Назначение и общие требования. Трансмиссия тепловоза обеспечивает передачу и трансформацию крутящего момента от дизеля к колесным парам тепловоза.
Узлы трансмиссии работают в тяжелых условиях. Например, упруго-компенсационная муфта, подвергаясь действию динамических нагрузок, должна работать при окружающей температуре свыше 60° С. Осевые редукторы и частично карданные валы, относящиеся к неподрессорным массам, подвергаются ударным нагрузкам при прохождении колесными парами стыков рельсов и неровностей пути. Еще большие динамические нагрузки в элементах осевых редукторов и карданных валов возникают вследствие фрикционных автоколебаний в трансмиссии при боксовании. Замерено трехкратное превышение крутящего момента по сравнению с расчетным при трогании тепловоза с места. Динамические нагрузки дополнительно возникают в результате колебания надрессорного строения, от влияния тележек и наличия разницы углов излома в раздаточных карданах. Карданные валы и осевые редукторы работают при окружающей температуре от -50 до +40° С, подвергаясь систематическому воздействию пыли и влаги.
При столь сложных и тяжелых условиях работы особо важно изучение устройства и соблюдение правил технического обслуживания узлов трансмиссии тепловоза.
Крутящий момент от дизеля 1 (рис. 112) к гидропередаче 3, обеспечивающей трансформацию момента, передается упруго-компенсационной муфтой 2. От гидропередачи к колесным парам тепловоза трансформированный крутящий момент передается двумя раздаточными карданными валами 4 к средним осевым редукторам 5 в сборе с колесными парами 8, дальше от которых теле-жечными карданными валами 6 к крайним осевым редукторам 7 в сборе с колесными парами.
Унифицированная гидропередача (УГП) производства Калужского завода имеет габаритные и установочные размеры, отличающиеся от ранее устанавливаемой гидропередачи производства Людиновского завода. Поэтому упруго-компенсационная муфта и раздаточные карданные валы в зависимости от типа гидропередачи бывают различной длины.
При установке раздаточных карданных валов их шарнирные головки, присоединяемые к выходному валу гидропередачи, разворачиваются относительно друг друга на 90°. Это значительно уменьшает воздействие на гидропередачу динамической составляющей крутящего момента, возникающей при прохождении тепловозом кривых участков пути из-за значительной разницы узлов излома в шарнирах раздаточного карданного вала.
Упруго-компенсационная муфта. Упруго-компенсационная муфта соединяет фланец отбора мощности дизеля с входным фланцем приводного вала гидропередачи.
Дизель является источником крутильных колебаний, в результате которых при некоторых оборотах вала дизеля резко возрастают нагрузки в вало-проводе силовой установки. Жесткость муфты подобрана такой, что зона колебаний, соответствующая максимальным дополнительным нагрузкам, лежит вне области рабочих оборотов дизеля.
На первых машинах для передачи крутящего момента от дизеля к гидропередаче устанавливались карданные валы. Несмотря на большую прочность по сравнению с муфтой, наблюдался массовый выход из строя карданных валов из-за несоответствия требуемой и действительной жесткости. После замены кардана муфтой узел работает надежно. Значительно упростилось его обслуживание за счет отсутствия смазываемых элементов.
Назначение муфты не ограничивается передачей крутящего момента. Благодаря большей длине внутреннего ведомого барабана по сравнению с упругими пальцами 4 (рис. 113) и свободному его перемещению имеется возможность компенсировать неточности установки дизеля и гидропередачи по расстоянию между их фланцами. Кроме того, упругие пальцы муфты позволяют компенсировать несовпадение и перекос осей валов дизеля и гидропередачи.
В процессе эксплуатации центровка дизеля и гидропередачи нарушается, поэтому при изготовлении тепловоза непараллельность фланцев дизеля и гидропередачи должна быть 0,15 мм на диаметре 225 мм (в эксплуатации - 0,3 мм); несоосность осей фланцев при изготовлении 0,3 мм (в эксплуатации 0,5 мм). Работа муфты с расцентровкой выше указанных норм ведет к выходу упругих пальцев из строя в результате их износа.
