Определение длины основных элементов кузова

Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза связаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива:

n_k*L_k+L_маш+L_хол=n_t*L_t+2L_св+L_мт,

где: L_k – длина кабины машиниста, мм;

L_маш – длина машинного отделения, мм;

L_хол – длина холодильника, мм;

L_t – длина тележки, мм;

L_св – длина свеса рамы локомотива относительно наружных габаритов тележки, мм;

L_мт – длина межтележечного пространства, мм;

n_k - число кабин машиниста секции тепловоза;

n_t – число тележек секции тепловоза.

Длина машинного отделения L_маш зависит от мощности и габаритных размеров силовой установки тепловоза, м:

Длина кабины машиниста L_k с учётом норм техники безопасности и производственной санитарии может быть принята равной 2 метрам.

Длина тележки зависит в первую очередь от осевой формулы, а также типа привода колесных пар и эффективной мощности силовой установки. В первом приближении длину тележки можно определить из следующего выражения:

L_t=(1,7÷1,9)*n₀,

Где: n₀ – число сцепных осей в тележке.

L_t=1,9*3=5,7(м)

Длина холодильника может быть определена из следующего эмпирического выражения:

L_хол=5,6*10^-4*N_e+1,14

L_хол=5,6*10^-4*2200+1,14=2,4(м)

Длину свеса рамы локомотива L_св можно принять равной L_св=1,25(м)

Длина межтележечного пространства Lмт зависит от емкости топливного бака тепловоза и первоначально может быть определена из уравнения:

L_мт= n_k*L_k+ L_маш+ L_хол- n_tL_t-2L_cв

L_мт=2+14,4+2,4-2*5,7-2*1,25=4,9(м)

1*2+14,4+2,4=5,7*2+2*1,25+4,9

18,8=18,8

Выбор ширины и высоты проектируемого тепловоза

Максимальная ширина строительного очертания локомотива В_л ограничена габаритом подвижного состава 1-Т (ГОСТ 9238-83) и может быть принята равной В_л=3400 мм. Высота строительного очертания локомотива Н_л определяется от уровня верха головки рельса. В соответствии с габаритом подвижного состава 1-Т максимальное значение величины Н_л составляет 5300 мм.

Выбор конструкции экипажной части тепловоза

Элементы относящиеся к экипажной части локомотива представлены в виде таблицы на рисунке 1.

Рис.1.

Кузов тепловоза

Кузов и главная рама тепловоза предназначены для размещения локомотивной бригады, силового и вспомогательного оборудования, устройств управления локомотивом. Конструкция главной рамы и кузова определяется родом службы локомотива, компоновкой оборудования, способом восприятия и передачи нагрузок, производственно – технологическими условиями изготовления и эксплуатации локомотива. Поэтому к кузову и главной раме предъявляют высокие требования по жесткости, прочности и надёжности.

Для отечественных тепловозов применяют кузова вагонного (закрытого) и капотного типа. Кузова вагонного типа применяют на магистральных, а капотного на маневровых тепловозах. Кузов тепловоза 2ТЭ116 вагонного (закрытого типа).

На отечественных тепловозах применяют две основные конструкции кузовов: с несущей рамой и цельнонесущие. В кузовах с несущей рамой расчет главной рамы ведется на все нагрузки, т.е. не учитывается частичное восприятие этих нагрузок стенками кузова. У цельнонесущих кузовов необходимая несущая способность для восприятия нагрузок достигается совместной работой всех его элементов, включая и раму как его составную часть. Кузов тепловоза 2ТЭ116 выполнен с несущей рамой и состоит из главной (несущей) рамы, кабины машиниста с проставкой, кузова над дизелем и охлаждающего устройства.

Главная рама

Для восприятия веса оборудования, находящегося в кузове тепловоза, передачи тягового усилия, тормозных сил, динамических и ударных нагрузок, возникающих при движении тепловоза, предназначена главная рама тепловоза (Рис. 2). При проектировании рамы стремятся обеспечить наибольшую надежность, прочность и жесткость при наименьшей металлоемкости. Важные требования к конструкции рамы: удобство компоновки рамы оборудования, технологичность изготовления, обслуживания и ремонта. Практически невозможно добиться полного удовлетворения одного из этих показателей, не ухудшив другие. Например уменьшение металлоемкости конструкции связано с опасностью уменьшения её несущей способности. Компромисионные решения следует искать из технико-экономического анализа. Наиболее приемлемым при этом будет считаться то конструктивное решение при котором можно добиться наибольшего экономического эффекта при эксплуатации локомотива.

Основными несущими элементами рамы являются две хребтовые балки, выполненные из двутавров, усиленных приваренными к нижним и верхним полкам усиливающими полосами толщиной 18 мм и скрепленных

стяжными ящиками и, приваренными к нижним усиливающим полосам. К задним и передним торцам хребтовых балок приварены лобовые листы толщиной 14 мм, в которые стяжные ящики упираются своими буртами. Стяжные ящики представляют собой литые пустотелые конструкции. Для увеличения жесткости рамы хребтовые балки соединены между собой поперечными диафрагмами толщиной 8 мм. С левой и правой сторон в средней части рамы для увеличения ее несущей способности в месте ее наибольшего нагружения (установка дизеля, бака для топлива, аккумуляторных батарей) в раму вварены две фермы. Рама сверху по всей своей поверхности, кроме центральной части, где выполнен поддон для дизеля, зашита настилом.

Рис. 3. главная рама кузова

1,6-стяжные ящики; 2-опора; 3-обносной швеллер; 4-ферма; 7-шкворневые кольца; 8-шквореня; 9-хребтовые балки; 10-место под установку верхних элементов опорно-возращающих устройств; I 1 -штампованные желоба.

В зоне установки передних и задних элементов опорно-возвращающих устройств тепловоза приварены четыре опоры 2 под домкраты для подъемки надтележечного строения тепловоза. В раме также выполнены (вварены) каналы сварной конструкции для подвода воздуха на наддув к тяговым электродвигателям передней и задней тележек, а также каналы для наддува к

аппаратным камерам. Для достижения расчетного веса тепловоза и получения удовлетворительной его развески по осям на раме установлены балласты.