Повышение надёжности тягового привода третьего класса тепловоза ТЭП70БС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федерального агентства железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО

"Дальневосточный государственный университет путей сообщения"

Утверждаю

Зав. кафедрой

"Электроподвижной состав"

Давыдов Ю.А.

Пояснительная записка к дипломному проекту

Повышение надёжности тягового привода третьего класса тепловоза ТЭП70БС

Разработал Колесников Е.В.

Руководитель проекта

Трофимович В.В.

Консультант Слободенюк А.В.

Консультант Катин В.Д.

Нормоконтроль Бобровников Я.Ю.

Хабаровск

2009

Содержание

тепловоз ремонт тяговой привод

1. Анализ конструкции экипажной части тепловоза ТЭП70БС

1.1 Эксплуатация тепловоза ТЭП70БС в депо станции Тында

1.2 Описание тепловоза ТЭП70БС

1.3 Экипажная часть тепловоза ТЭП70БС

2. Режимы работы тягового привода 3 класса и анализ работы резинометаллических втулок

2.1 Нагрузка элементов тягового привода от тягового момента

2.2 Силы, действующие в тяговом приводе 3 класса

2.3 Формирование резинометаллических втулок

2.4 Расчет резинометаллических втулок

2.4.1 Сжатие радиальной силой Р1

2.4.2 Сдвиг осевой силой Р2

2.4.3 Скручивание крутящим моментом М = P3L

2.4.4 Перекос резино-металлической втулки

3. Технологический процесс освидетельствования элементов тягового привода тепловоза ТЭП70БС в локомотивном депо станции Тында

3.1 Виды ремонта и обслуживания элементов тягового привода тепловоза ТЭП70БС

3.2 Технологический процесс осмотра, обыкновенного освидетельствования и ремонта колёсных пар тепловоза ТЭП70БС в локомотивном депо станции Тында

4. Предложение по повышению надежности элементов тягового привода 3 класса тепловоза ТЭП70БС с внедрением в производство нового оборудования в депо станции Тында

4.1 Факторы, влияющие на долговечность резинометаллических втулок тягового привода 3 класса тепловоза ТЭП70БС

4.2 Наблюдение за амортизаторами эластичной передачи в эксплуатации

4.3 Комплекс для разборки колёсной пары тепловоза ТЭП70 (ТЭП75)

4.4 Предлагаемый для внедрения в локомотивном депо станции Тында технологический процесс разборки колёсной пары ТЭП70 с использованием СРКП-005

4.5 Описание производства работ после установки и внедрения комплекса для разборки колёсной пары ТЭП70

4.6 Комплект дополнительного оборудования для разборки колёсной пары ТЭП75

4.7 Технологический процесс разборки и осмотра опорного узла колёсной пары тепловоза ТЭП70БС

5. Обеспечение безопасности работ при производстве технического обслуживания экипажной части тепловоза ТЭП70БС в локомотивном депо станции Тында

5.1 Общие требования безопасности при производстве работ по обслуживанию экипажной части тепловоза ТЭП70БС

5.2 Безопасность производства сварочных работ

5.3 Безопасность производства слесарных операций

5.4 Обеспечение безопасности работ при производстве малярных операций

5.5 Требование по безопасности к средствам измерения и шаблонам

6. Экономическое обоснование необходимости внедрения в производство в локомотивном депо станции Тында комплекса СРКП-005

6.1 Теоретические основы определения экономической эффективности

6.2 Оценка эффективности технического решения

6.3 Определение затрат на внедрение нового оборудования на участке ремонта колёсных пар тепловоза ТЭП70БС в локомотивном депо Тында

6.4 Определение срока окупаемости капитальных вложений

Заключение

Библиографическое описание

1. Анализ конструкции экипажной части тепловоза ТЭП70БС

1.1 Эксплуатация тепловоза ТЭП70БС в депо станции Тында

Для осуществления пассажирских и пригородных перевозок на участках обслуживания локомотивным депо станции Тында на смену ранее используемым локомотивам 2ТЭ10М пришли более надёжные и высокоскоростные локомотивы ТЭП70БС, выпускаемые Коломенским тепловозостроительным заводом. Участки обращения пассажирских локомотивов ТЭП70БС приписного парка локомотивного депо станции Тында показаны на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Участки обращения локомотивов ТЭП70БС приписного парка локомотивного депо станции Тында

1.2 Описание тепловоза ТЭП70БС

Тепловоз ТЭП70БС - односекционный пассажирский локомотив с электрической передачей переменно-постоянного тока предназначен для пассажирских перевозок на магистральных железных дорогах колеи 1520 (1524) мм климатического исполнения "У" по ГОСТ 15150 для всей сети железных дорог Российской Федерации. Обслуживается тепловоз локомотивной бригадой из двух человек (машинист и его помощник), управление тепловозом - дистанционное, может осуществляться с двух кабин. Построен на Коломенском тепловозостроительном заводе в 2003 году на базе серийного пассажирского тепловоза ТЭП70, с учетом требований ОАО "РЖД" к перспективным локомотивам. Приписной парк локомотивного депо станции Тында включает 20 локомотивов ТЭП70БС. Внешний вид тепловоза ТЭП70БС показан на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Внешний вид тепловоза ТЭП70БС

По сравнению с ранее выпускаемыми тепловозами ТЭП70 пассажирский тепловоз ТЭП70БС имеет следующие конструктивные отличия:

- применен усовершенствованный дизель-генератор 2А-9ДГ-01 обеспечивающий повышение топливной экономичности, уменьшение расхода дизельного масла, увеличение К.П.Д;

- в электрической передаче переменно - постоянного тока тяговый генератор типа ГСТ 2800-1000 заменен тяговым однокорпусным агрегатом

АСТМ 2800/600-1000, разработанным специалистами ОАО "Привод" (г. Лысьва). При этом тяговые электродвигатели оставили прежними - типа ЭДУ-133. Тяговый однокорпусный агрегат АСТМ 2800/600-1000 состоит из тягового генератора и генератора отопления вагонов пассажирского поезда;

- для регулирования электрической передачи переменно - постоянного тока в режимах тяги и электрического реостатного торможения применена микропроцессорная система управления и диагностики МСУ-Т, разработанная сотрудниками ВНИКТИ. МСУ-Т обладает существенно большим объемом выполняемых функций, по сравнению с известной системой УСТА;

- в шахте холодильника применены новые более совершенные вентиляторы

- кабина машиниста, отделанная современными материалами, имеет лобовые и боковые стекла повышенной безопасности с электрическим обогревом;

- применен современный пульт управления тепловозом с использованием жидкокристаллических дисплеев, на которых отражаются параметры ведения поезда и контролируется работа узлом тепловоза;

- кузов тепловоза и экипажная часть имеют существенные отличия по сравнению с серийным тепловозом ТЭП70, так в частности применена новая схема расстановки гидрогасителей колебаний на тележках с введением буксовых гидрогасителей, усовершенствована конструкция узлов подвешивания тяговых электродвигателей. Кузов помимо современного внешнего вида выполнен по схеме облегчающей технологические процессы сборки и для увеличения срока службы имеет антикоррозионное покрытие;

- тепловоз конструктивно разбит на модульные группы, что облегчает процессы снятия и постановки при постройке и ремонтах.

