Подвеска тягового двигателя и тяговая передача
Хвостовик верхней части корпуса редуктора связан с поперечной балкой рамы тележки через стержень подвески редуктора.
Подвеска редуктора допускает возможность поворота его корпуса относительно оси колесной пары в зависимости от величины прогиба подвески тележки. Поэтому перемещения вала малой шестерни по отношению к валу тягового двигателя при движении вагона малы и полностью компенсируются упругой муфтой, без нарушения работы зубчатой передачи.
Подвеска редуктора состоит из верхнего и нижнего узлов, соединённых стержнем (3). Стержень иногда называют главным болтом редуктора.
1 - амортизатор 2 - гайка специальная 3 - стержень 4 - пластина 5 - штифт 6 - шайба 7 - болт 8 - гайка 9 - шайба пружинная 10 - шплинт 11 - кронштейн рамы 12 - скоба 13 - шайба стопорная 14 - болт
Верхний узел подвески, которым стержень присоединен к кронштейну поперечной балки тележки (11), включает в себя:
- два резинометаллических амортизатора (1)
- две специальные гайки (2)
- две стопорные шайбы (13) с шестиугольным отверстием
- четыре болта (14)
- четыре пружинные шайбы (9)
Сборка узла подвески редуктора
Сборку подвески редуктора следует начинать с верхнего (рамного) узла.
1. Установить два верхних амортизатора (4) сверху и снизу кронштейна поперечной балки рамы, фиксируя их на штифтах (2), входящих в комплект рамы.
При замене стержня или амортизатора после сборки узла подвески отрегулировать упругую муфту с помощью гаек (3) и (6), обеспечивая минимальные зазоры между предохранительной скобой и хвостовой частью редуктора.
Неправильная регулировка подвески редуктора приведет к выходу из строя оболочки резинокордной муфты и подшипниковых узлов редуктора.
Осмотр и ремонт узла подвески редуктора при ТО и ТР электропоезда
ТО-1, ТО-2
При проведении технического обслуживания ТО-1 и ТО-2 в пункте смены локомотивных бригад или пункте отстоя электропоезда, в локомотивном или моторвагонном депо, а также в пункте ПТО производятся проверка состояния подвески тягового редуктора и закрепление ослабших резьбовых соединений. По прибытии на конечную станцию локомотивная бригада должна подтянуть (в доступных местах) ослабшие резьбовые соединения.
ТО-3
При проведении ТО-3 необходимо осмотреть и проверить крепление подвески редуктора. Проверить затяжку гаек стержня подвески редуктора и надежность их стопорения, затяжку амортизатора, предохранительной пластины. Наличие трещин не допускается. Ослабшие крепления подтянуть. Проверить состояние резинометаллических амортизаторов. Амортизаторы, имеющие дефекты массива (отслоения резинового массива от металлической арматуры по поверхности приварки, надрывы, трещины, размягчение резины), подлежат замене. Допускается отслоение резины от внутренней поверхности отбортовки нижней армировки. Осмотреть стержень подвески редуктора и убедиться в отсутствии в нем трещин. В случае сомнений проверить стержень магнитным дефектоскопом. При замене стержня или амортизатора после сборки узла подвески необходимо отрегулировать упругую муфту.
ТР-1
Перед проведением текущего ремонта ТР-2 и ТР-3 необходимо очистить ходовые части вагона от грязи и снега. Выполнить все работы, предусмотренные ТО-1, 2, 3. Дополнительно произвести замеры и проверить износ основных деталей в соответствии с "Правилами текущего ремонта...".
Осмотреть детали подвески редуктора в доступных местах на отсутствие трещин, (характерными признаками трещины является скопление пыли или грязи, а в зимнее время - образование инея).
Осмотр подвески выполнить в соответствии с технологическими инструкциями заводов-изготовителей и инструкциями, действующими в ОАО «РЖД». При обнаружении трещин подвеску заменить. При обнаружении размеров зазоров, превышающих нормы допусков и износов, произвести регулировку, ремонт или замену деталей.
Осмотреть стержень подвески редуктора и убедиться в отсутствии трещин. В случае необходимости проверить стержень магнитным дефектоскопом. Наличие трещин в стержне не допускается.
Проверить затяжку резинометаллических амортизаторов подвески редукторов и стопорение гаек. Гайки должны быть плотно затянуты и застопорены. Амортизаторы, имеющие дефекты массива (отслоение резинового массива от металлической арматуры по поверхности приварки, надрывы, трещины, размягчение резины), заменить. Ослабленные болты подтянуть. Во избежание срыва головок болтов и резьбы затягивайте болты, пользуясь ключами только с рукояткой стандартной длины, усилие, приходящееся на рукоятку ключа не должно превышать (200÷250) Н•м.
