В гидравлической передаче тепловоза ТГМ23 применены гидротрансформатор ТП500 и две гидромуфты, которые работают на три ступени скорости. Трогание тепловоза и движение с малыми скоростями осуществляются на гидротрансформаторе, а движение со средними и максимальными скоростями - последовательно на первой и второй гидромуфтах.
Гидропередача состоит из следующих основных узлов (рис. 35 вклейка в конце книги): первичного вала 29, главного вала 36 с гидротрансформатором и двумя гидромуфтами, ведомого вала 41, узлов системы автоматического управления и питания (насоса 47, центробежного регулятора золотниковых коробок гидротрансформатора и гидромуфт, трубопроводов системы питания 51 и управления) и системы смазки гидропередачи. Все узлы монтируются в чугунном литом корпусе.
Корпус. Корпус для удобства сборки выполнен разъемным и состоит из пяти частей: крышки 19, верхнего корпуса 34, среднего корпуса 66, нижнего корпуса 52 и поддона 50. Плоскости разъема корпуса проходят по осям первичного , главного и ведомого валов. Части корпуса между собой соединяются болтами и шпильками. От смещения друг относительно друга они фиксируются установочными штифтами. Для уплотнения по плоскостям разъема прокладывается вискозная нить арт. 131 ГОСТ 6237-66 с применением лака «герметик» или бакелитового ГОСТ 901-56. Допускается укладка шерстяной нити той же толщины.
Корпуса отливаются из чугуна марки СЧ 21-40 (ГОСТ 1412-70). Для снижения остаточных напряжений, могущих привести к короблению после механической обработки, отливки корпусов подвергаются естественному старению в течение 6 месяцев или искусственному старению с подогревом в печи. Необрабатываемые внутренние поверхности перед механической обработкой тщательно очищаются от ржавчины, песка, окалины, пригаров и других литейных наслоений и покрываются бакелитовым лаком.
Посадочные диаметры корпусов под стаканы и корпуса подшипников обрабатываются по 3-му классу, а шейки корпусов, на которые непосредственно опираются наружные кольца подшипников-по 2-му классу точности. Непараллельность и перекос осей расточек под первичный, главный и ведомый валы допускаются не более 0,06 мм на длине 1000 мм; отклонение от соосности посадочных мест не более 0,06 мм. Для предохранения от коррозии наружные поверхности, кроме привалочных, окрашиваются. Чтобы обеспечить доступ к узлам, расположенным внутри корпуса, с целью их осмотра или демонтажа, корпус снабжен люками с крышками.
Внешние очертания корпуса в сборе изображены на рис. 36.
На верхнем корпусе 38 имеются два лючка с крышками 7 и 8. Лючки предназначены для осмотра и демонтажа сливных клапанов гидромуфт. В задней его части сверху имеется прямоугольный люк для центробежного регулятора. Этот люк закрывается крышкой 6, выполненной заодно с цилиндром включения гидропередачи.
Справа и слева от крышки 6 установлены два щелевых фильтра типа МФ1 для очистки масла, поступающего на смазку 5, и для очистки масла, поступающего от вихревого насоса к центробежному регулятору 36. Через лючки с крышками 9 и 35 можно получить доступ к золотниковой коробке гидротрансформатора 35 и золотниковой коробке гидромуфт 9.
Сверху имеются два отверстия, в которые вставляется маслоуказатель 34, и слева - сетчатый фильтр для заливки масла в картер гидропередачи. Отверстие с фильтром закрывается крышкой 11. Крышка устанавливается на резьбе. На крышке 12 первичного вала и верхнем корпусе 38 гидропередачи имеются по два отверстия М24, которые служат для технологических целей. Использовать эти отверстия для подъема гидропередачи категорически запрещается.
Средний корпус 39 является основанием, на котором монтируются все основные узлы гидропередачи. Корпус воспринимает основные нагрузки, возникающие при работе гидропередачи. В связи с этим на нем отлит ряд продольных и поперечных перемычек и ребер для придания требуемой жесткости и прочности.
Средняя часть корпуса со стороны первичного вала имеет две лапы 14 и 32, отлитые заодно с корпусом, которые служат для установки и крепления гидропередачи к раме. На передних ребрах жесткости этих лап выполнено по одному отверстию 15, служащих для подъема передней части гидропередачи при ее центровке. Отверстие 10 предназначено для отбора масла от питательного насоса на холодильник.
Нижняя часть корпуса 4 и поддон 13 образуют картер, в который заливается масло. Поддон служит одновременно для облегчения доступа к питательному насосу и другим узлам гидропередачи. В поддоне устанавливается змеевик 49 (см. рис. 35) для подогрева масла гидропередачи и штуцер 48 для слива масла.
Сзади в зоне расточки под корпус подшипника ведомого вала к среднему и нижнему корпусам крепится крышка 3 (см. рис. 36) с цапфой шаровой третьей опоры гидропередачи. Шаровая опора состоит из корпуса 2 и шарнирного подшипника ) (ШС60 или Ш60).