Устроена муфта следующим образом. В наружных барабанах, ведущем 11 и ведомом 2, размещены внутренние барабаны -ведущий 12 и ведомый 8, жестко соединенные между собой трубой 9. Связь между наружными и внутренними барабанами осуществляется через упругие пальцы 4 - по 24 шт. с каждой стороны муфты. Твердость пальцев по твердомеру ТМ2 должна быть в пределах 70-85.
Упругие пальцы размещены в совместных сверлениях наружных и внутренних барабанов. Пальцы ведущих барабанов и ведущий внутренний барабан от осевого смещения фиксируются с одной стороны кольцом 13, приваренным к ведущему наружному барабану, и двумя полукольцами 10 с другой стороны. С целью уменьшения износа торцы ведущего внутреннего барабана калятся т. в. ч. до твердости НЯС ^ 37, а полукольца 10 и кольцо 13 сульфидируются на глубину не менее 0,2 мм. Пальцы ведомых барабанов фиксируются кольцом 7 и шестью ограничителями 3, приваренными к наружному ведомому барабану.
Внутренние барабаны в сборе с трубой динамически балансируются с точностью 75 Гсм за счет приварки балансировочных грузов 5. Наружные барабаны балансируются статически с точностью 75 Гсм. Дисбаланс в этом случае устраняют сверлением отверстий на торцах барабанов. Чтобы не допустить дисбаланса муфты в сборе, рекомендуется пальцы для каждой пары барабанов подбирать с отклонением по диаметру в пределах 0,3 мм.
Муфту снимают в таком порядке. Предварительно подвешивают муфту через открытый люк в кузове тепловоза. Затем через окна 6 во внутренних барабанах снимают болты 7 и 14 крепления муфты к фланцам дизеля и гидропередачи. При снятии и установке болтов рекомендуется пользоваться приспособлением, показанным на рис. 114.
Разборка муфты весьма проста и сводится к снятию колец 7 (см. рис. 113) и полуколец 10, после чего наружные барабаны снимают с внутренних.
При сборке муфты необходимо следить за совпадением рисок на торцах наружных и внутренних барабанов, а также на фланце дизеля и ведущем наружном барабане. Невыполнение этих требований приводит в первом случае к разбалансировке муфты и несовпадению совместно обработанных полуотверстий в барабанах под упругие пальцы, во втором - к несовпадению совместно обработанных отверстий под болты 1 и 14.
В процессе работы упругие пальцы подвергаются износу. Смена пальцев в этом случае может производиться без снятия муфты с тепловоза. Для этого снимают кольцо 7 и полукольца 10. Выемку пальцев рекомендуется производить штопором.
Карданные валы. Служат для передачи, крутящего момента от выходных фланцев раздаточного вала гидропередачи к осевым редукторам. В то же время они являются как бы гибкой связью, обеспечивающей в процессе движения тепловоза возможность колебания надрессорного строения, поворот тележек при вписывании тепловоза в кривую и подпрыгивание колесной пары с осевым редуктором на стыках рельсов.
На рис. 115 изображен тележечный карданный вал, присоединяемый к фланцам среднего и крайнего осевых редукторов.
Раздаточный и тележечный карданные валы взаимозаменяемы по присоединительным размерам и деталям (крестовины, фланцы, подшипники и др.), за исключением вилки шлицевой 5 (рис. 115). У раздаточного карданного вала она состоит из шлицевого хвостовика, вилки и трубы, соединяющей эти детали при помощи сварки. Применяя при изготовлении раздаточного карданного вала разные трубы, получают кардан необходимой длины.