ТР-2
Перед проведением текущего ремонта ТР-2 необходимо выполнить все работы, предусмотренные ТР-1. После этого проводят ревизию тягового привода. Перед проведением ревизии тележку моторного вагона выкатить, выкатить колесные пары с редукторами, разобрать и отправить в колесный цех.
ТР-3
При текущем ремонте ТР-3 выполнить все работы, предусмотренные текущим ремонтом ТР-2, и дополнительно произвести ревизию и ремонт деталей подвески редуктора.
При проведении ремонта подвески редуктора необходимо очистить от грязи и промыть в моечной машине подвеску и предохранительную пластину, отвернуть и снять со стержня гайки специальные, снять со стержня шайбы стопорные.
Проверить детали подвески на наличие дефектов.
1. Осмотреть стержень (болт) на наличие трещин, сколов. При наличии трещин, сколов стержень браковать.
2. Проверить резьбу М52×5 стержня калибрами. При обнаружении дефектов стержень прямой подвески редуктора браковать.
3. Осмотреть гайки на наличие трещин, отколов. При наличии данных дефектов гайки браковать (изготовить новые).
4. Проверить резьбу М52×5 гаек калибрами. При обнаружении дефектов гайку специальную браковать (изготовить новую).
5. Осмотреть скобу, шайбы стопорные, пластину предохранительную на наличие деформации, трещин, излома. При наличии каких-либо дефектов детали браковать.
Произвести магнитный контроль стержня и предохранительной пластины. При обнаружении трещин - негодные детали заменить. Удалить грязь с амортизаторов для осмотра. Заменить просевшие амортизаторы подвесок, амортизаторы с порезами, вырывами и сквозными трещинами, порванные защитные (стопорные) шайбы. При сборке узла подвески подбирать в пакеты резиновые амортизаторы с разницей по жесткости не более допустимой.
Неисправности узла подвески редуктора
Неисправности Способы устранения
Трещины деталей узла
подвески редуктора
Износ и срыв резьбы Детали подвергнуть магнитной дефектоскопии. Детали с трещинами, изношенной и сорванной резьбой подлежат замене.
Просадка
амортизаторов, порезы,
вырывы и сквозные
трещины резины. Поврежденные амортизаторы заменить.
Тяговая передача
Тяговая передача – это механический узел электропоезда, редуктор которого в режиме тяги передает вращающий момент от тягового электродвигателя к колесной паре посредством резинокордной эластичной муфты, а в режиме электрического торможения создает тормозной момент.
Различают три класса тяговой передачи:
- класс I – с опорно-осевыми подвешиванием двигателя и редуктора, характеризуемый «высоким уровнем всех основных динамических показателей» (электровозы ВЛ10, ВЛ10к, ВЛ80с)
- класс II – с опорно-рамным подвешиванием двигателя и опорно-осевым подвешиванием редуктора; приводы этого типа могут приближаться по динамическим свойствам к приводам класса I или III» (электропоезда серии ЭР2, ЭД4м)
- класс III – с опорно-рамным подвешиванием двигателя и редуктора, имеющий «наиболее благоприятные динамические показатели» (электровозы ЧС4, ЧС4Т, ЧС2, ЧС2К, ЧС2Т, ЧС200, ЧС6, ЧС7 и др.)
В настоящее время в электропоездах серии ЭД используется опорно-рамный тип крепления тягового электродвигателя с осевым расположением редуктора.
Тяговая передача состоит из редуктора и упругой муфты.
Два зубчатых колеса — малая шестерня и большое зубчатое колесо — находятся в зацеплении и заключены в литой стальной корпус. Он состоит из двух половин, которые соединены между собой болтами(сочленяющие).
Большое зубчатое колесо передачи закреплено на оси колесной пары.
Вал малой шестерни закреплен в подшипниках, установленных в корпусе редуктора. Редуктор одной стороной опирается на подшипники,
расположенные на колесной паре, другой - подвешен к раме тележки на амортизаторах подвески редуктора.
Вал тягового двигателя соединен с валом шестерни упругой муфтой. Фланец упругой муфты насаживается на выступающий хвостовик вала шестерни в горячем состоянии.
Поскольку зубчатые венцы являются наиболее ответственными и дорогостоящими деталями редуктора, повышению их надежности уделяют много внимания. Для этого увеличивают степень точности зубчатого зацепления и повышают качество изготовления венца, в первую очередь эвольвентных поверхностей зубьев. Для повышения износостойкости зубьев применяют современный метод ионной цементации, который обеспечивает требуемую твердость и отсутствие закалочных трещин.
