются через опорные плиты, приваренные к продольным балкам рамы. В раму кузова вварены каналы централизованной системы воздухоснабжения. Сверху рамы приварен настильный лист, на котором укреплены угольники для укладки пола из алюминиевого проката.

Каркас боковых стенок кузова, кроме силовых элементов и деталей, создающих жесткость для обшивочных листов, имеет второстепенные звенья, образующие оконные проемы и проемы для установки жалюзи.

Крышу тепловоза ТЭП70 используют для размещения узлов вспомогательного оборудования. Конструктивно крыша с встроенными узлами состоит из пяти отдельных съемных секций.

Такое исполнение крыши позволяет осуществлять блочный принцип сборки и ремонта агрегатов вспомогательного оборудования тепловоза. Кабина машиниста от машинного помещения отделена задней стенкой, сваренной из алюминиевых листов. Кабина просторная, имеет большие окна, обеспечивающие хороший обзор.

Главная рама

Она является основанием для размещения силовой установки и вспомогательного оборудования, а также передает продольные тяговые усилия от ведущих осей к составу. Основными силовыми элементами главной рамы (рис. 2) являются хребтовые двутавровые балки высотой 450 мм, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами. Горизонтальные настильные листы толщиной от 4 до 14 мм имеют вырезы для монтажа оборудования. В средней части рамы расположен поддон для установки дизель-генератора. Наружный контур рамы имеет обносные швеллеры, к которым крепится кузов. Концы хребтовых балок связаны при помощи стяжных ящиков, отлитых из специальной стали. В них размещены фрикционные аппараты ударно-тяговых средств. К нижнему листу рамы приварены усиливающие полосы толщиной 20 мм, а к ним — шкворни (передний и задний), которые передают только горизонтальные усилия и не воспринимают вертикальных нагрузок. Вертикальные нагрузки от рамы на тележки передаются через восемь шаровых опор (по четыре опоры на каждую тележку). Для подъема рамы при ремонтах в передней и задней частях ее размещены специальные кронштейны.

Рис. 2. Главная рама тепловоза:

1, 5 — стяжные ящики; 2, 4 — шкворни; 3 — ферма, усиливающая главную раму; 6 — желоб с крышкой для кабеля; 7 — хребтовая балка; 8 — стальная полоса усиления балки; 9 — крышка шкафа аккумуляторной батареи; 10 — стальное кольцо шкворня; 11 — специальный лист для установки верхней части опорно-возвращающего устройства

Кабина машиниста

Кабина машиниста — специальное отдельное помещение на локомотиве, которое служит рабочим местом локомотивной бригады и в котором расположены органы управления, аппаратура и приборы, необходимые для обслуживания силовой установки (паровой котёл, дизель) и для регулирования работы двигателей (паровая машина, тяговые электродвигатели). На паровозах кабину машиниста называют будкой машиниста, на моторвагонном подвижном составе — постом управления.

Тепловоз имеет две кабины отличающиеся друг от друга тем, что в передней, расположенной со стороны тягового генератора, предусмотрен привод к ручному тормозу, действующему на две оси передней тележки. Кабины просторные, светлые. Длина кабины 1650 мм.

В лобовой части кабины установлены песочные бункера, которые заправляются песком через горловины, закрытые крышками. Расположение окон и их конструкция обеспечивают хороший обзор пути. Для уменьшения воздействия прямых солнечных лучей и бликов лобовые окна имеют отрицательный угол установки. Оконный проем охватывает весь периметр наружной стенки и имеет высоту 850 мм. Стекла изготовлены из органического стекла толщиной 10—12 мм, им придана красивая округленная форма (штамповкой с предварительным нагревом заготовок до 120° С).. Боковые окна раздвижные, имеют поворотные предохранительные щитки. Для остекления всех окон и предохранительных щитков применены безосколочные стекла. Снаружи имеются зеркала, позволяющие наблюдать за хвостом поезда и видеть окружающую обстановку при закрытых боковых окнах. Для входа в кабины имеется посередине задних стенок по одной двери с хорошим уплотнением по контуру, с двойным остеклением окна и воздушной прослойкой. Для вентиляции кабины вверху в лобовой части предусмотрен лючок, а также два лючка в задней части крыши. Кроме того, в средней части кабины под пультом управления установлен отопительно-вентиляционный агрегат, который забирает воздух через окно в лобовой стенке кабины. От отопительно-вентиляционного агрегата предусмотрен также обдув теплым воздухом стекол лобовых окон через сопла.

В основании пульта управления выполнены: в левой части — шкаф для пищи, а на местах машиниста и помощника — ниши для ног. Имеются два удобных сиденья для машиниста и его помощника, регулируемые по высоте. С целью удобства управления тепловозом при подходе к составу предусмотрена кнопка маневровой работы.

Полы кабины под пультом стационарные, а в свободной ее части — и виде съемных щитко. Под полом установлены дешифратор автоматической локомотивной сигнализации, блок радиостанции, а также оборудование и трубопровод тормозной и пневмосистемы обслуживания тепловоза.