Рис. 115. Тележечный карданный вал:
1 - фланец; 2, 4 - болты призоииые; 3, 19, 20 - крышки; 5 -вилка шлиневая; 5 -винт; 7 -груз ба лаисировочный; в - кольцо; 9, 18 - кольцо уплотнительное, 10 - гайка, - вилка скользящая; 12 - масленка; 13-заглушка; -тройник; 15 - корпус уплотнения; 16 - сапувз 17 - крестовина 2^-подшипник игольчатый; 22 -болт
Карданный вал включает в себя два шарнира, каждый из которых образован из фланца 7, вилки шлицевой 5, вилки скользящей 11, крышек 3 и 19, крестовины 17, подшипников в сборе 21. Треугольные шлицы в местах соприкосновения крышек с фланцами и вилками, а также призонные болты 2 и 4 обеспечивают надежное фиксирование крышек относительно фланцев и вилок и дают возможность воспринятия крышками радиальных и осевых усилий наравне с фланцами и вилками. Игольчатые подшипники применены без внутренних обойм, функции которых выполняют цапфы крестовины.
Смазка в рабочее пространство подшипника запрессовывается через одну из двух масленок тройника 14. Тройник для предупреждения отворачивания в процессе эксплуатации устанавливается на конической резьбе с применением белил по ГОСТ 482-41. От вытекания смазки из подшипников предохраняют, с одной стороны, кольца уплотнительные 18, установленные в корпусах 75, и, с другой стороны, крышки 20, выполняющие совместно с крышками 19 роль упорного элемента от осевого смещения крестовины 17. Сапун 16 служит для выпуска воздуха при запрессовке смазки.
Вилки шлицевая и скользящая соединены между собой при помощи эволь-вентных шлицев с центрированием по наружному диаметру. Полость смазки шлицев образована за счет установки заглушки 13 и гайки 10 с уплотнительным кольцом 9 из войлока. Для обеспечения поджатия по мере износа по обеим сторонам уплотнительного кольца установлены разрезные кольца 8. Гайка 10 с уплотнением одновременно предохраняет от выпадания вилки шлицевой при транспортировке карданного вала и установке его на тепловоз. Смазка в шли-цевое соединение запрессовывается через одну из двух диаметрально расположенных масленок 72 и поступает ко всем шлицам через кольцевой канал в вилке скользящей. Отверстие в заглушке 13 служит для выпуска воздуха в процессе запрессовки смазки.
Все масленки крестовин и вилки шлицевой расположены в одной плоскости так, что каждая точка смазки имеет две масленки, расположенные на противоположных сторонах карданного вала. Такое расположение масленок обеспечивает возможность смазки карданных валов сразу после остановки тепловоза, без дополнительных его перемещений.
Вилки и фланцы в сборе с крышками 3 балансируются статически с точностью 75 Гсм. Карданный вал в сборе подвергается динамической балансировке. Статическая балансировка обеспечивается за счет снятия металла в не-нагруженных элементах деталей карданного вала; динамическая балансировка - за счет установки двух пар балансировочных грузов 7 с каждой стороны карданного вала в пазах типа ласточкина хвоста. Раздвигая и сдвигая балансировочные грузы в пазах, добиваются устранения дисбаланса с точностью до 75 Геи. Окончательно установленные балансировочные грузы фиксируются винтами 6 и кернятся, как показано на рис. 115. Крепятся карданные валы к фланцам редукторов и гидропередачи болтами 22 (по 8 шт. с каждой стороны).
Недостатком применяемых в карданных валах бессепараторных игольчатых подшипников является бринелирование (вмятины) цапф крестовин, возникающее в результате перекоса игл из-за отсутствия сепаратора. С 1966 г. на 30 машинах проходят эксплуатационную проверку двухрядные сепараторные игольчатые подшипники. Такие подшипники исключают перекос игл, что значительно увеличивает долговечность как самого подшипника, так и сопрягаемых с ним крестовин.
