Продольная развеска локомотива

Развеска выполняется с целью равномерного распределения статической нагрузки между тележками и колесными парами. Продольную развеску необходимо выполнить для одной секции заданного тепловоза-образца. Она выполняется на основе укрупненной ведомости, которая приведена в приложении 2 методических указаний. В весовой ведомости приводятся наименования узлов и систем тепловоза и численные значения веса G_i и плеча l_i. Плечо - это расстояние от условного центра моментов до центра тяжести узла или системы. Условный центр моментов (УЦМ) находится на расстоянии а₀ от средней (или второй) колесной пары передней по ходу движения тележки и совпадает с вертикальной осью передней автосцепки.

Для равномерного распределения статической нагрузки между тележками применяют два способа:

- в первом способе перемещается узел (несколько узлов) надтележечного строения локомотива относительно УЦМ в сторону недогруженной тележки. При этом изменяется плечо l_i соответствующего узла и смещается центр тяжести масс надтележечного строения. Данный способ применяется преимущественно для развески магистральных (грузовых и пассажирских) локомотивов, так как нагрузка от колесной пары на верхнее строение пути у этих локомотивов близка к максимально допустимой по условиям прочности верхнего строения пути;

- во втором способе применяют дополнительный груз (балласт), подвешиваемый в районе стяжного ящика автосцепного устройства со стороны недогруженной тележки. В этом случае изменяется не только центр тяжести масс надтележечного строения, но и его вес. Такой способ предпочтительней для маневровых тепловозов, так как наряду с выравниванием нагрузки между тележками увеличивается сцепной вес локомотива.

При выполнении контрольной работы, независимо от заданного тепловоза-образца, необходимо применить первый способ развески.

Если требуемый результат не будет достигнут после перемещения всех узлов и систем, то следует применить второй способ.

Порядок выполнения развески рекомендуется следующий. В контрольной работе необходимо привести расчетную схему развески по первому расчету с указанием всех численных значений параметров, как показано на рисунке 7.

Суммарная сила от массы оборудования надтележечного строения локомотива, кН,

 

P=G₁+G₂+G₃+…+G_n. (3)

 

Рисунок 7 Схема развесовки

 

Момент каждого узла или системы относительно УЦМ, кН·м,

 

М_i=G_i·l_i. (4)

 

Суммарный момент надтележечного строения локомотива, кН·м,

 

M=M₁+M₂+M₃+…+M_n. (5)

 

Расстояние от центра тяжести масс надтележечного строения до оси УЦМ, м,

. (6)

 

Полученные результаты расчета и численные значения весовой ведомости рекомендуется свести в таблицу 9.

Для упрощения расчетов принято, что действие силы на тележки совпадает с осями шкворней (в современных локомотивах шкворни не передают вертикальных сил, а передают горизонтальные силы).

Расстояние от центра тяжести надтележечного строения Р до места действия нагрузки на переднюю а₁ и заднюю тележки а₂, м,

 

a₁= X_цт- a₀ - l_ш, (7)

 

а₂= L_ш - а_1, (8)

 

где а₀- расстояние от оси средней (второй) колесной пары до УЦМ, м.

 

Таблица 9

Численные значения весовой ведомости и результаты расчета

 

Номера групп узлов	Наименование групп узлов и систем	Сила Gi, кН	Плечо li, м	Момент Мi, кН·м
… … … n
_	Надтележечное строение	P=	Xцт=	M=
	Сила от массы одной тележки Неподрессоренная сила от массы тепловоза Расстояние от средней (второй) колесной пары до УЦМ	Gтел=   Gнеп=	_   _     а0=	_   _     _

 

Нагрузка на переднюю P_T1 и заднюю P_T2 тележки, кН,

 

, (9)

 

, (10)

 

где L_ш = а₁+а₂ для принятой схемы передачи нагрузки на тележки от надтележечного строения.

При неравенстве нагрузок на тележки P_T1 и Р_T2 необходимо смещать узлы и системы в сторону недогруженной тележки, то есть изменять длины плеч l_i (но не более чем на 0,3 м ), приведенные в весовой ведомости и повторить расчеты, начиная с формулы (4). В контрольной работе не требуется приводить промежуточные расчеты по развеске. При этом рекомендуется выравнивать нагрузки на тележки с перемещения наиболее тяжелых узлов и систем надтележечного строения.

Если после перемещения всех узлов и систем надтележечного строения не удается добиться равенства P_T1=P_T2, то далее необходимо применить балласт.

Масса балласта при недогруженной задней тележке, т,

 

, (11)

 

где l_бз = L_T -1,3 м- расстояние от УЦМ до центра тяжести балласта, м;

g = 9, 81 - ускорение свободного падения, м/c²;

X_p - требуемое расстояние от УЦМ до центра тяжести масс надтележечного строения тепловоза Р, при котором выполняется равенство а₁=а₂ и, как следствие, Р_Т1=Р_Т2, м.

Требуемое (расчетное) значение плеча Х_р, м,

 

. (12)

 

Масса балласта при недогруженной передней тележке, т,

 

, (13)

 

где l_бп = 1,3 м - расстояние от УЦМ до центра тяжести балласта.

Неподрессоренная нагрузка, приходящаяся на колесную пару, кН,

 

, (14)

 

где n_ол - число осей одной секции тепловоза.

 

 

Подрессоренная нагрузка, приходящаяся на колесную пару, кН

 

, (15)

где n_OT - число осей в тележке.

 

Статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН,

 

(16)

 

Сцепной вес одной секции тепловоза, кН,

 

. (17)

 

После выполнения расчетов в данном разделе необходимо сделать вывод (за счет каких решений удалось выровнять нагрузку между тележками тепловоза).

В условиях эксплуатации тепловоза из-за сложности выполнения развески и подбора характеристик рессорного подвешивания допускается неравенство статических нагрузок колесных пар на рельсы не более 3% при П_ст до 225 кН и не более 2% при П_ст до 245 кН.