Тема. Главная рама, кузов и кабина машиниста.

Экипажная часть тепловоза. К экипажной части обычно относят главную раму тепловоза с кузовом, ударно-тяговые устройства, тележки с опорно-возвращающими устройствами и шкворнями, передающими тяговое усилие от тележек к кузову. На главной раме размещена силовая установка (дизель-генератор) с вспомогательным оборудованием и ударно-тяговые устройства. Таким образом, рама несет нагрузку от массы оборудования, установленного на ней, передает силу тяги составу и воспринимает тормозные и динамические нагрузки во время движения тепловоза. Если кузов и кабина машиниста, установленные на главной раме тепловоза, не воспринимают этих нагрузок и выполняют только функции защиты от атмосферных воздействий, то конструкцию главной рамы называют несущей. При этом рама получается тяжелой, но технологически простой и менее трудоемкой в изготовлении. Облегчается монтаж на ней оборудования, так как установка агрегатов производится в этом случае на открытую раму, а кузов устанавливается в последнюю очередь. Если кузов и рама составляют единую цельносварную конструкцию, при которой некоторая доля статической и динамической нагрузок воспринимается кузовом, такую конструкцию называют цельно-несущей (с несущим кузовом). Конструкция более трудоемка, но имеет меньшую удельную массу.

Главная рама опирается вместе с кузовом на две тележки посредством либо жестких опорных устройств, либо через упругие элементы (резиновые или металлические пружины).

Оборудование на главной раме должно быть размещено таким образом, чтобы на каждую тележку приходилась одинаковая нагрузка. Одинаковую нагрузку должна нести и каждая колесная пара. Отклонение допускается не более ±3%. Связь тележек с главной рамой должна обеспечивать поворот их в плане на некоторый угол (3—4°) для обеспечения прохождения тепловоза в кривых участках пути. При этом тележка может либо только поворачиваться относительно жесткого шкворня рамы тепловоза (тепловозы ТЭМ2 и др.), либо поворачиваться с одновременным перемещением в поперечном направлении относительно кузова 2ТЭ116, ТЭП70 и некоторые другие). В этом случае связь кузова (главной рамы) с тележками упругая, причем упругость обеспечивается только в поперечном направлении. В направлении передачи тяговых и тормозных усилий связь, как правило, жесткая. На тепловозах 2ТЭ116 и ТЭП70 упругое перемещение тележек относительно кузова обеспечивается за счет плавающего гнезда шкворня и горизонтальных пружин. При люлечном подвешивании кузов перемещается в поперечном направлении за счет наклона подвесок. Возвращение тележек из отклоненного положения обеспечивается возвращающими устройствами.

Главная рама. Рама тепловоза служит для установки на ней основного и вспомогательного оборудования, кабин машинистов, а также для размещения ударно-тяговых устройств, а также передает продольные тяговые усилия от ведущих осей к составу.

Основными силовыми элементами главной рамы 2ТЭ116 (рис.8) являются хребтовые двутавровые балки, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами. Горизонтальные настильные листы 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, 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.

Рама испытывает не только статические нагрузки от воздействия масс установленного на ней оборудования и тягово-тормозных усилий, но и наиболее опасные ударные нагрузки при сцеплении с составом и ведении поезда, а также различные вибрационные нагрузки. В связи с этим рама должна обладать значительной жесткостью и достаточной усталостной прочностью.

Рис.8. 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

У тепловозов ТЭМ2 кузова и рамы не объединены в единую несущую систему, поэтому их рамы выполнены из довольно жестких, тяжелых элементов. По конструкции рамы тепловозов ТЭМ2 мало чем отличаются друг от друга. У обеих рам основными силовыми элементами являются две продольные хребтовые балки 3, 7 (рис.9) из двутавров, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами 4, 11.

Рис.9. Поперечный разрез рамы тепловозов ТЭМ2:

1 - швеллер; 2 - опоры домкратов; 3, 7 - хребтовые балки; 4, 11 - верхние и нижние усиливающие полосы; 5. 10 - верхний и нижний листы; 6 - поперечные перегородки; 8 - штампованные кронштейны; 9 - опора кузова.