При сборке и разборке карданных валов необходимо обращать внимание на следующее. При затяжке болтов 2 и 4'крышек подшипников следует строго соблюдать величину прикладываемого момента, который должен быть равен 19-20 кГм. При больших или меньших значениях момента затяжки возникает опасность обрыва болтов в процессе работы и, кроме того, могут измениться размеры посадочного отверстия под подшипник. Устанавливая шлицевую вилку в скользящую вилку, следят за тем, чтобы стрелки, выбитые на них, находились на одной линии. При установке крышек 3 следят за совпадением клеймений на них с клеймениями фланцев и вилок. В случае замены изношенных деталей или их переустановке при ремонте карданный вал в сборе подвергают динамической балансировке. При сборке и установке карданных валов необходимо тщательно законтрогаить все крепления
Разбирают кардан в таком порядке Снимают крышки 19 фланцев 1, болты 4 и крышки 3. После этого снимают фланцы 7 и подшипники этих фланцев, затем крышки 19 вилок скользящей 11 и шлицевой 5, болты 2, крышки 3 и крестовины 17 с подшипниками. Для разъединения вилок необходимо отвернуть гайку 10.
Осевые редукторы предназначены для передачи крутящего момента от карданных валов к колесным парам, обеспечивая при этом понижение числа оборотов.
Редукторы двухступенчатые, имеют общее передаточное число 4,25. Первая ступень с передаточным числом 1 состоит из двух конических колес с круговым зубом, вторая ступень с передаточным числом 4,25 - из двух цилиндрических прямозубых колес.
На тепловозе применены два типа редукторов -средний (рис. 116) и крайний. Средний осевой редуктор имеет сквозной входной вал 14 для обеспечения передачи крутящего момента к крайнему осевому редуктору В крайнем осевом редукторе один конец входного вала заглушён колпаком. Все детали крайнего и среднего редукторов взаимозаменяемы, и в случае необходимости средний осевой редуктор может быть передан на крайний и наоборот Для этого необходимо поменять местами фланец 8 с крышкой 11 среднего осевого редуктора на колпак и втулку крайнего- осевого редуктора.
Редуктор состоит из корпуса и двух валов - входного 14 и промежуточного 26 в сборе с коническими шестернями и подшипниками Опирается редуктор на колесную пару через два цилиндрических роликоподшипника, шариковый подшипник на колесной паре фиксирует редуктор в осевом направлении
Нижний 1 и верхний 2 стальные литые корпуса (картеры) имеют разъем под углом 30° к горизонтальной плоскости Правильная установка корпусов относительно друг друга обеспечивается четырьмя конусными шпильками 37 с конусностью 1 : 200 К верхнему картеру приварен литой стальной корпус амортизатора 9 для присоединения двух, рядом расположенных реактивных тяг, удерживающих редуктор от проворачивания на оси колесной пары 35
Входной и промежуточные валы в сборе расположены в перпендикулярно расточенных отверстиях верхнего картера Фланцы 8 и 20, а также ведущая 73 и ведомая 31 конические шестерни с круговым зубом посажены на валах с прямоугольными шлицами Рабочие поверхности зубьев конических шестерен с машины № 1880 цементируются на глубину 1,7-2,2 мм (раньше глубина цементационного слоя составляла 1,3-1,6 мм) Все детали входного и промежуточного валов от осевого смещения фиксируются пробками 6 Для стопорений пробок применены торсионы 7 и 27. Каждый из торсионов пропущен через сквозное отверстие в валу и шестигранными концами входит в пробки При работе редуктора каждая из двух пробок одного вала, стремясь отвернуться, завертывает вторую, чем предотвращается ослабление крепления. Крышки 5 в пробках, удерживаемые стопорными кольцами 4, предотвращают осевое смещение стержней. С машины № 2200 резьбовая часть пробок удлинена с 30 до 47 мм, что должно повысить работоспособность этого соединения.
В валах входном и промежуточном для воспринятия радиальных сил применены цилиндрические роликоподшипники 72 (№ 92230) и 16 (№ 2228), а для воспринятия осевых сил -шариковые подшипники 18 (7Н228).
Боковой зазор между зубьями конических шестерен в пределах 0,2- 0,4 мм регулируется подшлифовкой колец 77 или постановкой дополнительных прокладок (браковочная величина 2 мм) При замере бокового зазора шестерни должны быть разжаты в сторону большего модуля Боковой зазор в цилиндрической паре при изготовлении установлен в пределах 0,6-1,1мм.