Под все крышки на корпусе гидропередачи устанавливают картонные прокладки. При замене прокладок необходимо помнить, что под крышки в зоне расточек для подшипников применяются прокладки определенной толщины, обеспечивающие надежное уплотнение и одновременное поджатие подшипников или их корпусов. Прокладки допускается пропитывать бакелитовым лаком.
Первичный вал. Вал 29 (см. рис. 35) приводится в действие от двигателя через промежуточный вал с упругими резиновыми кольцами. Шейка вала 31 служит для установки шарнирного подшипника Ш40, на который опирается промежуточный вал. Резиновые кольца этого вала крепятся к полумуфте 32 первичного вала с помощью трех болтов, входящих в отверстия 30. На вал напрессовано зубчатое колесо 21 согласующей пары шестерен привода насосных колес гидроаппаратов главного вала 36. Зубчатое колесо изготавливается заодно со ступицей.
Рис. 36. Установка гидропередачи и реверс-режимного редуктора на раме:
1- подшипник шарнирный*, 2 - корпус шаровой опоры; 3. 7, 8, 9, 11, 17, 18, 22, 23, 26, 27, 29, 30, 35, « - крышки; 4 - корп^ нижний; 5, 36 - щелевые фильтры; 6 - крышка в сборе с цилиндром включення, 10, 15 - отверстия, 12- крышка первичного вала, 13 - поддон; 14, 32 - лапы; 16 - промежуточный вал с зубчатыми муфтами; 19- цилиндр переключения режимов; 20 - пробка; 21, 31 - маслоуказатели; 24 - блокировочный клапан; 25, 33, 37- болты; 28- втулки отбойною вала; 38 - корпус верхний, 39 - корпус средний; « - вал с упругими резиновыми кольцами, '11- блокирующее устройство; 42, 43 - наличники; 44 - цилиндр переключения реверса; 45 - датчик скоростемера
Вал 29 вращается в двух сферических двухрядных роликоподшипниках, один из которых 18 опирается непосредственно на расточку в корпусе и может свободно перемещаться в осевом направлении по корпусу, а другой 25 - на корпус 24 подшипника, где фиксируется от осевого смещения крышкой 26. Корпус подшипника 24 крепится к корпусу гидропередачи болтами с пружинными шайбами. Крышка 26 имеет в нижней части два радиально расположенных паза, совпадающих с двумя отверстиями 33 в корпусе подшипника. Паз и отверстия служат для слива масла, поступающего на смазку подшипника 25 при вращении вала. С целью предотвращения возможности неправильной установки корпуса подшипника и крышки отверстия в них и на корпусе гидропередачи расположены так, что они совпадают только в одном требуемом положении.
Для устранения утечек масла из корпуса первичный вал уплотняется резиновым уплотнением 28 типа 1-1-120 (ГОСТ 8752-70) и маслоотражательным кольцом 27.
Полумуфта 32 и зубчатое колесо 21 насаживаются на вал в горячем состоянии с гарантированным натягом (значение натягов дано в табл. 1).
Маслоотражательное кольцо 27, подшипники 18 к 25 я зубчатое колесо 21 фиксируются на валу от осевого смещения специальной круглой гайкой 17. Гайка стопорится плоской шайбой, внутренние усы которой входят в прорези на валу, а два наружных отгибаются в прорези на гайках.
Вал 29 изготовлен из стали 40 (ГОСТ 1050-60). Заготовка вала термически обрабатывается до твердости НВ 229 ... 285. Корпус 24 отлит из чугуна СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70).
Главный вал. Главный вал (рис. 37) состоит из гидротрансформатора и двух гидромуфт, имеющих общий вал 42, на котором установлены насосное колесо 38 гидротрансформатора и насосные колеса гидромуфт 12 и 22. Вал 42 приводится в действие при помощи зубчатого колеса 43 от первичного вала гидропередачи.
Заготовка вала откована из стали 40ХН (ГОСТ 4543-71), термически обработана до твердости НВ 248 ...286.
Зубчатое колесо 43 выполнено составным из зубчатого венца и ступицы 41. Венец относительно ступицы центрируется посадочным пояском и крепится к ней призонными болтами с корончатыми гайками. На правой цилиндрической части ступицы нарезана резьба М105 х 2 для установки приспособления при демонтаже зубчатого колеса. На левой части ступицы выполнена посадочная поверхность для установки внутреннего кольца подшипника 40 и канавка для пружинного кольца. Упорный бурт этой поверхности имеет три прорези, в которые входят лапки приспособления для распрессовки кольца подшипника.
Ступица изготовляется из стали 45 (ГОСТ 1050-60), термически обработанной до твердости НС 25 ...30; напрессовывается на вал с гарантированным натягом до упора в торец распорной втулки 39.
Гидротрансформатор состоит из насосного колеса 38, турбинного колеса 61 и двух направляющих аппаратов: 31 - первой ступени и 56 - второй ступени.
Насосное колесо 38 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из ступицы, щеки 58 и 21 лопатки 59. Лопатки прямолинейной формы выполняются из специальной профильной полосы и имеют по две цапфы, которыми вставляются в соответствующие пазы на ступице насосного колеса и на щеке. После установки лопатки привариваются, для чего наружные кромки пазов ступицы и щеки имеют разделку под сварку. Материал лопаток и щеки сталь 20Г (ГОСТ 1050-60).
