Особенности колебаний электровозов, имеющих подвешивание тягового привода класса II

УДК 629.423.3

Е.П. БЛОХИН, д-р техн. наук, проф. (ДНУЖТ), МЛ. КОРОТЕНКО, д-р техн. наук, проф. (ДНУЖТ), Р.Б. ГРАНОВСКИЙ, канд. техн. наук (ДНУЖТ), В В. ЧУМАК, канд. техн. наук (НПК «ДЭВЗ»), Н.Я. ГАРКАВИ, ст. научн. сотр. (ДНУЖТ), Е.М. ДЗИЧКОВСКИЙ, аспирант (ДНУЖТ).

ОСОБЕННОСТИ КОЛЕБАНИЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ, ИМЕЮЩИХ ПОДВЕШИВАНИЕ ТЯГОВОГО ПРИВОДА КЛАССА II

Стаття присвячена впливу розмщення тягових двигушв i редукторiв на коливання рам вiзкiв i кузова елект-ровоза, що мае пiдвiшування тягового привода класу II.

Статья посвящена влиянию размещения тяговых двигателей и редукторов на колебания рам тележек и кузова электровоза, имеющего подвешивание тягового привода класса II.

The paper is dedicated the influence of the draft engine and reduction placement; it also concerns the oscillation of

the the bogie frames and the locomotive body, which has a draft drive suspension of the 2nd class

Применение асинхронных тяговых двигателей и опорно-рамного их подвешивания считается перспективным направлением в развитии электровозостроения, так как позволяет повысить мощность электровоза и уменьшить массу необрессоренной его части. Однако использование подвешивания тягового привода класса II, при котором тяговый двигатель связан с рамой тележки, а редуктор имеет опорно-осевое подвешивание, и особенности компактного размещения в двухосной тележке двух индивидуальных тяговых приводов приводят к возникновению кососимметричной нагрузки, действующей на раму тележки. Величина нагрузки зависит от расположения тяговых электродвигателей, расположения точек подвески редукторов относительно геометрического центра тележки, от мощности двигателя, а также от передаточного отношения тягового редуктора.

Во время проведения ходовых динамических испытаний первого опытного образца скоростного односекционного четырехосного электровоза с асинхронными двигателями и типом подвешивания тягового привода класса II авторы имели возможность регистрировать величины сжатия рессорных комплектов в первой и во второй ступенях подвешивания и сравнивать их с аналогичными величинами у подобного ему электровоза-эталона ЧС8, имеющего две четырехосные секции и суммарную мощность, близкую к мощности опытного электровоза. Оба электровоза находились в одном сцепе. Опыты проводились так, что в одних случаях электровоз-эталон был заторможен, а опыт-

ный электровоз сначала медленно набирал силу тяги до максимального ее значения (310 кН) и затем медленно сбрасывал ее, а в других -опытный электровоз работал в режиме толкания. Графики полученных зависимостей прогибов в первой ступени подвешивания от силы тяги приведены на рисунках 1,2.

Опыты показали, что у одного и у другого электровозов имеет место пропорциональная силе тяги или тормозной силе в режиме рекуперации кососимметричная квазистатическая деформация пружин первой ступени подвешивания. К этой квазистатической составляющей во время движения добавляется динамическая составляющая (рисунок 3). В то время, как динамическая составляющая с ростом скорости растет, квазистатическая составляющая уменьшается в соответствии с тяговой характеристикой локомотива.

мм

6:

-0 1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6

50 100 150 200 250 300 350

S^kH

Рис. 1. Перемещения левого пружинного комплекта первой колесной пары при создании силы тяги

мм

о —1-1-1-1-1-1-1-

О 50 100 150 200 250 300 350

э^кн

Рис. 2. Перемещения правого пружинного комплекта второй колесной пары при создании силы тяги

Кдв1

0,45 -, 0,4 -0,35 -0,3 -0,25 -0,2 -0,15 -0,1 -0,05 -0

0 50 100 150 200

V, км/ч

Рисунок 3 - Коэффициенты вертикальной динамики в I ступени рессорного подвешивания

Наиболее заметна кососимметричная деформация у односекционного электровоза, у которого мощность распределяется не по 8-ми, по 4-м колесным парам. В тяговом и тормозном режимах наибольшие деформации имеют место у пружинных комплектов, находящихся со стороны редукторов. Так, у опытного электровоза при максимальной силе тяги дополнительное сжатие левого пружинного комплекта первой по ходу колесной пары первой тележки составило 26 мм, а деформация другого знака правого пружинного комплекта второй колесной пары оказалась равной 37,5 мм, что составляет 42 и 60% от значения статического прогиба. Деформации противоположных комплектов незначительны. В табл. 1 приведены значения прогибов всех пружинных комплектов для режима тяги и рекуперации. Первый индекс в названии пружинного крмплекта соответствует номеру оси, второй - стороне (1-левая, 2-правая). Знак «+» соответствует растяжению пружинного комплекта, «-» - сжатию.

Разница в прогибах соответствующих пружин первой ступени подвешивания первой и второй тележек составила 10 % от значения статической нагрузки, при этом догружения оси колесной пары от перекоса тележки не наблюдалось. Эта разница обусловлена догружением второй тележки и разгрузкой первой от действия силы тяги в авто-

сцепке. По этим данным коэффициент использования сцепного веса локомотива составляет 0,95. По расчетам этот коэффициент составил 0,93 для угла наклонной тяги 4°. На рис. 3 представлено положение тележки при создании силы тяги.

Таблица 1

Прогибы пружинных комплектов

Режим Тяга Рекуперация

Р11 -26,0 24,5

Р12 4,5 -2,2

Р21 6,7 -4,3

Р22 37,5 -31,0

Р31 -33,5 29,1

Р32 -1,7 3,7

Р41 1,0 -2,5

Р42 31,0 -27,9

Как видно из табл. 1 деформации пружинных комплектов второй тележки аналогичны деформациям у первой тележки. Следстием этого является поворот кузова электровоза. Поворот кузова при этом вокруг продольной и поперечной горизонтальных осей вызывает смещение центра тяжести, а это, в свою очередь, создает неодинаковые условия прохождения стрелочных переводов, левых и правых кривых.

Рис. 4 - Перемещения тележки при создании силы тяги

Выводы. Явление кососимметричной деформации вызывает неравномерную нагрузку на пружинные комплекты, подшипники, раму тележки и раму кузова, влияет на динамические показатели, создает неодинаковые условия прохождения левых и правых кривых. За счет конструктивных решений необходимо свести к минимуму кососимметричную деформацию.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Конструкция и динамика тепловозов / Под ред. В.Н. Иванова. - М.:Транспорт, 1974. - 336 с.

2. Нормы для расчета и оценки прочности несущих элементов, динамических качеств и воздействия на путь экипажей локомотивов железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. М.: ВНИИЖТ РФ, 1998.