Рис. 116. Средний осевой редуктор:
1 - картер нижний; 2--картер верхний; 3, 6, 21, 34 - пробки; 4 - кольцо сюпорное; 5, 11, 15, 19, 38 - крышки; 7, 27 - торсионы, 8, 20 - фланцы; 9 -корпус амортизатора; 10 - кольцо лабиринта; 12-роликоподшипник 92230, 13 - шестерня коническая ведущая; 14 - вал входной; 16 - роликоподшипник 2228; 17 - кольцо регулировочное; 18 - шарикоподшипник 7Н228Л; 22 - полость смазки шарикового и роликового подшипников; 23, 28 - кольца, 24 - кольцо резиновое; 25 - прокладка регулировочная, 26 - вал промежуточный; 29 - кольцо уплотнительноез 3D -бинт; 31- шестерня коническая ведомая; 32 - сапун; 33~щуп; 35- колесная пара в сборе; 36 - порожек; 37 - шпилька конусная
Натяг Е (в пределах 0-0,15 мм) по торцам подшипников обеспечивается подбором металлических прокладок различной толщины. Зазор Ж (в пределах 0,75-1 мм) устанавливается так Винт 30 завертывается до упора и затем отворачивается на пол-оборота, после чего раскернивается.
Для смазки роликового 16 и шарикового 18 подшипников промежуточного вала применена консистентная смазка, заполняющая полость 22. Смазка конических шестерен и подшипников входного и промежуточного валов, за исключением подшипников 16 и 18, обеспечивается разбрызгиванием масла коническими шестернями в полости верхнего картера. Цилиндрические шестерни и подшипники оси смазываются за счет разбрызгивания цилиндрическими шестернями масла в полости нижнего картера.
Конические шестерни смазывают через сапун 32, цилиндрические - через пробку 3. При заправке полости цилиндрических шестерен масло заполняет вначале карман, ограниченный порожком 3, а затем, переливаясь через него, заполняет полость нижнего картера. Для контроля уровня масла в верхнем и нижнем картерах с машины № 1816 устанавливают щупы 33 вместо ранее применяемых пробок. Каждая полость для слива масла оборудована пробками 34, устанавливаемыми в нижней точке.
На первых тепловозах редукторы были оборудованы манжетными уплотнениями с пружинами. Такие уплотнения не обеспечили надежную работу редуктора, и поэтому сейчас устанавливаются неизнашиваемые лабиринтные уплотнения, которые состоят из ряда впадин в крышках 11 и 19 и такого же количества выступов в кольцах лабиринтов 10, входящих во впадины крышек. Аналогичные уплотнения установлены на оси колесной пары.
Перетекание смазки из верхнего картера в нижний в процессе работы предупреждает уплотнение, образованное стаканом подшипника 12 промежуточного вала и кольцом 28. С этой же целью установлено резиновое кольцо 29. Утечка смазки из полости 22 в нижний картер предупреждается аналогичным уплотнением. При работе редуктора возможно и допускается попадание некоторого количества смазки за счет разбрызгивания из нижнего картера в полость 22. Для исключения утечки смазки через шлицы установлены резиновые кольца 24 с прямоугольными шлицами по внутреннему диаметру.
Состояние зубчатого зацепления в редукторах можно проверить без их выкатки из-под тепловоза. Для осмотра конической пары служит крышка, на которой установлен сапун 32, а для осмотра цилиндрической пары -лючек с крышкой 38. Осмотр конической пары и замер бокового зазора на выкаченных редукторах производится через лючек с крышкой 15
Перед разборкой осевой редуктор выкатывают вместе с колесной парой, затем разбирают по разъему, предварительно слив масло Снятый верхний картер в сборе с входным и промежуточным валами устанавливают на кантователь так, чтобы ось промежуточного вала была расположена вертикально.