Ступица сваривается из диска (сталь 20Г ГОСТ 1050-60) и собственно ступицы (сталь 45 ГОСТ 1050-60), отжигается и термообрабатывается до твердости НВ 241 ...269.
После приварки лопаток насосное колесо проходит термическую обработку для снятия внутренних напряжений и затем окончательную механическую обработку. После механической обработки насосное колесо балансируется,ис-пытывается на разнос при 4000 об/мин в течение 5 мин и проверяется цветной дефектоскопией.
Таблица I
Значения натягов, применяемых для соединения деталей гидропередачи, реверс-режимного редуктора и валов привода
Насосное колесо напрессовывается на вал с гарантированным натягом с постановкой одной шпонки. Для облегчения демонтажа на ступице насосного колеса нарезается резьба М85 X 2.
Турбинноеколесой изготовлено из двух отдельных колец, выполненных заодно с цилиндрическими лопатками 29 (по 26 лопаток на каждом кольце). Лопатки на кольцах расположены равномерно по окружности. Свободные концы (консоли) лопаток имеют цилиндрические цапфы, а кольца в каждом промежутке между лопатками посередине имеют по одному сквозному отверстию. Два кольца соединяются друг с другом таким образом, что цапфы всех лопаток каждого кольца входят в отверстия между лопатками противоположного кольца.
Турбинное колесо крепится к диску 27 винтами и четырьмя коническими штифтами 8 X 40 (ГОСТ 3129-70). Полоть между насосом и турбиной уплотняется лабиринтовым кольцом 26 слева и уплотнительным диском 57 справа.
Утечки масла из-под лабиринтового кольца 26 отводятся через подшипник 62, радиальные сверления 66 в ступице диска турбины, прорези в уплотни-тельном кольце 24 и отверстия 63 в крышке 28 гидротрансформатора. Турбинное колесо изготовлено из стали 20Г (ГОСТ 1050-60), диск колеса - из стали СтЗ (ГОСТ 380-71).
Направляющий аппарат 31 (первая ступень) состоит из стального цилиндрического корпуса 30 и 54 штук цилиндрических лопаток. Лопатки изготавливаются из профильной стальной полосы. Каждая лопатка имеет по одной цилиндрической цапфе, которая вставляется в радиальное сверление ■корпуса и обваривается.
На верхней части корпуса 30 установлен шариковый клапан 32. Он предназначен для выпуска воздуха из внутренней полости гидротрансформатора при заполнении его маслом и для захода воздуха в полость гидротрансформатора при его опорожнении. Это обеспечивает быстрое наполнение и слив масла из гидротрансформатора. При полностью заполненном гидротрансформаторе шариковый клапан закрыт.
Вторая ступень направляющего аппарата 56 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух щек и 27 лопаток 34. Лопатки прямые, каплеобразной формы, изготавливаются из стали 20Г (ГОСТ 1050-60). Щеки имеют по 27 сквозных отверстий, выполненных по форме цапф лопаток с разделкой под сварку. Щеки выполнены из стали 20Г (ГОСТ 1050-60).
Лопатки вставляются своими цапфами в отверстия щек и обвариваются. После сварки узел отжигается и окончательно обрабатывается. Направляющий аппарат крепится к корпусу 35 14 болтами М8.
При установке и креплении турбинного колеса, направляющего аппарата и других деталей необходимо следить за тем, чтобы концы болтов и штифтов не выступали в проточную часть круга циркуляции, так как это приведет к дополнительным потерям мощности и, следовательно, к снижению к. п. д. гидротрансформатора.
Тор 33 крепится к щеке неподвижного направляющего аппарата 56 и служит для придания требуемой формы проточной части гидротрансформатора в зоне направляющих аппаратов. Тор отливается из алюминия АЛЧ-Т6 (ГОСТ 2685-63).
Корпус 35 отливается из чугуна марки СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). С внутренней стороны корпус имеет центрирующий поясок, который входит в кольцевую проточку корпуса 30. С той же стороны он имеет кольцевую канавку 37, которая вместе с правой щекой второй ступени направляющего аппарата образует канал для частичного слива масла на охлаждение из круга циркуляции во время работы гидротрансформатора. Слив осуществляется через зазор между тором и левой щекой направляющего аппарата 56, шесть отверстий 36 в лопатках направляющего аппарата, кольцевую канавку 37 в корпусе и сливной штуцер 55 в картер гидропередачи.
Корпус изготовлен заодно со ступицей, наружная цилиндрическая поверхность которой справа опирается на расточку в среднем корпусе гидропередачи. Внутри ступицы расточено гнездо для установки наружного кольца подшипника 40 и отлит канал 53, совпадающий с каналом, выполненным на шейке среднего корпуса гидропередачи. По этим каналам осуществляется наполнение гидротрансформатора при его включении.
