Компоновка основного и вспомогательного оборудования

 

Размещение на локомотивах разнотипного оборудования, механизмов со сложными функциональными связями является многовариантной задачей, решение которой заканчивается созданием машины, отвечающей современному техническому уровню. При компоновке оборудования необходимо обеспечить следующие условия:

– равномерность распределения нагрузки на рельсы от подвижных колесных пар;

– минимальная длина экипажной части, малогабаритность и компактность сборочных единиц;

– удобство монтажа оборудования и возможность его обслуживания;

– простота рабочих связей (поводов, трубопроводов и др.) силового и вспомогательного оборудования;

– возможность использования широкой унификации элементов машины и пригодности конструкции к крупносерийному производству;

– высокая технологичность конструкции;

– оптимальные условия работы обслуживающего персонала;

– наличие проходов для локомотивной бригады и др.

На размещение на локомотиве оборудования, кроме пересчитанного, влияют также его назначения, условия эксплуатации, габаритные размеры, мощность и др.

При проектировании тепловоза необходимо поместить оборудование в кузове и на тележках так, чтобы обеспечить равенство нагрузок по колесным парам и по колесам левой и правой стороны.

Эти расчеты называются развеской тепловоза, в первом случае продольной, во втором – поперечной.

Развеска локомотива определяет в процессе компоновки такое взаимное расположение его оборудования, при котором сохраняются функциональные связи и реализуются самое выгодное распределение нагрузок от колёсных пар на рельсы. В частности, если все колёсные пары являются ведущими, то эта нагрузка должна быть распределена между ними равномерно. В практике локомотивостроения неравномерность распределения нагрузки по ведущим осям не должна превышать ±3%.

Развеска – задача статическая, плоскостная. Нагрузки от всех элементов, локомотивов представляют как систему сил, действующих в продольной вертикальной плоскости симметрии, проходящей через центр тяжести локомотива. При решении используют два уравнения статики: суммы сил и суммы моментов этих сил относительно произвольно выбранной оси.

Для выполнения развески вычерчивают схему расположения оборудования с указанием положения центров тяжести всех элементов машины относительно оси моментов и составляют ведомость развески.

 

 

Таблица 8.1 упрощённая ведомость развески тепловоза ТЭП60

Наименование	Масса, кг	Вес, Н	Плечо, м	Момент, Н·м
Дизель-генераторная группа	23794	233419	8,24	1923373
Воздухоочистители и выпускные трубы дизеля	770	7554	13,54	102281
Охлаждающее устройство дизеля и подогреватель	6050	59350	13,32	790542
Водяная, топливная и масляная системы	1938	19011	10,18	193532
Рама кузова	10923	107155	9,56	1024402
Кузов	12455	122184	10,20	1246277
Тормозная система, песочницы и воздухопровод автоматики	1645	16137	10,36	167179
Электрооборудование и электростанция	5393	52905	7,95	420595
Вспомогательное оборудование	2363	23281	6,39	148127
Инструмент и принадлежности	593	5818	9,62	55969
Топливо (2/3 запаса)	4310	42281	9,46	399979
Вода	1210	11870	11,98	142203
Масло	1560	15304	12,00	183648
Песок (2/3 запаса)	400	3924	9,71	38102
Локомотивная бригада	200	1962	9,63	18894
Верхнее строение тепловоза с экипировкой	73604	722055	9,49	6855103
Тележка:  – обрессоренная часть  – необрессоренная часть  – полная	2×19107 2×7500 26007	2×187440 2×73575 261045	4,18 – –	783498 – –
Тепловоз:  – обрессоренная часть  – служебный  – без экипировки	111820 126820 119140	1096954 1244104 1168763	– – –	– – –

 

База тепловозаТЭП60 по предварительной компоновке составляет 10,2 м. Для обеспечения равенства нагрузки от кузова на тележки расположим эти точки на равном удалении от центра тяжести (  м и  м) и найдём, пользуясь схемой их координаты от оси моментов. Для передней тележки  м; для задней м.

 

 

Рисунок 8.1 Схема развески тепловоза ТЭП60: I–VI – номера колёсных пар;

1 – массы обрессоренной части; 2 – массы необрессоренной части;

3 – нагрузка от колёсных пар на рельс, кН.

 

Момент каждого узла относительно условной оси:

 

                                  (8.1)

 

где  – вес узлов и агрегатов тепловоза, кН;

    – длина плеч от их центра тяжести узла агрегата тепловоза до его условной оси моментов, м.

Результаты расчётов моментов записываются в таблицу 8.1.

Координата центра тяжести локомотива:

 

                               (8.2)

 

                                              (8.3)

 

                                          (8.4)

 

где  – суммарный момент от оси сил тяжести, Н·м.

 

м.

 

м.

 

м.

Расстояние от расчётного координата центра тяжести до осей средней колёсной пары:

– для передней тележки:

 

                                       (8.5)

 

где  – расстояние между шкворнями, м.

 

м.

 

– для задней тележки:

 

                                       (8.6)

 

м.

 

Нагрузка на тележки:

 

                                         (8.7)

 

где  – вес узлов и агрегатов тепловоза,  Н.

 

– на переднюю тележку:

 

Н.

 

– на заднюю тележку:

 

                                     (8.8)

 

кН.

 

Разница нагрузки на тележки:

 

                              (8.9)

 

.

 

Разница между этими нагрузками не должна превышать 2...3%. Условие нагрузки соблюдается.

Обрессоренный вес на каждую тележку:

 

                                   (8.10)

 

где  – обрессоренный вес собственной тележки, Н.

 

                                  (8.11)

 

где  – полный вес тележки, Н;

     – число колёсных пар тележки, .

    –необрессоренный (мёртвый) вес каждой колёсной пары. При опорно-рамном подвешивании – это вес колёсной пары с буксами,  кН.

 

кН.

 

кН.

 

Обрессоренный вес, приходящийся на колёсную пару:

 

                                              (8.12)

 

кН.

 

Таблица 8.1 – Основные геометрические размеры тепловоза ТЭП60

Тип тепловоза	Колёсная формула	Диаметр колеса , м	Тип подвешивания ТЭД	Длина тележки, , м	Расстояние между шкворнями, , м	Длина по осям автосцепки, мм
ТЭП60	3о–3о	1,05	Опорно-рамное	3,05	15	19250

 

Полная нагрузка от оси колёсной пары на рельсы:

 

                                            (8.13)

 

 кН.

 

Проверка:

 

                                   (8.14)

где  – число осей на локомотиве, .

 

кН.