Кабина машиниста: 1 — лобовое окно, 2 — горловина песочного бункера, 3 — поручень, 4 — прожектор, 5 — жалюзи всасывающего канала, 6 — накладно і номер тепловоза, 7 — ниша для ног, 8 — полоса, 9 — пол кабины, 10 — боковое окно, 11 — дверь.

Расположение оборудования в кабине машиниста: 1 — бытовой холодильник, 2— панель приборов, 3— держатель; 4— пульт радиостанции и переговорного устройства; 5 — зеркало обзора состава; 6 — шторка; 7— дверка корпуса прожектора; 8 — графикодержатель; 9—пульт управления; 10— лампа подсветки шкалы скоростемера; 11 — скоростемер; 12—край машиниста; 13—панель сигнальных ламп; 14—'пепельница; 15 — сиденье откидное; 16— кресло машиниста.

Тележки (ходовая часть экипажа)

Тележки тепловоза ТЭП70. У первых семи тепловозов ТЭП70 тележки однотипны с тележками тепловоза ТЭП60. Отличие заключается в разных диаметрах бандажей колесных пар: у ТЭП60 диаметр бандажей 1,05 м, у ТЭПТО — 1,22 м. Тележка имеет оригинальную но сложную конструкцию, обусловленную опорно-рамным подве шиванием электродвигателей, продольным сбалансированием рессорного подвешивания и упругой опорой кузова на раму тележки. Характерным для этой тележки является широкое использование резиновых элементов. Масса кузова передается на раму тележки через две главные маятниковые опоры (рис. 180) 9 в середине шкворневых балок и четыре пружинные боковые опоры 14, установленные в кронштейнах б приваренных к боковинам рамы 1 тележки. На каждую главную опору приходится нагрузка около 95 500 Н. Прогиб одного резинового конуса 8 под этой нагрузкой составляет около 15 мм. Установка главных опор с малым статическим прогибом амортизаторов вдоль оси тележки позволяет сохранить параллельность между кузовом и тележками, что в свою очередь способствует более равномерному распределению нагрузки между колесными парами и тем самым улучшает коэффициент использования сцепного веса. Нагрузка набоковую опору в два раза меньше, чем на главную. Статический прогиб боковых пружин 14'под этой нагрузкой составляет 98 мм, т. е. более чем в три раза больше прогиба главных опор. Тем самым созданы условия для амортизации боковой качки кузова. Такие же виды колебаний, как галопирование и подпрыгивание, вследствие большей продольной жесткости проявляются в меньшей степени. Гашение боковых колебаний кузова относительно продольной оси происходит за счет сил трения в направляющих стаканах 15 и 16 боковых опор. Наибольшие амплитуды боковых колебаний ограничиваются вертикальными ограничителями отклонений кузова, установленными на раме тележки

Устойчивость кузова в поперечном направлении обеспечивается пружинными возвращающими аппаратами 10, установленными между проушинами главных опор и кузовом. В прямых участках пути стойки опор удерживаются в вертикальном положении пру жинами возвращающих аппаратов, имеющими предварительное поджатие 15 000 Н. При движении в кривой пружины обоих возвращающих аппаратов, удерживающих опору, сжимаются под действием центробежной силы кузова, и опора занимает наклонное положение. При выходе из кривой (после снятия боковой силы) пружины возвращают кузов в первоначальное соос-ное с тележкой положение. Наибольшее отклонение кузова, которое допускают установленные с обеих сторон на раме тележки ограничители, равно 40 мм. Резиновые конусы 8 главных опор при поперечных перемещениях кузова относительно тележки играют роль своеобразных шарниров, в которых внешнее трение заменено внутренним трением в деформируемой резине. Кроме этого, резиновые конусы смягчают вертикальные и горизонтальные толчки и снижают передачу высокочастотных вибраций от тележек к кузову.

Нагрузка от тележки на колесные пары передается с помощью концевых и средних пружин и рессор, сбалансированных друг с другом и образующих первую (буксовую) ступень рессорного подвешивания со статическим прогибом 94 мм. Концевые пружины и рессоры воспринимают нагрузку через резиновые амортизаторы: кольцевые над пружинами и прямоугольные 18 над хомутом рессоры. Рессоры 19 через рессорные балансиры нагружают соседние пружины, установленные в гнездах двуплечих подбуксовых балансиров 24, которые в свою очередь подвешены с помощью валиков на корпусах букс 25 и передают на них нагрузку. Вторые концы балансиров крайних букс нагружены концевыми пружинами. В отличие от сбалансированного рессорного подвешивания челюстных тележек шарнирные соединения описываемой тележки значительно меньше вызывают хлопот в эксплуатации и ремонте. Здесь пары трения образованы стальными валиками (сталь 45) и самосмазывающимися металлокерами-ческими втулками, которые перед установкой пропитываются в масле