Крышка 28 отливается из чугуна марки СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). С внутренней стороны она имеет центрирующий поясок и фланец для крепления к корпусу направляющего аппарата первой ступени. Снаружи имеется цилиндрическая опорная поверхность для установки в расточку среднего корпуса гидропередачи, а внутри-гнездо для установки наружного кольца подшипника 65. Кольцо подшипника закрепляется в корпусе при помощи лабиринтового кольца 24 и кольца 23, которые соединяются между собой через отверстия в корпусе винтами MIO х 50 (ГОСТ 1490-62). В верхней части на крышке 28 просверлено отверстие, в которое запрессовывается трубка 25 для подвода смазки к подшипнику 65, а в нижней части профрезеровано прямоугольное окно 60 с резьбовыми отверстиями для подсоединения патрубка, через который осуществляется слив рабочего масла из гидротрансформатора при его отключении.
К торцу крышки 28 крепится щиток 64. Между щитком и крышкой под болты устанавливаются шайбы, образующие кольцевой зазор для отвода масла, протекающего через лабиринтовые уплотнения из внутренних полостей гидротрансформатора и первой гидромуфты. Щиток предотвращает попадание масла на вращающиеся детали, что снижает ценообразование.
Крышка 28, корпус 30 направляющего аппарата и корпус 35 соединяются между собой болтами и образуют внутреннюю полость, замыкающую круг циркуляции и размещающую в себе рабочие колеса гидротрансформатора.
Для снижения утечек рабочего масла из круга циркуляции между диском 27 турбины и крышкой 28 устанавливается лабиринтовое кольцо 24, а между неподвижным корпусом 35 и вращающейся распорной втулкой 39 - лабиринтовая втулка 54. Лабиринтовая втулка запрессовывается в расточку корпуса и фиксируется от смещения двумя винтами. После установки винты раскерни-ваются. Таким образом, проточная часть и в том числе лопатки всех рабочих колес гидротрансформатора изготавливаются путем механической обработки. Это позволяет получить достаточную точность и чистоту их рабочих поверхностей. Некоторое увеличение трудоемкости при изготовлении рабочих колес по сравнению с литыми обеспечивает значительное повышение к. п. д. гидротрансформатора, который достигает на расчетном режиме 87%. Гидротрансформаторы с литыми колесами имеют к. п. д. не более 80-82 %.
Первая гидромуфта состоит из насосного 22, турбинного 19 колес и корпуса 20.
Насосное колесо гидромуфты устанавливается на центрирующий поясок вала 42 насосных колес и крепится к его фланцу десятью специальными болтами с круглой головкой. Отверстия под болты во фланце разворачиваются в сборе с насосным колесом. Болты забиваются по прессовой посадке Пр13. Поскольку насосное колесо отливается из алюминиевого сплава АЛ9 (ГОСТ 2685-63), который имеет в сравнении со сталью значительно меньшую твердость, для усиления крепления насоса под корончатые гайки болтов подкладывается стальное кольцо. Гайки тщательно затягиваются и шплинтуются. Для фиксации от проворота на головках болтов сделаны специальные лыски. При запрессовке болты устанавливаются лысками в сторону цилиндрического выступа на фланце вала (иначе болты зависнут на выступе фланца). При повороте болта лыска упирается в цилиндрический выступ фланца и предотвращает его дальнейший поворот.
Насосное колесо цельнолитое. Имеет 28 лопаток, соединенных тором 82, На торе выполнено восемь приливов /1, предназначенных для выборки металла при статической балансировке насосного колеса. Для снижения величины осевых сил, возникающих на насосном колесе при работе гидромуфты вследствие разницы давления жидкости в насосе и за ним, в насосном колесе в пространстве между лопатками в процессе отливки выполняются 28 сквозных отверстий 21. Отверстия способствуют выравниванию этих давлений.
Турбинное колесо гидромуфты отливается из стали марки 25 ЛИ (ГОСТ 977-65). Поскольку жидкотекучесть стали ниже, чем у алюминия, что усложняет технологию отливки турбинного колеса, его лопатки на 1-2 мм толще лопаток насосного колеса. Во избежание тепловых узлов, могущих привести к появлению трещин на лопатках и торе, последний не имеет приливов для балансировки. Выборка металла при балансировке осуществляется на утолщенной части корпуса с наружной стороны на расстоянии 215 мм от оси враще-
ния. Допускается производить балансировку приваркой пластин с внутренней стороны тора.
Чтобы уменьшить вредные пульсации потока жидкости, число лопаток на турбинном колесе на две больше, чем у насосного колеса. В остальном проточные части насосного и турбинного колес одинаковые.
Турбинное колесо на подступичной части имеет кольцевую проточку, в которую выходят три радиальных отверстия 71 для подвода масла к сливным клапанам 69. С наружной стороны отверстия заглушены резьбовыми пробками 70, которые после установки раскерниваются. От кольцевой проточки подступичной части турбинного колеса отходят шесть отверстий 18, расположенных на равных расстояниях по окружности. Эти отверстия сообщают кольцевую проточку с внутренней полостью гидромуфты и предназначены для заполнения гидромуфты рабочим маслом. В отверстиях нарезана резьба для установки шпилек приспособления при демонтаже турбинного колеса.
Турбинное колесо напрессовано на ступицу зубчатого колеса 14 с гарантированным натягом до упора во внутреннее кольцо подшипника 17 и от осевого смещения закреплено круглой гайкой с постановкой стопорной шайбы. Для увеличения прочности посадки устанавливаются две призматические шпонки.