Технические характеристики тепловоза ТЭП70 БС:

- мощность по дизелю - 2940 кВт;

- номинальная мощность, отдаваемая на электроснабжение

поезда - 600 кВт;

- напряжение постоянного тока в системе электроснабжения

поезда - 3000 В;

- служебная масса - 135 тонн;

- касательная сила тяги длительного режима - 167 кН (17 тс);

- скорость при касательной силе тяги длительного режима, км/час;

- при отключенном электроснабжении - 48 км/час;

- при электроснабжении 600 кВт - 35 км/час;

- конструкционная скорость - 160 км/час;

- мощность электрического тормоза на валах тяговых;

электродвигателей - 3200 кВт;

- удельный расход топлива дизелем на полной мощности - 198 г/кВт час.

1.3 Экипажная часть тепловоза ТЭП70БС

Увеличение скоростей движения пассажирских тепловозов потребовало при создании локомотива снижения неподрессоренной массы экипажа и статической нагрузки от колёсной пары на рельсы. Такие условия объясняют особые требования, при строительстве локомотива, к отдельным его узлам и прежде всего к экипажной части.

К экипажной части тепловоза относятся кузов, главная рама, тележки, рессорное подвешивание, колёсно-моторный блок и другое.

Кузов тепловоза ТЭП70 несущий, ферменно-раскосого типа со съёмной крышей блочного исполнения. Каждый блок крыши выполнен с учётом крепления к нему узлов вспомогательного оборудования. Рама и боковые стенки кузова изготовлены из низколегированной стали 09Г2 ,а силовые узлы каркаса крыши и обшивка из алюминиевого проката, что значительно снизило металлоёмкость единицы длины кузова. Конструктивно кузов можно разделить на пять основных частей: рама, бак для топлива, стенки боковые с обшивными листами, блоки крыши и кабины машиниста. Кузов тепловоза ТЭП70 опирается на две одинаковые по конструкции трёхосные тележки.

Опорами кузова на тележку являются пружины расположенные в нишах рамы кузова и опирающиеся на боковины рамы тележки. На верхних листах боковин имеются направляющие втулки для установки и фиксирования нижних чаш пружин. Верхние чаши закреплены в нишах рамы кузова. Регулировочные кольца, состоящие из двух половин, расположены под нижними чашами пружин и предусмотрены для перераспределения нагрузок при взвешивании тепловоза. При относительных перемещениях тележки и кузова в горизонтальной плоскости (относ кузова и поворот тележки) пружины опор кузова получают поперечные деформации, создавая при этом упругое сопротивление этим перемещениям. Величина поперечных перемещений кузова относительно тележки ограничивается шкворневым устройством, а угловой поворот тележки ограничен упорами. Вертикальные деформации пружин опор кузова ограничены вертикальными упорами.

Конструкция унифицированной тележки, разработанная Коломенским тепловозостроительным заводом с участием ВНИТИ, отвечает требованиям к характеристикам экипажной части скоростных локомотивов. Тележка показана на рисунке 1.3.

Тележка с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей, с двумя центральными главными опорами маятникового типа имеет замкнутую, сварную из штампованных и литых элементов раму, сбалансированное рессорное подвешивание первой ступени, включающее цилиндрические пружины, листовые рессоры, буксовые и рессорные балансиры.

Продолжение рисунка 1.3 - Тележка тепловоза ТЭП70БС

Ко второй ступени подвешивания относятся резиновые конические амортизаторы главных центральных опор и пружинные боковые опоры кузова, передающие половину массы кузова с оборудованием тележке. В качестве гасителя от боковой качки используют трение втулок и при вертикальном относительном смещении рамы тележки и кузова. Следовательно, рессорное подвешивание для боковой качки более мягкое, чем для продольного колебания. Статический прогиб первой ступени рессорного подвешивания 94 мм, боковых опор 98 мм. Тяговые и тормозные силы от колёсной пары раме тележки передают буксовые поводки, а от рамы тележек кузову - через упоры, установленные в средней части центральных маятниковых опор. Буксы поводкового типа. Валики, соединяющие поводки с буксой и рамой тележки, установлены в резиновые втулки, что практически устраняет возможность перемещения в продольном направлении и допускает вертикальное перемещение букс. Тяговый электродвигатель подвешен через резиновые амортизаторы. Механизм передачи тягового момента от якоря тягового электродвигателя к колёсам осуществляется через полый вал и две шарнирно-поводковые муфты, а на тепловозах поздних выпусков через полый вал с шарнирно рычажными муфтами.

Тележка тепловоза может быть разделена на следующие основные группы: колёсно-моторный блок, рама тележки, подвешивание массы локомотива относительно колёсных пар, передача тягового и тормозного усилий от колёсной пары кузову, рычажная передача и трубопровод тормоза.

Колёсно-моторный блок включает в себя колёсную пару 1, полый вал с приводами 2, тяговый редуктор с кожухом 5, тяговый электродвигатель 4 с закреплённой на нём опорой подшипников 3. Колёнсо-моторный блок тепловоза ТЭП70БС показан на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Колёсно-моторный блок тепловоза ТЭП70БС

Колёсная пара тележки с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей отличается от колёсных пар с опорно-осевой подвеской наличием звена, обеспечивающего свободное перемещение оси колёсной пары относительно тягового электродвигателя. Колёсная пара тепловоза ТЭП70БС показана на рисунке 1.4. К главным элементам колёсной пары относятся колёсные центры 2 и 3 и бандажи 6 с укрепляющими кольцами, ось 1 и полый вал 4, надетый на ось с гарантированным радиальным зазором 35 мм. На полый вал установлена опора подшипников 5. Опора подшипников состоит из опоры, на которой установлены крышка лабиринта, роликовые подшипники, проставочное кольцо, наружная крышка. Крепление крышки производится болтами со шайбами. На подшипниках вращается ступица с лабиринтным кольцом, стопорными проставочным кольцом и крышкой внутренней, закреплённой болтами со стопорными шайбами. Ступица относительно опоры имеет осевой люфт в подшипниках в пределах 0,3-0,4 мм, который обеспечивается за счёт обработки кольца проставочного. На фланце ступицы закреплён зубчатый венец призонными болтами с гайками. Добавление смазки в подшипники производится через канал закрытый пробкой.