Рис. 3 Экипажная часть тепловоза ТЭП70 (№ 1—7) в разрезе-/ — рама: 2 - шарннрно-поводковая муфта: 3 •- кожух тягового редуктора: 4 - зубчатый венец; 5 — тяговый двигатель; 6 - моторный подшипник; 7 стальной конус. В решновый конус; 9 главные (маятниковые) опоры кузова; 10 — возвращающий аппарат; // - верхний стакан' 12 - скоба;

13 — шток; 14 — пружина боковой опоры кузова; 15, 1ь ~ направляющие стаканы: 1Т гне ідо амортизатора; /8 — амортизатор; 19 — рессора; 20 — Крышка моторных подшипников; 21. ф.здиец пялого вала. 22 — палец: 23 - амортизаторы; 24 - подбуксовый балансир. 25 <- фукса: 26 . тормозной «мгнидр,' а поперечная балка; 6 — кронштейн боковой опоры, в стакан главной опоры, • . кронштейн подвески двигателя

Выбор, компоновка и развеска оборудования локомотива

Для выполнения развески используется схема (эскиз) расположения узлов и оборудования (рис. 1).

Развеска – это статическая задача по плоскости. При этом нагрузки (вес) оборудования представляют собой систему сил, действующих в продольной вертикальной плоскости симметрии.

№ п/п	Наименование оборудования	Вес, кН	Плечо, м	Момент, кН*м	Примечание
1.	ДГУ	308,23	10,57	3257,991
2.	Охлаждающее устройство	39,186	16,4	642,65
3.	Воздухопроводы тормозной и песочной систем, системы автоматики	19,452	12,6	245,095
4.	Системы смазки, охлаждения и топливная	14,293	13,91	198,816
5.	Силовые установки и механизмы	21,506	12,82	275,707
6.	Электродинамический тормоз	10,821	4,56	49,344
7.	электрооборудование	83,69	7,59	635,207
8.	Кузов с рамой, кабинами и крышами	239,57	10,9	2611,313
9.	Средства пожаротушения	3,377	12,99	43,867
10.	Инструменты и принадлежности	4,06	10,75	43,645
11.	Обслуживающая масса (вода, масло), топливо и песок по 2/3 запаса	73,818	11,89	877,696
12.	Крышевое оборудование	81,8	10,86	888,348
9.	Тележки (две)	2*265,916	-	-
10.	Тепловоз	1349,832	-	9769,679

Координата х_цт – центра тяжести верхнего строения тепловоза определяется как:

, м (4.1)

где - суммарный момент от сил тяжести элементов конструкции и оборудования кузова относительно оси моментов 0-0, Нм:

n- Количество наименований оборудования в весовой ведомости;

G_i ,l_i – соответственно вес (Н) и плечо (м) силы, равное расстоянию от центра тяжести i-го узла до оси 0-0;

- вес верхнего строения тепловоза, Н.

Х_цт=9769,679 /1349,832=7,2 м.

Для определения нагрузок на тележки N_T1, N_T2 от верхнего строения тепловоза используют два уравнения статики:

, (4,2)

где Р_А, Р_Б – реакции в мнимых опорах А и Б, вызванные действия силы веса верхнего строения тепловоза; ∑G_i; Р_А=N_T1; Р_Б=N_T2;

l_T1, l_T2 – расстояние от оси моментов 0-0 до мнимых опор соответственно первой и второй тележек, м:

l_T1+L_б/2=х_цт;

где l₁^’ и l₂^’ – действительные расстояния вектора веса верхнего строения тепловоза ∑G_i до мнимых опор соответственно А и Б.

Несовпадение центра тяжести и геометрического центра тяжести верхнего строения тепловоза. Определяемое по формуле:

а= L_л/2 – х_цт;

где L_л- длина локомотива по осям автосцепки, м.

а=21,7/2 – 10,857=-0,007 м, то есть центр тяжести смещен на 7 мм в сторону задней тележки;

L_б=l_маш+l_охл= 17,77+ 2=19,77 м;

, (4,5)

l₁^’ = L_б/2+а=19,77/2+0,07= 9,955м;

l₂^’ = L_б/2 – а= 19,77/2- 0,07 = 9,815 м;

Р_А=N_T1; Р_Б=N_T2;

, (4,4)

N_T1= (818000*9,815)/(9,815+9,955)=406,104 кН;

N_T2=(818000*9,955)/(9,815+9,955)= 411,896кН;

Разность нагрузок, приходящихся на заднюю и переднюю тележки, составляет:

∆N = N_T1 – N_T2 = 406,104 – 411,896=5,892кН

Неравномерность осевых нагрузок из (4.7) при этом составляет:

2П₁= (N_T1+G_T)/3= (406,104+265)/3=671,104кН

2П₂= (N_T2+G_T)/3= (411,896+265)/3=676,896кН

2П= Р_сл/6=1349,83/6=224,97кН

и следовательно из (4.8):

∆2П=(2П₁-2П₂)/2П=(671,104- 676,896)/224,97=0,025*10^-3

Таким образом, отклонение фактических нагрузок 2П=0,02% и не превышает допускаемое техническими условиями отклонение в 3%, что свидетельствует о высоком качестве развески проектируемого тепловоза.