В основе метода ионной цементации лежит метод активации тлеющим разрядом газовой среды и обрабатываемой поверхности. Создаваемая при низком давлении ионизированная атмосфера обладает высокой насыщающей
способностью, обеспечивает высокое качество диффузионного слоя и высокую воспроизводимость результатов обработки.
Применение ионной обработки, создающей на рабочих кромках материала износостойкий слой в 10-20 мкм, дает возможность повысить стойкость детали в среднем в 2 раза. Этот фактор имеет важное значение, так как используемые материалы являются трудно обрабатываемыми.
Геометрию зубчатых колес контролируют электронными зубоизмерительными устройствами.
В качестве опоры редуктора на ось колесной пары служат два роликовых подшипника, которые расположены симметрично относительно продольной оси редуктора (они смонтированы справа и слева от большого зубчатого колеса). Корпус редуктора и крышки прикреплены болтами к обоймам опорных подшипников. Эти болты проходят сквозь отверстия в боковых стенках корпуса.
Корпус редуктора состоит из двух частей:
- верхнего корпуса (1)
- нижнего корпуса (2)
В верхнем корпусе смонтирован узел малой шестерни.
Оба корпуса сварные, совместно обработанные для обеспечения сборки и маркированные одним порядковым номером. Корпуса при сборке стягиваются между собой по поверхностям разъёма болтами. Две половины редуктора как одно целое охватывают ось колесной пары вместе с зубчатым колесом.
Корпус редуктора не только удерживает смазку и защищает зубчатые колеса от попадания посторонних предметов и грязи, он — мощная несущая конструкция, которая обеспечивает постоянное расстояние между центрами зубчатых колес. На боковых стенках корпуса имеются усиливающие ребра, идущие к горловине.
Основные элементы редукторного узла представлены на Рис. 4.7.
В верхнем корпусе смонтирован узел малой шестерни. Малая шестерня состоит из венца и вала (17) с коническим хвостовиком. Венец изготавливают из хромоникелевой стали 20ХНЗА, после нарезки зубья цементируют с последующей закалкой. Зубчатый венец (5) насаживается на среднюю конусную часть вала в горячем состоянии при температуре 110-120°C.
гнёздах крышек (1) и (16). В передней крышке выполнено отверстие для прохода вала малой шестерни, задняя крышка - глухая. Для удобства сборки и разборки редуктора внутренние кольца подшипников установлены на вал с тугой посадкой, наружные - со скользящей.
Подшипниковые узлы заполнены смазкой ЖРО. Для ее периодического добавления в крышках имеются штуцера с пробками.
Зубья шестерни проходят цементацию и закалку.
Закалка - термическая обработка материалов, заключающаяся в их нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при его медленном охлаждении.
Для смягчения действия закалки используется отпуск. При операции отпуска сталь нагревается и выдерживается при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью. При этом повышается вязкость и уменьшается хрупкость и твердость изделия.
Для придания металлу однородной мелкозернистой структуры (не достигнутой при предыдущих процессах — литье, ковке или прокатке) применяется нормализация (франц. normalisation — упорядочение, от normal — правильный, положенный). Нормализация это вид термической обработки стали, заключающийся в нагреве её выше верхней критической точки, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на спокойном воздухе. Следствием нормализации является повышение механических свойств металла (пластичности и ударной вязкости).
Глубина цементированного слоя составляет 1,5-2 мм.
Зубья имеют шлифованные рабочие поверхности. Заготовки венцов подвергают термообработке с последующим отпуском, затем нарезают зубья и шлифуют их рабочие поверхности на специальном зубошлифовальном станке. Для увеличения срока службы венца зубья закаливают на глубину 4-5 мм. После обработки зубья проверяют на отсутствие трещин методом магнитной дефектоскопии.
Лабиринтные уплотнения, образованные кольцевыми выступами и проточками колец (3) и крышек (4), изолируют подшипники от корпуса редуктора.
Между крышками (1) и (16) и верхним корпусом редуктора устанавливаются регулировочные прокладки для регулировки зазора в роликоподшипниках узла шестерни в осевом направлении.
Посадка с зазором - посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, то есть наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему.
От попадания пыли и влаги извне подшипниковые узлы предохраняются лабиринтным уплотнением в ступице центра колеса, крышке (8) и в крышках (12) и (13). Медная шайба (7) предохраняет внутреннее кольцо подшипника (11) от воздействия ударной нагрузки при напрессовке колёсного центра на ось
Тяговый редуктор имеет систему раздельной смазки. Она заключается в том, что полости подшипников заполняют густой смазкой, а в полость редуктора заливают жидкую смазку. Нижняя часть большого зубчатого колеса должна находиться в смазке.