Корпус 20 первой гидромуфты закрывает насосное колесо гидромуфты и крепится к турбинному колесу 19 21 винтом М16 х 35 и тремя винтами М16 X 30 с дополнительной постановкой двух штифтов. Укороченные три винта устанавливаются в зоне косых сливных отверстий (на чертеже не показаны), идущих от клапанов слива 69. Винты не должны выступать в отверстиях более чем на 2 мм.
С другой стороны к корпусу 20 крепится диск 27 турбинного колеса. Центрирование осуществляется с помощью цилиндрического пояска на диске, входящего в расточку корпуса 20, крепление - винтами М14 X 50 с круглой головкой, имеющей внутренний шестигранник. Винты пропускаются через специальные втулки, которые запрессованы в совместно развернутые отверстия корпуса и диска по прессовой посадке А/Пр. От возможного проворачивания при затяжке винтов втулки фиксируются штифтами диаметром 3 мм. Между корпусом и диском зажимается внутреннее кольцо роликового подшипника 65.
Корпус имеет три гнезда. В эти гнезда с внутренней стороны вставляются три сливных клапана 69. Для осуществления слива масла на охлаждение, а также для сообщения внутренней полости гидромуфты с атмосферой в корпусе 20 просверлено два отверстия. Связь с атмосферой способствует лучшему протеканию процессов наполнения и опорожнения гидромуфты. Корпус изготовляют штамповкой из стали СтЗ (ГОСТ 380-71).
Клапаны слива служат для опорожнения гидромуфты при ее отключении. Конструкция представлена на рис. 38. Клапан состоит из корпуса 5, крышки 4, седла клапана 2, мембраны / и пружинного кольца 3. Корпус клапана запрессовывается по тугой посадке А2а/Т2а до упора в буртик и стопорится тремя винтами М4 X 10 (ГОСТ 1477- 64). После постановки винты раскерниваются.
При постановке клапана необходимо, чтобы канал 9 сообщался с радиальным сверлением 71 в турбинном колесе 19 (см. рис. 37), а отверстие 10, профрезерованное в стенке корпуса, с косым сливным отверстием в корпусе гидромуфты. На внутренней стенке корпуса нарезана специальная тугая резьба М27 X 1,5 кл. 2 (с?ср= 26,026 + + 0,045). На крышке 4, которая ввинчивается в корпус, нарезана резьба М27 X 1,5 с отклонением среднего диаметра гіср = 26,026+о[0*5. На крышке выполнены два накрест лежащих паза 4 для завертывания 'крышки, восемь отверстий 8 для сообщения внутренней полости клапана с каналом 9, гнездо для установки седла клапана 2 и кольцевая канавка для пружинного кольца 3.
Отверстие 6 (диаметром 2 мм) в центре верхней стенки крышки, служит для слива масла из внутренней полости клапана при отключении гидромуфты. Оно способствует быстрому падению давления масла под мембраной 1 и, следовательно, открытию клапана для слива масла из гидромуфты.
Для снижения утечки масла из полости гидромуфты при ее работе имеются лабиринтовые уплотнения. Со стороны гидротрансформатора между валом 42 (см. рис. 37) и корпусом 20 устанавливается лабиринтовая втулка. Эта втулка запрессовывается в корпус и фиксируется двумя винтами. После постановки винты раскерниваются. Та часть масла, которая перетекает через уплотнения, отводится через радиальные пазы 68 на торцовой привалочной плоскости корпуса 20, попадает на специальный вращающийся козырек, выполненный на корпусе 20, и отбрасывается им в кольцевую полость крышки 28. Из этой полости через зазор между щитком 64 и крышкой 28 масло сливается в картер гидропередачи.
Масло вытекает из-под лабиринтовой втулки корпуса 20 со значительным напором и может попадать во внутреннюю полость гидротрансформатора; то же самое может быть и при работе гидротрансформатора, т. е. масло может перетекать в гидромуфту. Для предотвращения попадания масла в отключенные гидроаппараты между диском 27 и валом 42 устанавливается промежуточная лабиринтовая втулка 67.
Зубчатое колесо 14 служит для передачи мощности от турбинного колеса 19 первой гидромуфты и турбинного колеса 29 гидротрансформатора, при этом мощность от турбинного колеса при работе гидротрансформатора передается через диск 27, корпус 20 и турбинное колесо 19.
Зубчатое колесо 14 изготовляется заодно со ступицей. Оно имеет шесть отверстий 15 для распрессовки подшипника 17 и три паза на левом опорном торце ступицы для распрессовки внутреннего кольца подшипника 13. Зубчатое колесо вращается в двух подшипниках 17 и 13. Подшипник 17 опирается на корпус 77 и поджимается к его буртику крышкой 16 при помощи болтов. Он воспринимает осевые нагрузки, возникающие при работе гидроаппаратов, а также в зацеплении косозубых зубчатых колес главного и ведомого валов.