Рисунок 1.5 - Колёсная пара тепловоза ТЭП70БС

Все колёсные пары тележки одинаковые и имеют упругое поперечное перемещение ± 8 мм за счет резиновых амортизаторов буксовых поводков. Для улучшения горизонтальной динамики средняя колёсная пара относительно буксы имеет свободный поперечный разбег ± 14 мм. Поперечное перемещение оси обеспечивается тем, что в буксе средней оси не установлен шариковый подшипник, фиксирующий положение оси относительно буксы.

Привод передачи крутящего момента от тягового электродвигателя к колесу определили конструктивные особенности колёсной пары и прежде всего колёсного центра.

Колёсные центры дисковые, литые из стали 25Л-III (ГОСТ 977-65) с наружным диаметром 1070 мм. На колёсном центре два прилива с отверстиями диаметром 70 мм и два отверстия диаметром 200 мм, выполненных при литье. В отверстия диаметром 70 мм запрессовывают пальцы крепления поводка, соединяющего колёсный центр и траверсу эластичной муфты. Через отверстия диаметром 200 мм проходят цапфы привода полого вала, в которые запрессовывают пальцы крепления поводка, соединяющего полый вал с траверсой. В средней части на внутренней поверхности ступицы колёсного центра сделана проточка, соединённая каналом с наружной поверхностью ступицы, служащая для гидравлического ослабления натяга (0,16-0,22 мм) между колёсным центром и осью при демонтаже колёсной пары. В эксплуатации канал в ступице заглушают резьбовой пробкой 9. Обработанный колёсный центр балансируют статически. Допустимый дисбаланс не более 12,5 кгс/см.

На колёсный центр с натягом 1 - 1,45 мм насаживают в горячем состоянии бандаж. Колёсные центры с осью формируют тепловым способом. Перед посадкой колёсного центра поверхность оси под посадку покрывают лаком

ВДУ-3 или клеем ГЭН-150 в 12 слоёв.

Бандаж из стали марки Ш (ГОСТ 398-71) изготавливают шириной 140 мм. Диаметр по кругу катания 1220 ± 2 мм.

Профиль бандажа по ГОСТ 11018-64. Осевую фиксацию бандажа на колёсном центре выполняют обычным способом при помощи укрепляющего кольца, которое заводят в выточку бандажа при его температуре не ниже 200 0 С.

Ось колёсной пары из стали марки ОСЛ (ГОСТ 3218-59 ) выполнена полой с диаметром центрального отверстия 80 мм, диаметр шейки 160 мм, в средней части 205 мм, а в местах посадки колёсных центров 235 мм.

Полый вал обеспечивает передачу крутящего момента от ведомого колеса тягового редуктора через эластичную муфту колёсной паре. Полый вал изготовлен из стальной трубы 325Ч25 мм (ГОСТ 8732-70). На обработанные торцы трубы диаметром 320 мм насаживают горячей посадкой литые детали, получившие название приводов эластичной муфты. На средней части полого вала имеются шесть резьбовых отверстий диаметром 16 мм. Для центровки сформированной колёсной пары в отверстия вворачивают болты. В окончательно готовой колёсной паре в эти отверстия заворачивают заглушки , которые для фиксации кернят в резьбовом соединении.

Приводы, служащие для крепления ведомой шестерни тягового редуктора и рычагов эластичной муфты, насаживают на полый вал с температурой их нагрева до 120-150⁰С. Кроме того, устанавливают четыре штифта и обваривают торцы трубы полого вала и привода. Внутренний диаметр полого вала 280 мм. Полый вал с приводами вращается в роликовых подшипниках установленных в специальной опоре.

На наружной поверхности трубы полого вала на специальном бурте имеется проточка для установки разъёмного венца шестерни привода маслопрокачивающего насоса для смазки моторно-осевых подшипников, изготовленных из стальной втулки с баббитовой заливкой. На тепловозах поздних серий такая проточка отсутствует, а полый вал вращается в роликовых подшипниках, на которые посажена ведомая шестерня.

Тяговый редуктор (одноступенчатый), состоящий из ведущей и ведомой шестерен, закрыт кожухом, который является картером для смазки шестерен редуктора. Число зубьев соответственно 25 и 78, ширина 130 мм. Передаточное число редуктора 3, 12. Межцентровое расстояние 520 мм.

Ведущая шестерня, изготовленная из стали 12Х2НЧА, насажена на конический конец вала тягового электродвигателя тепловым способом. Натяг между шестерней и валом, измеряемый в осевом направлении, 1,25 мм. Температура нагрева шестерни на 130°С выше температуры вала, но не выше 200°С. Зубья шестерни цементируют.

В обработанной шестерне контур зубьев контролируют магнитным дефектоскопом после закалки, и шлифовки.

Ведомая шестерня выполнена в виде венца, надеваемого тепловым способом на торец фланца привода полого вала. Монтаж и демонтаж ведомой шестерни возможны на привод, закрепленный к полому валу. Зубья ведомой шестерни подвергают контурной закалке токами высокой частоты. Ведомые шестерни изготавливают по специальным техническим условиям, в которых указаны требования к материалу, термообработке и проверке стабильности технологии. Для компенсации возможных перекосов в работе и обеспечения прилегания на зубьях шестерен прошлифованы скосы со стороны тягового электродвигателя, уменьшающие толщину зуба на торце до 0,3--0,38 мм, но сохраняющие его профиль.

Опорно-рамная подвеска тягового электродвигателя и передача момента через полый вал и эластичную муфту обеспечивают стабильность зацепления шестерен, что позволило корпус тягового редуктора делать в виде тонколистового кожуха.