По концам продольные балки связаны литыми стяжными ящиками, прикрепленными к нижним поясам балок. Наружный контур рамы выполнен из швеллера, соединенного с продольными балками кронштейнами 8. Для придания раме необходимой жесткости продольные балки по всей длине скреплены вваренными поперечными перегородками 6. Эти усиления предусмотрены в местах приварки опор кузова и шкворней. Сверху и снизу рама обшита стальными настильными листами 5, 10 с вырезами, обеспечивающими монтаж оборудования на раме. Снизу к хребтовым балкам и усиливающим листам приварены с каждой стороны по два кронштейна для крепления топливного бака. Передний и задний шкворни, представляющие собой стальные отливки из стали, приварены к раме через усиливающие шкворневые листы.

На шкворни насажены и приварены сменные втулки, предохраняющие шкворни от износа. В зонах передней и задней опор кузова приварены четыре литые опоры 2 под домкраты. Спереди и сзади рама закрыта лобовыми листами. К переднему лобовому листу крепится путеочиститель.

На нижний настил рамы между продольными балками установлены кондуиты для электрических кабелей тяговых электродвигателей.

Рама тепловоза ТЭП70. Рама и кузов объединены в единую несущую систему. Рама (рис.10) является одним из элементов несущего кузова, его нижним поясом. Боковые стенки кузова приварены к раме, и она вместе с кузовом составляет одно целое. Рама кузова оборудована двумя главными продольными балками 22, расположенными по наружному контуру. Балки имеют коробчатое сечение, сварены из гнутых профилей—швеллера и серпообразного профиля. Продольные балки рамы объединены между собой двумя концевыми секциями 8, двумя шкворневыми балками 9, 15 и пятью поперечными вваренными балками 13. Снизу и сверху рама закрыта настильными листами. В раму кузова вварены каналы 20 системы централизованного воздухоснабжения с отводами для охлаждения генератора, тяговых электродвигателей и выпрямителей установки. В силовую схему рамы включен топливный бак 11, представляющий жесткую сотовую конструкцию с перегородками и нишами для аккумуляторных батарей. Верхняя часть средней секции 12 рамы служит основанием для дизель-генераторной установки, которая опирается на раму, через резинометаллические амортизаторы. В верхней части топливного бака по бокам располагаются каналы 10 воздухопровода, соединенные с каналами концевых секций вваренными патрубками. Концевые секции рамы воспринимают продольные силы. В них, в специальных коробах 7 (стяжных ящиках) установлены автосцепки СА-3 с поглощающими аппаратами пассажирского типа ЦНИИ-Н6. По центру шкворневых балок в них вварены основания шкворней 14 прямоугольной формы. К этим основаниям с помощью болтов прикреплены шкворни тепловозов. В районе средних колесных пар тележек по бокам кузова в раме имеются специальные ниши 21, в которые входят пружины второй ступени рессорного подвешивания. К концевым секциям рамы на болтах укреплены путеочистители 16 с регулируемой по высоте нижней частью 17.

Кузов. Кузова тепловозов разделяются по способу восприятия нагрузки на два типа: с несущей рамой и съемным кузовом; цельно-несущие, у которых рама и кузов представляют собой единую сварную конструкцию, обеспечивая высокую жесткость и снижение массы кузова на 20... 25 % при одинаковой мощности силовой установки.