Подшипник 13 (см. рис. 37) опирается на корпус 80. Внутреннее и наружное кольца этого подшипника фиксируются от осевого смещения пружинными кольцами. В отливке корпуса 77 выполняется канал 76 для наполнения рабочим маслом первой гидромуфты. Этот канал совмещен с соответствующим каналом на шейке среднего корпуса. Второй канал корпуса, изолированный от первого, совпадает с пазом 78 на крышке 16 и служит для отвода масла от подшипника 17. Масло для наполнения первой гидромуфты подводится от золотниковой коробки гидромуфт по литому трубопроводу к каналу на шейке среднего корпуса гидропередачи, далее, к каналу 76, через кольцевой зазор между лабиринтовой втулкой 79 и кольцом 75, кольцевую выточку и отверстия 18 в турбинном колесе.
К корпусу 77 вместе с лабиринтовым кольцом 75 крепится щиток 73, к которому в свою очередь крепится кожух 72. Болты крепления кожуха пропускаются через шайбы, установленные между щитком и кожухом. За счет постановки шайб между последними образуется зазор, через который отводится масло, протекающее через лабиринтовое уплотнение турбинного колеса.
Конструкция второй гидромуфты аналогична первой. Насосные и турбинные колеса, щитки 9, 73, кожуха 10 и 72, кольца лабиринтовых уплотнений 79, 74, 75 и их крепежные детали взаимозаменяемые. Корпус 81 имеет удлиненную приварную ступицу с посадочной шейкой для подшипника 13.
Турбинное колесо 83 напрессовывается на ступицу 84 зубчатого колеса 5. Венец этого зубчатого колеса устанавливается на центрирующий поясок ступицы и совместно с шестерней 6 привода регулятора крепится призонными болтами с корончатыми гайками. При работе второй гидромуфты мощность от турбинного колеса 83 передается ведомому валу гидропередачи парой зубчатых колес 5 главного и ведомого валов.
Шариковый подшипник 8 установлен в расточке чугунного корпуса 7 и прижат к его буртику крышкой. Крышка к корпусу крепится болтами. Этот подшипник воспринимает осевые силы, действующие на турбинном колесе и в зубчатом зацеплении. Подшипник 4 установлен в обойме 86. Наружное и внутреннее кольца подшипника крепятся пружинными кольцами.
Для привода гидромуфты компрессора на выступающий из корпуса гидропередачи левый конец вала 42 напрессован по легкопрессовой посадке А/Пл шкив 89. Для усиления посадки дополнительно устанавливается призматическая шпонка. Шкив опирается двумя роликовыми подшипниками 88 на ступицу крышки 87. От осевого смещения шкив крепится гайкой 90 со стопорной шайбой. Материал шкива чугун СЧ 21-40 (ГОСТ 1412-70). Крышка 87 крепится к корпусу гидропередачи болтами со стопорением проволокой. Соосность с валом 42 выдерживается за счет центрирующего пояска, входящего в расточку обоймы 85.
Внутренняя полость подшипников уплотнена лабиринтовым кольцом 3 и войлочным уплотнением /. Для предотвращения попадания в подшипники масла из гидропередачи на валу установлены маслоотражательное кольцо 85 и втулка 2 с прямоугольной четырехзаходной левой маслосгонной резьбой.
Установка и крепление главного вала. Главный вал монтируется опорными шейками в расточки в среднем корпусе гидропередачи и закрепляется хомутами 70, 7, 9,13,16 (см. рис. 35) с помощью шпилек и гаек. От осевых смещений и от проворота корпуса подшипников 7, 80, 77 (см. рис. 37) и корпус 35 направляющего аппарата фиксируется штифтами, для чего на каждой шейке имеется по два штифта. Отверстия под штифты просверлены одновременно в хомутах и в шейках среднего корпуса и частично, половиной сечения окружности, врезаются в фиксируемые корпуса.
Сверление и развертывание отверстий под штифты производится до сборки главного вала с помощью специального монтажного вала, по которому перед сверловкой выставляются на среднем корпусе корпуса 7,80, 77 подшипников, корпус 35 направляющего аппарата и хомуты. Монтажный вал обеспечивает заданное положение перечисленных корпусов и дает возможность при окончательной сборке установить требуемые осевые зазоры а и б между рабочими колесами в гидроаппаратах. При установке главного вала проверяется прилегание опорных поверхностей вала к шейкам среднего корпуса. Прилегание по краске должно быть не менее 80 % общей площади посадочной поверхности. Особое внимание обращается на плотность прилегания поверхностей шеек в зоне выхода масляных каналов для питания гидроаппаратов.
Для регулировки зазоров главный вал устанавливается в корпусе без подшипников 45 и шкива 89. После постановки штифтов и затяжки всех гаек крепления хомутов определяется толщина кольца 44 подшипникового узла крепления главного вала. От толщины этого кольца зависит положение насосных колес и, следовательно, величина зазоров а и б. Определяют толщину кольца следующим образом. Вал 42 сдвигают до отказа влево. Замеряют размер от правого торца ступицы 41 зубчатого колеса до внутреннего упорного буртика корпуса подшипника 46. Затем вал сдвигают вправо и производят тот же замер. Толщина кольца равняется полусумме этих размеров. Разбег вала должен быть в пределах 5-7 мм, что соответствует равенству зазоров а = б = 3 ± 0,5 мм.