Кожух тягового редуктора предназначен для защиты зубчатого соединения от попадания на него посторонних предметов и пыли, а также для создания масляной полости редуктора. Стальной сварной кожух редуктора состоит из двух частей, соединенных между собой болтами, которыми в свою очередь прикреплён в пяти точках к остову тягового электродвигателя. Дополнительную устойчивость и жесткость системе придает то, что кожух фланцами диаметром 262 и 422 мм опирается на корпус лабиринтного уплотнения тягового электродвигателя и на цилиндрическую проточку привода полого вала. Для уплотнения зазоров по поверхности диаметром 262 мм и стыка горизонтального разъема установлена губчатая резина.

Кольцевой стык кожуха диаметром 422 мм, соприкасающийся с вращающейся цилиндрической поверхностью привода полого вала, уплотнен войлочной набивкой, пропитанной минеральным маслом. Конструктивно кожух спроектирован таким образом, что в местах разъемов предусмотрены маслоуловители, маслосбрасывающие кольца и каналы, обеспечивающие защиту разъемов кожуха от прямого попадания струй масла и слив в нижнюю часть кожуха осевшей на стенках и попавшей в лабиринтные камеры смазки.

В верхней части кожуха для сообщения замкнутой полости с атмосферой установлена воздушная труба, а в нижней имеется камера для установки уровнемера. Через эту камеру заливают около 2 л смазки.

Шарнирно - поводковая эластичная муфта, используемая в приводах третьего класса и предназначенная для передачи крутящего момента от полого вала (ведомой шестерни) колесной паре. Конструкция механизма передачи крутящего момента допускает максимальные вертикальные перемещения оси колесной пары относительно рамы тележки не более 35 мм. Муфта и её составные части показаны на рисунке 1.6 а и 1.6 б.

1-валик, 2-амортизатор, 3-тяга, 4-шайба, 5-болт.

Рисунок 1.6 а - Муфта со стороны редуктора

Муфта состоит из траверсы поводков, пальцев для соединения поводков с траверсой, приводом полого вала и колесным центром, резинометаллических втулок (амортизаторов). Ведущие поводки муфты одним концом присоединены к пальцам полого вала, другим -- к пальцам траверсы. Ведомые поводки муфты соединяют траверсу с колесным центром. При движении тепловоза (колебания надрессоренного строения, крен в кривых и др.) появляется несоосность полого вала и оси колесной пары: поводки муфты получают линейные и угловые перемещения. Для компенсации сложных угловых перемещений в соединениях поводков с траверсой, колесным центром и полым валом установлены резинометаллические втулки, выполняющие роль шарниров без технологических зазоров и обладающие определенной упругостью. Каждая колесная пара имеет две муфты. Пальцы левого и правого приводов полого вала соосны, траверсы муфт повернуты примерно на 45°. Ведущие поводки левой и правой муфт имеют встречное расположение.

Такое расположение поводков при передаче крутящего момента от полого вала к траверсе и от траверсы к колесу приводит к тому, что поводки одной муфты воспринимают усилия растяжения, а другой -- сжатия. При относительных перемещениях полого вала рамы тележки и оси колесной пары одного знака для левой и правой муфт траверсы поворачиваются в разные стороны.

1 - палец, 2, 3, 8 - шайба, 4, 9 - болт, 5 - амортизатор, 6 - штифт, 7 - палец, 10 - тяга.

Рисунок 1.6 б - Муфта со стороны коллектора

Относительные перемещения полого вала и траверсы происходят не только при движении локомотива по неровностям пути, но зависят от монтажной несоосности и просадки рессорного подвешивания, что приводит к деформаций резиновых элементов муфты.

В связи с этим при оборке тележки и в эксплуатации необходимо следить за соосностью полого вала и осью колесной пары. Соосность оси и полого вала регулируют при установке тягового электродвигателя. Контроль соосности осуществляют измерением зазора между пальцами ведущих поводков муфты и отверстиями, через которые они проходят в колесном центре. Номинальный размер зазора 40±2 мм. Траверса муфты -- промежуточное звено между полым валом и колесным центром -- отлита из стали 25 ЛII в виде жесткой детали, имеющей четыре проушины, в которые на шпонках установлены валики крепления амортизаторов.

Поверхности пальца, за исключением посадочной, фосфотируют с последующим промасливанием. Посадочную поверхность пальцев, изготовленных из стали 40, покрывают лаком ВДУ-3 или клеем ГЭН-150 (В) и тепловым способом с натягом 0,09-0,12 мм устанавливают в отверстия колесного центра и привода полого вала. Валики, установленные в привод полого вала, дополнительно фиксируют штифтом. На пальцы по ходовой посадке насаживают резинометаллические втулки, которые от проворота стопорят шпонкой.

Резинометаллическая втулка (амортизатор) состоит из наружной и внутренней металлических втулок, между которыми запрессована резиновая втулка. Внутренняя металлическая втулка имеет шпоночный паз. Толщина внутренней и наружной втулок равна соответственно 5 и 4 мм. После сборки наружную и внутреннюю поверхность амортизатора окончательно обрабатывают. Резинометаллические втулки запрессовывают в отверстия диаметром 100 мм головки поводков, изготовленные из стали 40 двутаврового сечения. Расстояние между осями отверстий у поводка 271,5 мм.

Рама тележки состоит из двух продольных боковин, соединенных сваркой поперечными двумя шкворневыми и двумя концевыми балками. Рама тележки показана на рисунке 1.7. Основные силовые элементы рамы выполнены коробчатого сечения из штампованных из стали 20 листов, у которых толщина основных листов 10 мм. Концевые поперечные балки соединены с боковинами литыми угольниками. Боковины рамы сварены из шести корытообразных элементов, полученных штамповкой из листовой стали 20 толщиной 10 мм. Продольные элементы сваривают двусторонним швом.

Длинные 4 и короткие 3 стойки для соединения поводками букс с рамой тележки отлиты из стали 20ЛII и приварены стыковой сваркой со штампованными листами боковин. Сварные швы в основных узлах соединения литых кронштейнов с листами половин боковин подвергают рентгеноконтролю. Половины боковин с приваренными кронштейнами и фланцами сваривают продольным швом, образуя балку коробчатого сечения. К боковине приварены платики 6 для крепления тормозных цилиндров, ограничителей отклонения кузова, деталей для крепления рычажной передачи тормоза 15, 16, 17 и кронштейны боковых опор кузова 5.

Шкворневые балки, расположенные между осями колесных пар, сварены из двух штампованных листов из стали 20 толщиной 12 мм. Продольное сечение шкворневых балок специального профиля: средняя часть коробчатого прямоугольного сечения, а концевые части выполнены цилиндрическими диаметром 260 мм. Концы балок обтачивают на диаметр 256 мм. В средней части балок к нижней полке приварен лист толщиной 13 мм, а к боковым -- лист толщиной 10 мм. Эти листы усиливают среднее сечение балки и служат основой для приварки к ним деталей крепления кронштейнов подвешивания тяговых электродвигателей.