Кузов тепловоза ТЭП70 цельно несущий, представляет собой сложную пространственную систему, образованную из продольных и поперечных балок, тонкостенных стержней и обшивки. Для возможности выемки дизеля и других агрегатов в средней части крыши кузова сделан большой вырез, закрываемый съемным каркасом. В обшивочном листе кузова имеется ряд вырезов для установки вентиляторов, фильтров и размещения окон (см. рис.10). Несущими элементами кузова являются: описанная выше рама кузова, боковые стенки, лобовые части кузова и задние стенки кабин машиниста. Конструкция кузова позволяет осуществлять блочный принцип сборки основных его агрегатов. Каркас кузова состоит из верхних и средних продольных балок, связанных стойками и раскосами. Арки кузова, соединяющие боковые стенки кузова, выполнены из швеллеров, а также из специальных профилей. Две арки, расположенные над дизелем, съемные, остальные приваренные. Вертикальные стойки, продольные балки и раскосы соединены при помощи сварки. Для усиления в этих узлах вварены косынки из листовой стали. Кроме силовых элементов и деталей, создающих жесткость конструкции, каркас кузова имеет второстепенные звенья, образующие оконные проемы и проемы для установки жалюзи. К каркасу лобовых и боковых стенок к полкам стоек и раскосов прикреплены обшивочные алюминиевые листы толщиной 3 мм. Внутренние поверхности боковых стенок также имеют алюминиевую обшивку. Крыша кузова тепловоза состоит из отдельных соединенных между собой секций (блоков). Она используется для размещения вспомогательного оборудования. Для вентиляции дизельного помещения в районе дизеля на боковых стенках и в крышах имеются люки.

Рис.10. Несущий кузов тепловоза ТЭП70:

1. 2, 3. 4, 5 - блоки крыши; 6, 18 - усиливающие короба; 7 - стяжные ящики; 8 - концевые секции рамы; 15 - шкворневые балки; 10, 20 - каналы воздухоснабжеиия; 11 - топливный бак; 12 - средняя секция рамы; 13 - поперечные балки; 14 - основание шкворней; 16 - верхняя часть путеочистителя; 17 - нижняя регулируемая часть путеочистителя; - кабина машиниста; 21 - ниши для пружин; 22 - главные продольные балки

Внешние поверхности кузова выполнены с наименьшим числом углублений и выступающих частей для лучшей обтекаемости воздушным потоком во время движения локомотива и возможности применения моющих установок.

Рис.11. Пульт управления в кабине машиниста тепловоза ТЭП70:

На лобовой части кузова вварен короб, служащий для установки в нем электрических буферных и сигнальных фонарей. Прожектор вмонтирован ниже лобового стекла. Лобовое стекло кабины машиниста сплошное. Его форма повторяет профиль лобовой части кузова. Закреплено стекло к металлическому каркасу при помощи профильной резины. Помимо установки стекло-очистителей, лобовое стекло оборудовано устройством обмыва с дистанционным управлением из кабины.

Кабина машиниста 19 от дизельного помещения отделена задней стенкой из алюминиевых листов. Между наружной и внутренней обшивками кабин уложены шумоизолирующие пакеты из капронового волокна и звукодемпфирующей резины. Внутренняя обшивка потолка кабины выполнена из перфорированного стального листа, стены — из листового металлопласта. Полы в кабинах съемные из фанерных плит. Пространство под полами заполнено теплозвукоизоляционными матами. По всей ширине кабины вдоль лобового окна установлен пульт управления (рис.11) с контрольно-измерительными приборами.

На маневровых и поездных тепловозах применяются кузова с несущей рамой и съемным кузовом (рис.12). Съемный кузов может быть вагонного или капотного типа. При использовании кузова вагонного типа локомотивная бригада имеет доступ к силовому оборудованию во время движения без выхода из кузова, что улучшает условия работы бригады; кроме того, кузов вагонного типа имеет хорошую аэродинамику. Поэтому кузовами вагонного типа оборудуются поездные локомотивы. Кузов капотного типа боковыми стенками и крышей закрывает лишь силовые агрегаты, что обеспечивает хороший обзор пути из кабины машиниста. Локомотивы с таким типом кузова используются в основном для маневровой работы.

Рис.12. Кузов тепловоза 2ТЭ116:

1 - главная рама; 2 - кабина машиниста; 3 - аппаратная камера; 4, 5, 6, 8, 10 - съемные секции; 7 - кузов дизельного помещения; 9 - холодильная камера

Кузов тепловоза ТЭМ2. На маневровых тепловозах применяется кузов капотного типа (рис.13). Он состоит из кабины машиниста 11, капота над аппаратной камерой 10, капота над дизелем 7, капота над камерой охлаждающего устройства 3 и капота над аккумуляторным помещением 13. Каркас капотов выполнен из швеллера, угольников, гнутых профилей, обшит снаружи листами. Кабина и капоты, за исключением капота над дизелем, приварены к раме тепловоза.