После определения толщины кольца и его постановки производится сборка подшипникового узла крепления главного вала. При установке радиально-упорных подшипников 45 предварительно проверяется их общий осевой люфт, который должен быть в пределах 0,1-0,2 мм. Повышенный люфт устраняется постановкой регулировочного кольца 51. Подшипники устанавливают таким образом, чтобы упорные буртики их наружных колец располагались снаружи. На валу подшипники фиксируются круглой гайкой 50 и грибком 49, которые имеют для предотвращения самоотвинчивания различный по величине шаг резьбы. Гайка 50 и грибок 49 изготовлены из стали 40ХГ (ГОСТ 4543-61) и закалены до твердости НВ 286 ... 248. Резьба выполняется по тугой посадке. После тщательной затяжки гайки и грибка в гайке сверлят отверстия и нарезают резьбу для постановки двух болтов 48. Болты 48 устанавливают с пружинными шайбами и дополнительно контрят стопорной проволокой, пропущенной в отверстия головок болтов. Сложность конструкции узла крепления подшипников 45 на валу обусловлена наличием значительных переменных по величине и направлению осевых сил, возникающих при работе гидропередачи, на насосных колесах гидроаппаратов и в косозубом зацеплении зубчатых колес согласующей пары. Эти силы воспринимают два подшипника 45, причем каждый из этих подшипников воспринимает осевые силы только одного направления.
Наружные кольца подшипников поджимаются к буртику корпуса 46 крышкой 47. Крышка в нижней части имеет паз для слива масла из подшипников. Этот паз должен совпадать с соответствующими отверстиями 52 в корпусе подшипника и на среднем корпусе гидропередачи, для чего отверстия под болты в крышке 47, корпусе 46 и корпусе гидропередачи выполнены так, что они совпадают только в одном нужном положении этих деталей.
Во время работы вал насосных колес имеет значительные температурные удлинения, которые вызывают перемещение свободного конца вала со стороны шкива привода компрессора. В связи с этим между маслоотражательным кольцом 85 и крышкой 87 устанавливается гарантированный зазор, равный 1-2 мм. Поскольку положение упорного бурта вала 42 для кольца 85 зависит от толщины кольца 44, размеры маслоотражательного кольца определяются по месту после окончательной сборки узла крепления главного вала. После установки кольца 85 производится сборка шкива 89 привода компрессора.
При сборке подшипники 88 обильно смазываются смазкой УТВ (1-13 жировая) ГОСТ 1631-61 примерно 2/3 объема. Круглая гайка затягивается до отказа и контрится стопорным кольцом, внутренний ус которого входит в прорезь вала и два наружных отгибаются в прорези гайки.
Собранный и окончательно закрепленный вал должен свободно, без заеданий, вращаться от руки. Все вращающиеся крупногабаритные детали главного вала (насосные, турбины колеса, корпуса гидромуфт и др.) балансируются. Допускаемый дисбаланс 15-30 Г-см.
Ведомый вал. Вал 41 (см. рис. 35) воспринимает вращающий момент от главного вала посредством зубчатых колес 54 и 59. Зубчатые колеса посажены на вал в горячем состоянии с гарантированным натягом. Ступицы зубчатых колес изготавливают из стали 25Л II (ГОСТ 977-65), венцы - из стали 18ХГТ (ГОСТ 4543-71). Крепление ступиц и венцов между собой осуществляют при-зонными болтами с корончатыми гайками.
Вал вращается в трех подшипниках. Осевые нагрузки передаются подшипнику 44, который опирается на стакан 40, установленный в расточку, выполненную в среднем и нижнем корпусах гидропередачи. Вместе со стаканом он прижимается к корпусу крышкой 46, чем фиксируется от осевых перемещений. Подшипники 57 и 63 подвержены только радиальной нагрузке. Подшипник 57 поджат к расточке среднего корпуса хомутом 56. Наружное кольцо подшипника крепится двумя полукольцами и болтами, пропущенными через отверстия в хомуте. Подшипник 63, смонтированный в стакане 62, имеет возможность перемещаться относительно корпуса в осевом направлении для компенсации температурных деформаций вала. Стакан 62 прижимается к корпусу гидропередачи крышкой, которая устанавливается соосно с валом за счет центрирующего пояска и крепится к корпусу болтами 61.
Для передачи мощности к реверс-режимному редуктору на выходном хвостовике вала с помощью эвольвентных шлиц установлена полумуфта 45. К полумуфте призонными болтами крепится фланец обоймы промежуточного вала 16 с зубчатыми муфтами (см. рис. 36). Чтобы предотвратить утечки масла из гидропередачи, в крышке 46 устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 43 (уплотнение 1-1-150 ГОСТ 8752-70), а между полумуфтой 45 и подшипником 44 - маслоотражательное кольцо 42.