Полости друг от друга отделены лабиринтными уплотнителями раздельной смазки. В процессе эксплуатации густую смазку дополняют с помощью шприцев через пресс-масленки, установленные в крышках редуктора .
Заполнение смазкой полости подшипников в эксплуатации производится через радиальные отверстия в крышках, закрытые пробками. Другие радиальные отверстия в крышках, закрытые пробками, предназначены для выхода отработанной смазки.
Лабиринтное уплотнение, образованное кольцевыми выступами и впадинами обойм и диска ступицы зубчатого колеса, изолирует подшипниковые узлы от полости редуктора, предохраняя их от попадания масла из полости редуктора.
Шевронная зубчатая передача
На тележке моторного вагона могут устанавливаться колесные пары с шевронным зубчатым колесом.
1 Произвести подбор подшипников шестерни
2 Прочистить отверстия под маслёнки
3 Покрыть посадочные поверхности вала и крышек слоем минерального масла
4 Установить шестерню коротким концом вверх
5 Нагреть кольцо (5) до температуры 120-160°С и посадить с упором в бурт вала, подбивая по мере остывания ударами монтажной втулки до получения чистого металлического звука
6 Нагреть кольцо подшипника соответствующее номеру шестерни и стороне вала до температуры 100-120°С и посадить внутреннее кольцо на вал до упора в торец кольца, маркировкой в наружную сторону, подбивая по мере остывания ударами монтажной втулки до получения чистого металлического звука
7 Проверить после остывания прилегание торцовых поверхностей кольца (5) и внутреннего кольца подшипника
8 Установить шестерню длинным концом вала вверх. Повторить пункты 1 - 4 для длинного конца вала
9 Запрессовать в крышки (3) и (10) наружные блоки соответствующие номеру шестерни и стороне вала подшипников до упора в бурт крышки маркировкой в наружную сторону
10 Установить крышку (2), закрепив её восемью болтами (6) с шайбами
11 Заложить в наружные блоки подшипников смазку на 2/3 объёма, продавливая её между роликами и сепараторами
12 Установить узел с крышкой (10) на внутреннее кольцо подшипника на длинный конец вала
13 Фланец упругой муфты под вал шестерни осмотреть.
14 Фланец упругой муфты под вал шестерни подвергнуть дефектоскопии
15 Подобрать фланец шестерни к конусу вала по натягу
16 Притереть посадочную поверхность фланца к конусу вала смесью осевого масла и притирочного порошка карбида бора 12П-16П (карбид кремния 12П-16П)
17 Промыть авиационным или автобензином поверхности сопряжений фланца и вала и определить прилегание фланца к валу
18 Замерить торцовое биение фланца на большом диаметре
19 Замерить величину свисания и записать в журнал
20 Нагреть фланец до температуры 140-150°С и выдержать 10 минут при этой температуре
21 Посадить фланец на конусную поверхность вала
22 Установить собранный узел: вал с крышками (10) и (2), кольцом (5) и наружной обоймой подшипника в корпус редуктора, сориентировав отверстие под маслёнку и закрепить 4-мя технологическими болтами М16×30, оставляя зазор 2-3 мм между головками болтов и крышкой. Установить со стороны короткого конца вала собранный узел: крышки (3) и (2), с наружной обоймой подшипника в отверстие корпуса редуктора диаметром 260 мм и внутреннее кольцо подшипника, совмещая отверстия и сориентировав отверстие под маслёнку. Закрепить 8-ю болтами (7)
23 Затянуть технологические болты (7) и замерить зазор между крышкой (10) и корпусом редуктора
24 Подобрать прокладки (13) так, чтобы их толщина превышала замеренный зазор, но не более чем на 0,5 мм
25 Вывернуть технологические болты, установить подобранный комплект прокладок или промазать тонким слоем герметика или белил, закрепить узел 8-ю болтами М16×30
26 Проверить осевой разбег узла
27 Законтрить болты, загибая углы шайбы и заглушить отверстия под маслёнки, завернув в них два болта (1) М10×20 с шайбами .
Неисправности редукторного узла
Неисправности зубчатых колес:
- неплотность посадки зубчатых колес
- наличие трещины или излома хотя бы одного зуба тяговой зубчатой передачи
Если зубчатые колеса имеют трещины, износ зубьев более допустимого, вмятины, раковины, отколы более 10% площади поверхности зубьев, то их бракуют.
Неисправности корпуса редуктора:
- наличие трещин в корпусе редуктора
- вмятины в корпусе редуктора
- следы коррозии
- вытекание осерненной смазки
- ослабление крепления болтов редуктора
- неисправность в корпусе зубчатой передачи, вызывающая вытекание смазки
- неисправность подвески редуктора