Отвернув болты, крепящие промежуточный вал в сборе к корпусу редуктора, вынимают его. Из пазов пробок 6 входного вала 14 вынимают кольца стопорные 4, затем крышки 5 и торсион 7. Отвернув пробку 6, снимают фланец 8 и крышку 11. После поворота редуктора кантователем фланцем 20 вверх снимают вал входной, предварительно отвернув болты крепления крышки 19. У вынутого вала отворачивают пробку 6, снимают шестерню 13 с подшипником 12, фланец 20 и крышку 19, после чего спрессовывают подшипники, предварительно сместив стакан в сторону конической шестерни 13.
Разборка промежуточного вала подобна разборке входного вала.
При сборке редуктора обеспечивают строгое соблюдение следующих правил. Боковой зазор в конической паре замеряют свинцовой проволокой диаметром 2 мм, предварительно проверив установку натяга Е в пределах 0- 0,15 мм. Пробки 6 завертывают моментом 160 кГм. При установке конических шпилек 37 вначале затягивают шпильку гайкой со стороны меньшего конуса, контрят ее второй гайкой, а затем уже завертывают гайку со стороны большего конуса. После сборки тщательно контрят все крепления.
В процессе сборки и разборки следует учитывать, что диаметральный натяг по сопрягаемым поверхностям А, Г и Д выполняется при изготовлении в пределах 0,004-0,055 мм. По сопрягаемым поверхностям Б я В детали устанавливаются с зазором в пределах 0-0,119 мм для поверхностей Б и 0- 0,075 мм для поверхностей В.
Осевой редуктор с применением конусных соединений. В первой половине 1970 г. закончены стендовые испытания осевого редуктора с применением конусных соединений с гарантированным натягом фланцев и конических шестерен с нешлифованными зубьями. Стендовые испытания дали положительные результаты по прочности конусных соединений, контактной и изгибной прочности зубьев конических шестерен.
Оборудованные такими редукторами тепловозы № 2607 и 2615 проходят эксплуатационную проверку, а с тепловоза № 2754 запланирован переход на серийное изготовление осевых редукторов с применением конусных соединений.
Этот редуктор выполнен в одной модификации, с сохранением прежних присоединительных и габаритных размеров, т. е. может быть установлен как вместо среднего, так и крайнего осевых редукторов. Детали редуктора, показанного на рис. 117, взаимозаменяемы с деталями редуктора (см. рис. 116), за исключением входного 5 и промежуточного 20 валов, фланцев 17 и 6, конических шестерен 11 и 21, а также вновь примененных деталей - колец, гаек и др.
За счет исключения шлицевых соединений, пробок, торсионов и применения конических шестерен с нешлифованными зубьями значительно повышена, как показали сравнительные стендовые испытания, надежность и долговечность осевого редуктора в целом.
Разборка осевого редуктора аналогична ранее описанным редукторам, за исключением деталей с конусными соединениями, разборка которых осуществляется с помощью специального маслопресса, присоединяемого к резьбовым отверстиям, в которых установлены пробки 4. Подведенное под давлением к сопрягаемым конусным поверхностям через каналы в валах масло разжимает насаженную на вал деталь (фланец или шестерню), и за счет осевой силы деталь по масляной пленке соскакивает с вала. С целью предупреждения травматизма необходимо снимаемую деталь фиксировать в осевом направлении, обеспечивая свободу перемещения на величину, несколько превышающую осевой натяг.
Сборка деталей с конусными соединениями производится тепловым способом. Во избежание снижения твердости зубьев конических шестерен в процессе сборки нагревать их следует только на индукторе. При таком способе нагрева зубья нагреваются менее интенсивно, чем ступица.
Как в осевых редукторах со шлицевыми соединениями, так и в редукторах с применением конусных соединений фланцев и шестерен принятая форма картеров, образующих масляные ванны цилиндрических и конических шестерен, обеспечивает минимальные потери мощности за счет разбрызгивания масла при движении тепловоза.
Техническая характеристика охлаждающего устройства | Маневровые тепловозы ТГМ3а и ТГМ3б | Основные требования к уходу за трансмиссией тепловоза