Ведомый вал и полумуфта изготовлены из стали 45 (ГОСТ 1050-60); шлицы хвостовика вала калятся токами высокой частоты до твердости НРХ 30...42. Шлицевое соединение вала и полумуфты - эв. 130х5х2453Н (ГОСТ 6033 - 51). Открытые части вала в зоне гидромуфт защищены штампованными щитками 53 и 5с? с целью снижения ценообразования масла, сливаемого из гидроаппаратов. Для уменьшения перемешивания масла при вращении зубчатых колес на нижнем корпусе имеются два защитных кожуха 55 и 60. Кожух 60 отливается заодно с корпусом, а кожух 55 сваривается из листовой стали и крепится к лапам нижнего корпуса четырьмя болтами.
Лабиринтовые уплотнения. Служат для снижения утечек масла из работающих гидроаппаратов, а также предотвращают перетекание масла в неработающие (вращающиеся вхолостую) гидроаппараты, что может привести к значительной потере полезной мощности.
Детали лабиринтовых уплотнений (кольца и втулки) изготавливаются из стали СтЗ (ГОСТ 380-71). Рабочие поверхности одного из контактирующих колец наплавляются баббитом марки Б83 (ГОСТ 1320-55). Толщина наплавленного слоя 2,5-3 мм. Для лучшего сцепления баббита со сталью на поверхностях, подлежащих наплавлению, выполняются мелкие кольцевые канавки. После наплавления кольца и втулки обрабатываются. На наплавленных уплотняющих поверхностях нарезаются кольцевые канавки с треугольным сечением глубиной 0,4 мм и шагом 1,5 мм.
Чтобы избежать заклинивания при вращении, а также износа уплотняющих поверхностей, все лабиринтовые уплотнения гидропередачи устанавливают с гарантированным радиальным зазором (около 0,1-0,3 мм на сторону). Через эти зазоры часть масла вытекает из круга циркуляции и отводится по специальным каналам чтобы не допустить попадания на вращающиеся детали.
Таблица 2
Конические зубчатые колеса гидропередачи и реверс-режимного редуктораа
Зубчатые колеса. Все зубчатые колеса гидропередачи, кроме шестерен привода регулятора, изготавливаются из стали марки 18ХГТ (ГОСТ 4543-71). Зубья цементируются и закаливаются. Глубина цементированного слоя 1,0... 1,4 мм, твердость цементированных поверхностей после закалки Ш^С 56...62, твердость ядра ГЩС 25...35. Шестерни привода регулятора изготавливают из стали 45 (ГОСТ 1050-60). Заготовки шестерен нормализируются. После закалки зубья шестерен шлифуют и прикатывают на специальном стенде. Чистота рабочих поверхностей зубьев выполняется по \/7. Точность изготовления зубчатых колес контролируют по основным показателям: норме кинематической точности, норме плавности, норме контакта зубьев.
Основные данные зубчатых колес гидропередачи приведены в табл. 2 и 3; расположение - на рис. 39.
Подшипники качения. В гидропередаче применены шариковые и роликовые подшипники нормальной точности, изготовляемые в соответствии с ГОСТ 520-55, за исключением подшипника первой гидромуфты 2П320, который выполняется с повышенной точностью. Применение этого подшипника обусловлено наличием на нем больших осевых нагрузок, переменных по величине и направлению. Подшипник нормального класса точности № 230 ГОСТ 8338-57, устанавливаемый в ряде случаев ремонтными заводами вместо 2П320, часто выходит из строя, не отработав гарантийного срока.
Подшипники перед постановкой промывают в керосине или бензине и продувают насухо сжатым воздухом. Посадка подшипников на валы производится по системе отверстия, а в корпус - по системе вала. Посадочные места подшипника выполняют по второму классу точности. При монтаже используется холодная посадка (напрессовка) подшипников и с подогревом в минеральном масле до температуры не свыше 100° С. Расположение подшипников показано на рис. 39, а их обозначение и посадки - в табл. 4.
Обкатка гидропередачи. С целью проверки качества изготовления и сборки, а также четкости работы системы автоматического управления и других
Таблица 3
Основные данные цилиндрических зубчатых колес гидропередачи и реверс-режимного редуктора
Таблица 4 Шариковые и роликовые подшипники гидропередачи
узлов собранная гидропередача обкатывается на специальном стенде и непосредственно на тепловозе.
Обкатка на стенде производится без нагрузки на ведомом валу в течение 7 ч на режимах, оговоренных в табл. 5.
Во время обкатки контролируется температура, давление масла, развиваемое питательным насосом и насосом системы управления, нагрев подшипников, шумность, работа узлов системы автоматического управления, плотность соединений корпусов и крышек и надежность работы уплотнитель-ных колец валов.
Температура масла в гидропередаче не должна превышать 80° С, нагрев подшипниковых узлов не более 95° С. Давление питательного насоса при номинальных входных оборотах должно быть не ниже 2 кГ/см2 (допускаются срывы давления до 1,0 кГ/см2 при переключении гидроаппаратов). Давление, создаваемое насосом управления при номинальных оборотах входного вала, должно быть не ниже 3,5 кГ/см2.
Таблица 5
Режимы обкатки гидропередачи
Гидропередачу не должно вести при холостых оборотах входного вала. После окончания первого цикла обкатки производится смена масла и промывка щелевых фильтров.
Назначение и принцип работы гидравлической передачи | Конструктивные особенности и техническая характеристика тепловоза | Узлы системы автоматического управления гидропередачи