Рис.13. Кузов тепловоза ТЭМ2:

1- скобы; 2 - песочные бункера; 3 - камера охлаждающего устройства; 4 - диффузор вентилятора; 5, 6, 8, 9, 12 - люки; 7 - капот над дизелем; 10 - капот над аппаратной камерой; 11 - кабина машиниста; 13 - капот над аккумуляторным помещением; 14 - двери.

Капот над дизелем — съемный. Он прикреплен к соседним частям при помощи клинового соединения. Кабина машиниста и капоты над дизелем и помещением для аккумуляторов с внутренней стороны имеют теплоизоляцию. Для осмотра оборудования на боковых стенках капотов, а также в торцовых частях тепловоза предусмотрены двери. Жалюзи (просечки) в дверях служат для вентиляции машинного и аккумуляторного помещений. Для выемки аккумуляторов, компрессора, турбокомпрессора, узлов и деталей дизеля, водяного бака на крыше тепловоза имеются люки.

Кабина машиниста возвышается над всеми остальными частями капота. Она имеет со всех четырех сторон окна с одинарным остеклением. Кабина имеет два выхода — на переднюю и заднюю площадки. С правой стороны кабины находится пульт управления.

Кузов тепловоза ЧМЭ3 Кузов капотного типа (рис. 14). Состоит он из пере­днего кузова I, кузова машинного от­деления 11, кабины машиниста III и заднего кузова IV.

Передний кузов I приварен к по­носному угольнику главной рамы. В нем смонтированы шахта холодиль­ника, гидромеханический редуктор и компрессор. В передней части кузова находятся два песочных бункера с об­щей заправочной горловиной 14. Про­странство между бункерами использу­ется для монтажа промежуточного хо­лодильника компрессора.

Съемный кузов машинного отде­ления II прикреплен болтами к раме тепловоза.

Кабина машиниста III сварена из стальных листов и обшита перфори­рованным аргиллитом, под который уложены пакеты с наполнителем из тепло- и звукоизоляционного матери­ала. К главной раме тепловоза кабина прикреплена болтами через четыре резинометаллические прокладки. В кабине установлены два пульта уп­равления. У задней стенки находится аппаратная камера, доступ к которой возможен через верхнюю двустворчатую и ниж­нюю трехстворчатую двери, а с пло­щадок тепловоза — через одноствор­чатые двери

Задний кузов IV приварен к главной раме теп­ловоза. В нем размещена аккумуля­торная батарея, установленная в два яруса на стеллажах, приваренных к кузову. Для осмотра батареи в боко­вых стенках заднего кузова сделаны двустворчатые двери 4. Вентиляция аккумуляторного помещения осуще­ствляется с обеих сторон тепловоза через жалюзи, сделанные в одной из створок.

В заднем кузове тепловоза ЧМЭЗТ размещены тормозные резисторы и вентилятор с электроприводом. Поэ­тому форма заднего кузова несколько изменена (по сравнению с кузовами тепловозов ЧМЭЗ и ЧМЭЗЭ), а на его крыше установлены жалюзи.

Рис. 14. Кузов тепловоза ЧМЭЗ:

1, 16 - задние и передние буферные фонари; 2, 15 задний и передний прожекторы; 3, 14 - заправочные горловины задней и передней песочниц; 4, 10, 13 - двустворчатые двери; 5, 8 - одностворчатые двери; 6 - тепло-звукоизоляционная стенка; 7,9 - съемные крыши; 11- боковые стенки шахты холодильника; 12 - крыша шахты холодильника: 17-крышка; 18,19, 20, 21 люки; I передний кузов; II кузов машинного отделения; III - кабина машиниста; IV задний кузов