В средней части шкворневой балки имеется отверстие, в которое вваривают стальной литой стакан. Цилиндрическими частями балки вставляют в отверстия боковин и приваривают к наружным боковым стенкам боковин и к фланцам, приваренным к внутренним половинам боковин.

Рисунок 1.7 - Рама тележки тепловоза ТЭП70БС

В нижней средней части к наружному листу боковины и фланцу приварена опора амортизатора листовой рессоры.

Концевые балки сварены продольным швом из корытообразных штампованных листов из стали 20 толщиной 10 мм. С боковинами концевые балки соединены стальными литыми угольниками. Передняя концевая балка 11 имеет большой прогиб средней части из-за расположения ее при сборке тепловоза под стяжным ящиком рамы кузова. Боковины, шкворневые и концевые балки с приваренными к ним деталями до механической обработки проходят термическую обработку для снятия напряжения. Клиновые пазы в кронштейнах для соединения с буксовыми поводками обрабатывают на станке после окончательной сварки рамы. Форма литых кронштейнов в местах, где сварное соединение делают встык со штампованным листом, предусматривает на максимально возможной длине плавное изменение жесткости узла. К шкворневым и концевым балкам крепят кронштейны подвешивания тяговых электродвигателей. Последние подвешены к раме тележки в трех точках.

Со стороны моторно-осевых подшипников к остову тягового электродвигателя при помощи восьми болтов прикреплен литой кронштейн , который через опору, обойму и резиновые амортизаторы опирается на одинарный кронштейн, болтами прикрепленный к поперечной балке рамы тележки. Между опорой и обоймой установлены регулировочные прокладки. Схема расположения тягового электродвигателя на тележке определила, что для первого и третьего электродвигателей одинарный кронштейн закреплен к концевым, а для второго -- ко второй шкворневой балке рамы тележки.

Две другие точки крепления (подвешивания) электродвигателя к раме тележки расположены на противоположной стороне остова. Конструктивно опоры тягового электродвигателя выполнены в виде двух литых лап, изготовленных в отливке остова, которыми электродвигатель через опору и обойму опирается на резиновые амортизаторы и, установленные на двойной литой кронштейн, болтами прикрепленный к двойному кронштейну шкворневой балки рамы тележки. Болты крепления кронштейнов изготовляют по чертежу с высокими требованиями к качеству и геометрии. При этом особое внимание обращают на увеличенный (до 3 мм) радиус перехода от стержня к головке болта и перпендикулярность плоскости прилегания головки.

Сила тяги, образованная в результате взаимодействия колеса с рельсом при приложении крутящего момента, а равно и тормозная сила при нажатии тормозных колодок на бандаж передаются от оси колёсной пары буксе и далее через буксовые поводки раме тележки. От рамы тележки тяговые и тормозные силы передают упоры главных маятниковых опор раме кузова и далее через автосцепку составу. Таким образом, колёсная пара локомотива реализует тяговые или тормозные силы, совершает сложное движение по рельсу и создает в процессе движения динамические нагрузки экипажу и рельсу. Непосредственным узлом, связывающим колёсную пару с рамой тележки, является букса. Через буксы колёсные пары на рельсы передают нагрузку от массы локомотива.

Буксы тепловоза - бесчелюстные, поводковые с подшипниками качения. Конструктивно поводковая букса выполнена в виде цилиндрического корпуса, отлитого из стали 25ЛII с приливами для крепления поводков и буксового балансира. Буксы в собранном виде отличаются рядом внутренних деталей и комплектом подшипников в связи с тем, что средние колёсные пары каждой тележки в отличие от крайних имеют поперечный разбег оси 14 мм.

В буксах крайних осей, показанных на рисунке 1.7, установлено по два радиальных однорядных с короткими цилиндрическими роликами подшипника 30-32532Л1М без бортов на внутреннем кольце, предназначенных для восприятия радиальных нагрузок.

Осевые усилия, возникающие периодически при движении экипажа по рельсовому пути, воспринимают однорядные шариковые подшипники 80-232Л. В буксе установлено по одному подшипнику, разгруженному от радиальных сил. Для исключения осевого защемления подшипников колёсной пары освой разбег букс на крайних осях составляет 0,5-1,0 мм и ограничен величиной осевой игры шариковых подшипников. На крышках букс крайних осей устанавливаются датчики скорости и токосъёмники. Крышки букс крайних колёсных пар имеют прилитые кронштейны, на которые устанавливают буксовые демпферы.

Рисунок 1.7 - Буксы крайних осей

Букса с токосъёмником в отличие от букс с датчиками скорости имеет дополнительное лабиринтное уплотнение со стороны противоположной колесу. Токосъёмник служит для обеспечения отвода электрического тока от тепловоза к рельсам железнодорожного полотна, который передаётся по кабелю 1 к корпусу 2, с которого поступает на щеткодержатели 3 и через угольно - металлические щетки, находящиеся внутри щеткодержателей, передаётся на диск 4, являющийся элементом наружного уплотнения, далее через втулки 5 и шайбы 6 на ось колёсной пары и по кольцу 7 на колесо. В процессе эксплуатации необходим контроль величины износа щеток. Контроль высоты щеток производится при снятой крышке 8 специальным указателем износа щетки 8ТН.441.073 через отверстие в торце щеткодержателя.

В буксах средних осей установлено по два радиальных однорядных с короткими цилиндрическими роликами подшипника 30-152532л1М без бортов на внутреннем кольце и плоскими упорными кольцами, воспринимающих периодически возникающие осевые усилия и ограничивающих поперечные перемещения оси относительно корпуса буксы.

Для гашения колебаний тележки на пружинах первой ступени рессорного подвешивания служит буксовый демпфер, показанный на рисунке 1.9. Демпфер состоит из сварного корпуса 1, в который установлен клапан 2, цилиндр 3, поршень в сборе со штоком и направляющей 4. Направляющая закреплена в корпусе гайкой 5 через кольцо 6 и шайбу 7. Уплотнение корпуса производится резиновым кольцом 8. Уплотнение штока производится манжетой 9, закреплённой в направляющей крышкой 10 и винтами 11, и фторопластовым кольцом 13, находящемся в направляющей.

Установка буксового демпфера производится между кронштейнами установленными на раме тележки и крышками букс крайних колёсных пар через резиновые амортизаторы, которые зажаты гайкой сверху и болтом снизу.

Рисунок 1.8 - Буксы средних осей

Рисунок 1.9 - Демпфер буксовый

Для гашения вертикальных и горизонтальных колебаний кузова относительно тележки предназначен гидроамортизатор представленный на рисунке 1.10 Он состоит из сварного корпуса 1, в который установлены впускной клапан 2, цилиндр 3, шток 4 в сборе с поршнем и направляющей. Уплотнение штока в направляющей производится феропластовым кольцом и манжетой 6, устанавливаемые при сборке направляющей. Направляющая закреплена в корпусе гайкой 5.

Рисунок 1.10 - Гидроамортизатор

Роль передачи тяговых и тормозных усилий от колёсной пары и удерживания её в определённом положении относительно рамы тележки выполняют буксовые поводки. Благодаря деформации резиновых амортизаторов поводки допускают упругие поперечные и вертикальные перемещения букс относительно рам тележек. Буксовый поводок состоит из амортизатора поводка длинного 1, амортизатора поводка короткого 2, амортизатора торцевого 3, корпуса поводка 6, штифтов 7 и проставочной втулки 8. Амортизаторы запрессованы в корпусе поводка, а торцевой амортизатор на валики.

Буксовый поводок экипажной части тепловоза ТЭП70БС показан на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 - Буксовый поводок

При относительном вертикальном смещении рамы тележки и буксы поводок поворачивается на некоторый угол. Валики амортизаторов жестко укреплены в клиновых пазах буксы и рамы и поворачиваться не могут. Поворот буксового поводка происходит только благодаря деформации резиновых втулок и шайб. Предварительное поджатие резины амортизаторов обеспечивает стабильность характеристик при деформациях. Формирование цилиндрических резино-металлических амортизаторов путем запрессовки резиновой втулки с определенным поджатием увеличило долговечность работы амортизаторов в сравнении с другими методами изготовления.

2. Режимы работы тягового привода 3 класса и анализ работы резинометаллических втулок

2.1 Нагрузка элементов тягового привода от тягового момента

На тяговую передачу действует, прежде всего, нагрузка, создаваемая тяговым моментом. Тяговый момент определяется режимом ведения поезда (пуск, переход с одной тяговой характеристики на другую) и скоростью, меняющейся при изменении сопротивлению движению.

Поскольку нагрузка, связанная с реализацией силы тяги, является полезной, стремятся повысить её до значения, предельного по сцеплению, на что и должен быть рассчитан привод.

Специфический режим работы тягового привода возникает при боксовании, то есть срыве сцепления, его развитии и восстановлении. В процессе боксования возможны как апериодические, так и периодические динамические режимы, в том числе и нагрузкой, превышающей предельную по сцеплению. Такой режим, как правило, возникает при пуске или на низких скоростях, когда тяговая характеристика двигателя позволяет развивать большие моменты. При неблагоприятном стечении обстоятельств этот режим может стать причиной повреждения привода из-за высоких нагрузок. Некоторые аварийные режимы в электрических цепях, как, например, круговой огонь на коллекторе тягового двигателя при отсутствии эффективной быстродействующей защиты для гашения поля главных полюсов, так же могут вызвать появление больших динамических нагрузок в тяговом приводе, способных даже при однократном возникновении привести к выходу его из строя.

Перечисленные режимы работы тягового привода связаны с реализацией колёсной парой функции движителя, в них двигатель выступает как источник силовых возмущений. В этом случае основным возмущающим фактором является электромагнитный момент. Вследствие того что тяговая характеристика падающая, влияние этого фактора на общий уровень нагрузки с ростом скорости уменьшается. Вместе с тем существуют режимы нагружения, связанные с выполнением колёсной парой функции движущей опоры, которая требует отслеживания в пространстве некоторой траектории, отличной от прямой и определяемой в первую очередь неровностями пути в профиле и формой катания колеса. Эти возмущения являются кинематическими и могут вызывать динамические реакции независимо от того, развивает двигатель электромагнитный момент или нет. Динамические процессы, вызванные ими при условии постоянства скорости движения, носят в основном стационарный (устойчивый во времени) характер, а с ростом скорости, как правило появляются в большей степени. В силу высоких частот изменения динамических нагрузок повторяемость их значительна, и они могут стать главной причиной усталостных разрушений элементов тягового привода.

Можно выделить ряд типичных режимов нагружения тягового привода, которые он должен выдерживать в эксплуатации и которые на стадии проектирования являются объектом расчетов:

Тяговый режим; нагрузка привода может быть принята статической, максимальное значение её определяется тяговой характеристикой локомотива и условиями сцепления колёс с рельсами.

Стацонарный динамический режим нагружения при движении с постоянной скоростью, в первую очередь с максимальной, а также при так называемых резонансных скоростях, динамическая нагрузка при этих скоростях может быть большей, чем при максимальной.

Нестационарный динамический режим нагружения при боксовании.

Аварийный режим, например, при коротком замыкании на коллекторе тягового электродвигателя.

В последних трёх случаях для определения нагрузок на элементы тягового привода требуется применять методы теории колебаний, так как это динамические нагрузки.

Нагрузки, связанные с реализацией стационарного тягового или тормозного момента, можно определить на основании законов статики.

2.2 Силы, действующие в тяговом приводе 3 класса

При опорно - рамном подвешивании тяговых двигателей усложняется передача крутящего момента от тягового двигателя колёсной паре, так как расстояние между осями якоря двигателя и колёсной пары непрерывно меняется из - за упругого перемещения рамы тележки относительно колёсных пар.

В тяговом приводе с двумя эластичными муфтами тепловоза ТЭП70БС полый вал вращается в подшипниках, расположенных в опоре подшипников (рис.1.5). Остов двигателя опирается в трёх точках I, II, III на раму тележки (показано на рисунке 2.1). Момент на валу тягового двигателя вызовет появление в продольной плоскости пары сил Р3А (показано на рисунке 2.2.)

Величина реакций:

И

Реактивный момент, поворачивающий остов, будет уменьшать усилия на опоры. Усилия опоры I и II

И



Рисунок 2.1 - Эскиз опорно - рамной подвески тягового двигателя

Реакции на подшипники полого вала и якоря определяются по схеме показанной на рисунке 2.2б. Усилия по знаку противоположны реакциям

Рисунок 2.2 - Схема реакций на подшипниках полого вала и якоря

К усилиям, возникающим на опорах от вращающего момента, прибавляются составляющие от веса тягового электродвигателя.

Перемещения рамы тележки относительно оси обеспечиваются зазором между валом и осью, равным при статическом положении 35 мм. Крутящий момент от полого вала передаётся приводами расположенными по концам вала. В выступы приводов запрессованы пальцы передающие окружное усилие через ведущие поводки траверсе. В свою очередь траверса ведомыми поводками передаёт окружное усилие ведущим пальцам, запрессованным в центры колёс

Траверсы с поводками (рычагами) с резинометаллическими втулками (шарнирами) представляют собой эластичные муфты, передающие безударно крутящий момент колёсным парам и обеспечивающие взаимные перемещения рамы тележки и колёсной пары при движении тепловоза. Поводки с правой и левой сторопы колёсной пары имеют встречное расположение с углом сдвига траверс около 45^о.

Чтобы обеспечить нормальные условия привода, рессорное подвешивание тепловоза должно быть отрегулировано так, чтобы оси колёсной пары и полого вала совпадали. На действующем тепловозе это проверяется по равенству зазоров сверху и снизу цапфы пальца полого вала. При испытании эластичного привода тепловоза перемещение центра траверсы относительно центра иси достигал 25 мм. На рисунке 2.3 показана упрощённая схема для двух характерных положений траверсы. На рисунке 2.3 (слева) ведущий поводок Пв1 занимает горизонтальное положение. При мгновенном вертикальном перемещении рамы тележки на величину f резиновые втулки получают наибольшую закрутку.

Радиальная деформация Дb = АБ1 - АБ при вертикальном перемещении точки Б также будет наибольшей. Для положения траверсы на рисунке 2.3 (справа) характерно значительное перемещение центра траверсы относительно центра оси. При мгновенном перемещении рамы тележки на величину f центр траверсы перемещается относительно центра оси на величину ОО1. Перемещения траверсы относительно оси вызывают появление значительных ускорений и напряжений.



Рисунок 2.3 - Характерные положения траверсы эластичной муфты

2.3 Формирование резинометаллических втулок

Формирование резинометаллических втулок может быть произведено двумя способами. Первый способ - литьевой, применявшийся при изготовлении втулок тепловозов первого выпуска, заключается в том, что разогретая сырая резина заливается под давлением в кольцевое пространство между металлической арматурой, где происходит её вулканизация и крепление к металлическим стенкам. Для лучшего крепления резины металлические поверхности предварительно латунируются. Недостатками этого метода является сложность технологического процесса - процесс формирования затягивается, так как для заливки в арматуру приходится обращаться к услугам завода резино-технических изделий. В процессе остывания после вулканизации происходят местные отслаивания резины от стенок металлических втулок, являющиеся начальными очагами разрушения втулок, так как при радиальном нагружении в одной половине втулки возникают напряжения сжатия, а во второй напряжения растяжения. В процессе динамического скручивания происходит интенсивное истирание и разогрев резиновой втулки, оторвавшейся от металлической арматуры. Долговечность таких шарниров в эксплуатации составляла 40-50 тысяч километров.

Второй метод запрессовки с радиальным поджатием резиновой втулки-заготовки получил повсеместное распространение из-за простоты и обеспечения высокой долговечности шарниров. Готовые резиновые втулки с необходимым припуском специальным приспособлением запрессовываются между стальными втулками, за счет чего в резине создаются значительные предварительные радиальные напряжения сжатия. Величина этих напряжений должна быть достаточно, чтобы при нагружении переменной радиальной силой не появлялись напряжения обратного знака. Кроме того, при концентрическом скручивании давление на стенки поджатой резины должны быть таким, чтобы не было проскальзывание резины по стенкам металлических втулок.

Размеры резиновой втулки:

В свободном состоянии

,

,

,

В запрессованном состоянии

где R1, r1, R2, и r2 - соответствующие радиусы до и после запрессовки

L, l, до, и д - длина и толщина втулок.

Степень предварительного сжатия втулки находится из выражения

 (3.1)

Подставим численные значения в формулу (3.1)

Резиновые втулки изготавливаются заводами РТИ из резины марки 7842 по техническим условиям №233-54Р МХП.

Физико-механические свойства резины:

Сопротивление разрыву уz ? 170 кГ/см²

Относительное удлинение еz ? 500%

Остаточное удлинение иz ? 25%

Коэффициент старения (после выдержки 96 часов при температуре 700 0С)

kc ? 0,8

Твёрдость по Шору 55-65

Температура хрупкости не выше -50⁰С.

Следует заметить, что поставляемые заводом РТИ резиновые втулки имеют большой разброс механических свойств. Считается нормальным, если это отклонение не превышает 20% от номинальных значений.

После формирования резинометаллическая втулка маркируется - проставляются дата и марка резины.

2.4 Расчёт резинометаллических втулок

В процессе движения локомотива резинометаллические втулки шарнирно-поводковой муфты подвергаются следующим деформациям:

1. Сжатию радиальной силой Р1 при передаче крутящего момента.

2.Сдвигу осевой силой Р2 при боковом перемещении колёсной пары относительно рамы тележки.

3.Скручиванию крутящим моментом Р3 L при вертикальном перемещении рамы тележки относительно колёсной пары.

4.Перекосу, вызываемому моментом Р4 L при боковом перемещении колёсной пары относительно рамы тележки. Одновременно с поворотом внешней металлической втулки на угол ц за счёт силы Р4, во втулках возникают деформации сдвига f1.

2.4.1 Сжатие радиальной силой Р1

При расчёте приняты формулы, полученные В.Л.Бидерманом. Для втулок, имеющих отношение

(3.2)

где

G - модуль сдвига резины, кГ/см2

l - длина, см

- толщина, см

r1,r2 - соответственно наружный и внутренний радиусы втулки, см

- перемещение внутренней втулки под действием силы Р.

Сжатие радиальной силой Р1 показано на рисунке 3.4

При используется формула, учитывающая осевые деформации

 (3.3)

Радиальная жесткость втулки в первом случае

(3.4)

Рисунок 3.4 - Сжатие радиальной силой Р1 резино-металлической втулки

Для второго случая

(3.5)

Радиальная жесткость резинометаллической втулки резко снижается с увеличением толщины резины и интенсивно увеличивается с увеличением её диаметра.

2.4.2 Сдвиг осевой силой Р2

Сдвиг осевой силой Р2 показан на рисунке 3.5

Осевая сила Р2 уравновешивается касательными напряжениями на поверхности цилиндра. Наибольшие напряжения возникнут на поверхности внутреннего цилиндра, имеющего радиус r1. Их величина определяется из равенства

Отсюда

Рисунок 3.5 - Сдвиг осевой силой Р2 резино-металлической втулки

Для того чтобы связать осевое перемещение f с силой Р2 , вызывающей эту деформацию, воспользуемся выражением, определяющим удельную энергию при сдвиге

Потенциальная энергия резинового элемента втулки

заменяя dv, где r - переменный радиус и

,

Найдём

Приравниваем потенциальную энергию деформации работе внешней силы

Найдём

Осевая жесткость резино-металлической втулки

(3.6)

Жесткость втулки прямо пропорциональна длине втулки. При увеличении толщины резиновой втулки жесткость существенно снижается.

2.4.3 Скручивание крутящим моментом М = P3L

Момент М, приложенный к внутреннему цилиндру, уравновешивается касательными окружными напряжениями фrц.

Максимальные напряжения будут на поверхности внутреннего цилиндра. Величину их найдём из равенства

отсюда

Зависимость угла ц от момента М определим, если приравнять потенциальную энергию деформации работе момента.

Заменяя dv = 2 где r- переменный радиус

,

найдём



Отсюда

Угловая жесткость шарнира

Угловая жесткость прямо пропорциональна длине шарнира. Влияние толщены резины тоже существенно.

2.4.4 Перекос резино-металлической втулки

Перекос резино-металлической втулки показан на рисунке 3.6

На рисунке показаны две втулки. Внутренняя втулка переместилась на

величину под действием силы Р1, приложенной посредине.

На рисунке показан поворот внутренней втулки относительно внешней на угол Ш, причем tgШ =



Рисунок 3.6 - Перекос резино-металлической втулки

За счет деформации резины возникает реактивный момент М, величина которого может быть приближенно определена из следующих соображений.

Можно предположить, что сила Р1, уравновешивается элементарными силами Р1, пропорциональными перемещению ширине элементарного пояска l. Это предположение обосновывается формулами (3.4) и (3.5). Здесь элементарные силы равны по величине. По рисунку сила Р2 является равнодействующей элементарных сил ДР, величина которых изменяется от 0 до ДР1, по закону треугольника. Очевидно, что Р2, а точка приложения этой силы отстоит от центра поворота на величину, равную .

Продолжение рисунка 3.6 - Перекос резино-металлической втулки

Следовательно, суммарный момент пары сил Р2 будет равен

Если определить момент через радиальную жесткость резино-металлической втулки Жр= и угол поворота Ш = , получим

Так как модуль упругости меняется от способа закрепления и формы втулки, расчет проще вести по максимальным допускаемым деформациям, а не напряжениям. Наибольшая относительная деформация сжатия не должна быть больше 20% и сдвига 50%

Как пример можно привести расчет упругих характеристик и наибольшие деформации резиновых втулок эластичной муфты тепловоза ТЭП70 для резины с модулем сдвига G = 10 кГ/см².

Радиальная деформация при наибольшей силе тяги.

При коэффициенте сцепления Шк= 0,33 сила тяги, реализуемая одной колёсной парой

(3.7)

Подставляем численные значения в формулу (3.7)

Окружное усилие на ведущий палец колеса показано на рисунке 3.7.

Окружное усилие на ведущий палец колеса находится по формуле

 (3.8)

Подставляем численные значения в формулу (3.8)

Рисунок 3.7 - К определению радиального усилия на втулку от силы тяги.

Усилие по оси поводка при б = 210 51

(3.9)

Подставляем численные значения в формулу (3.9)

Радиальная жесткость втулки при G = 10 кГ/см2 равна Жр= 3600 кГ/мм.

Радиальная деформация под действием силы тяги

(3.10)

Подставляем численные значения в формулу (3.10)

Относительная деформация

(3.11)

Подставляя численные значения в формулу (3.10) получим

Дополнительная радиальная деформация при вертикальном перемещении рамы тележки на величину f =2,5 см

Общая радиальная деформация

(3.12)

Подставляем численные значения в формулу (3.12)

Относительная деформация

Наибольшая деформация сдвига определена для средней оси тележки, имеющей боковой разбег 14 мм на сторону.

Поперечные перемещения средней колёсной пары относительно рамы тележки складываются из перемещений, определяемых свободным разбегом, и перемещений за счет эластичности буксовых поводков.

По данным испытаний Коломенского тепловозостроительного завода максимальные горизонтальные перемещения средней колёсной пары относительно рамы тележки возникают при скорости 20 км/ч при прохождении стрелочных переводов и достигают 35 мм. Таким образом амплитуда колебаний оси в обе стороны будет ± 17,5 мм.

С увеличением скорости амплитуда перемещений значительно уменьшается. В таблице 3.1 приведены усреднённые данные проведенных испытаний.

Таблица 3.1 - Усреднённые данные проведенных испытаний.

Условия испытаний	Окружное усилие на ведущий палец колеса Суммарные перемещения относительно рамы, мм	Перемещения буксы относительно оси, мм
	буксы	оси
На тракционных путях и стрелках	11	35	26
R = 300 и 600 м, V = 78-80 км/ч	8,5	16	16
R = 1000 м, V = 140 км/ч	6,0	9,4	5,7
В кривых участках V = 100 км/ч	До 4	5,8	6

При перемещении оси на величину е траверса перемещается на величину е/2, оставаясь параллельной плоскости обода колёсной пары, так как моменты сил справа и слева относительно оси траверсы будут одинаковы. Поводки отклоняются от оси траверсы на угол так, как показано на рисунке. Деформации резиновых втулок за счет сдвига и перекоса показаны на рисунке 3.8

Рисунок 3.8 справа - перемещения шарниров двух верхних поводков относительно полого вала (точка 3).

Рисунок 3.8 посредине - перемещение шарниров нижних поводков

Рисунок 3.8 слева - совмещенная схема перемещений шарниров обеих пар поводков

Общее перемещение

где ос- перемещение за счет деформации сдвига одной втулки

оп - перемещение за счет наклона поводка на угол Ш.

Момент сил PLCosШ, вызвавших деформацию сдвига втулок и поворот поводка, равен сумме упругих моментов за счет перекоса втулок. Так как величина угла Ш незначительна, можно написать

И

Если обозначить осевую жесткость втулки при деформации сдвига Жо, то

Так как

И

После замены найдем

Осевая жесткость втулки при сдвиге