Рамы тепловозов - статьи | ЗАО ЛокВагонСнабСервис г. Самара

Рамы тепловозов - полезная информация

Чтобы повысить несущую способность экипажей части тепловозов ТЭ10, ТЭМ2 и ЧЭМ3, специалисты ВНИКТИ выполнили расчетные и конструкторские работы, позволяющие увеличить срок эксплуатации до 40 лет.

Согласно данным специалистов Департамента локомотивного хозяйства МПС России возрастная структура парка грузовых и маневренных тепловозов типа ТЭ10, ТЭМ2 и ЧМЭ3 такова, что примерно к 2006-2010 гг. практически все они вырабатывают свой ресурс. В сложившихся условиях была поставлена задача заменить силовое и вспомогательное оборудование данных локомотивов новым, а так же выполнить им капитально-восстановительный ремонт с продлением срока службы (КРП). При этом базовые узлы (кузов, главную раму и раму тележки) целесообразно использовать повторно, обеспечив им остаточный ресурс не менее 20 лет.

Чтобы решить проблему продления срока службы деталей экипажной части, потребовалось оценить их остаточный ресурс, а также определить объем дополнительных работ к циклу капитального ремонта, благодаря которым будет повышена долговечность. Для этого сотрудники Всероссийского научно-исследовательского и конструкторско-технологического института подвижного состава (ВНИКТИ, г. Коломна) провели конкурс расчетно-экспериментальных и конструкторско-технологических работ.

В частности, сделали анализ повреждаемости экипажных частей тепловозов в процессе службы, дали оценку их техническому состоянию в эксплуатации и при поступлении на ремонтные заводы. Исследовали характеристики нагруженности и сопротивления усталости несущих конструкций тепловозов ТЭ10, ТЭМ2 и ЧЭМ3 по результатам динамико-прочностных и стендовых испытаний. Определили остаточный ресурс базовых узлов. С учетом приведенных факторов разработали ряд мероприятий, чтобы повысить несущую способность экипажной части локомотивов.

При этом обследовали экипажные части тепловозов ТЭ10 постройки 1973-1966 гг. (пробег от 0,46 до 2,7 млн. км) ТЭМ2 выпуска 1962-1991 гг. (пробег от 0,5 до 1,2 млн. км). По результатам анализа собранных данных установили следующее.

В главных рамах тепловозов ТЭ10 происходит большое число повреждений по местам приварки фланца шкворня к листу настила (рис.1). В рамах тележек локомотивов ТЭМ2 трещины появляются в зоне соединения поперечных и концевых балок с боковины рамы (рис.2). В рамах тележек тепловозов ЧМЭ3 выявили трещины в зонах приварки кронштейнов крепления тяговых двигателей к промежуточной балке рамы и соединения поперечной балки с боковиной (рис.3).

Вот некоторые выводы экспериментальных исследований эксплуатационной нагруженности и сопротивления усталости несущих конструкций локомотивов. Бесчелюстные рамы тележек тепловозов ТЭ10 в начале эксплуатации имеют придел выносливости 40 МПа, коэффициент запаса сопротивления усталости 2 – 2,2. Выполнив стендовые испытания на усталость после выработки заданного срока службы, выяснили, что тележки обладают достаточным сопротивлением усталости (предел выносливости 30 МПа, коэффициент запаса сопротивления усталости 1,4 – 1,6), предел выносливости после 20 – 25 лет эксплуатации снижается до 27 МПа. Согласно расчету долговечности, остаточный ресурс при вероятности разрушения до 1% составляет не более 6 лет, т.е. для дальнейшей эксплуатации этого типа рам требуется их упрочнение.

Конструкция рамы тележки тепловоза ЧМЭ3 в целом обладает достаточным сопротивлением усталости. Исключение составляют зоны соединения поперечных балок с боковиной и приварки кронштейнов крепления тяговых двигателей. Эти зоны необходимо усиливать. Концевые части главной рамы тепловозов типа ТЭМ2 и ТЭ10 под действием продольных сил, в том числе ударных нагрузок, передаваемых через автосцепки со значительным эксцентриситетом (400 – 500 мм) относительно центральной оси поперечного сечения, подвергаются, главным образом, изгибу в вертикальной плоскости.

После длительной эксплуатации изгиб достигает 25 – 30 мм, что значительно выше регламентного. Нарушение геометрии этого узла – результат накопления остаточных деформаций в нагруженных элементах конструкции, когда напряжения в них под действием нормативных продольных сил близки, а в местах концентрации напряжений превышают предел текучести материала. В итоге появляются пластические деформации (рис.4). Для их исключения требуется увеличить жесткость приведенных на рисунке участков концевых частей рамы.

Кроме того, на главных рамах тепловозов ТЭ10 рекомендуется усилить стяжные ящики в районе упоров поглощающих аппаратов (согласно действующей технической документации). Необходимо модернизировать шкворневой узел (согласно инструктивному указанию 15.Т.17 ИУ2-01 – при текущем и среднем ремонтах, а также инструктивному указанию 2139.30.02.003 ИУ2 – при капитальном ремонте).

Инструктивное указание 15.Т.17 ИУ2 – 01 предусматривает введение усиливающего фланца (рис. 5), а также последующее упрочнение наклепом мест приварки шкворня и усиливающего фланца к листу рамы тепловоза типа ТЭ10 (согласно требованиям технологической инструкции ТИ 15-01 – 01).

На тепловозе ТЭМ2 предстоит усилить хребтовые балки концевых частей главной рамы между стяжными ящиками и опорами (см. рис. 4). Кроме того, ставится задача – на рамах тележек выполнить поверхностное упрочнение наклепом сварных швов в зоне соединения концевых и промежуточных балок с боковиной (согласно требованиям технологической инструкции ТИ 15-01 – 01).

Что касается тепловоза ЧМЭ3, то в его главных рамах необходимо усилить концевые части (аналогично упрочнению, предложенному для тепловоза ТЭМ2). В рамах тележек рекомендуется усилить зоны соединения кронштейнов тяговых двигателей с поперечной балкой рамы: при текущем и капитальном ремонтах – согласно техническому описанию Т1667.00.00.ТО (элементы усиления приведены на рис. 6). Сварные швы элементов усиления упрочнить (согласно требованиям технической инструкции ТИ 15-01 – 01).

Таким образом, для надежной эксплуатации несущих конструкций тепловозов ТЭ10, ТЭМ2 и ЧМЭ3, продления их срока службы до 40 лет от постройки необходимо выполнить комплекс мероприятий, чтобы повысить их несущую способность.

Кандидаты технических наук
В.Г. Шевченко, Э.С. Оганьян,
ВНИКТИ. Г. Коломна

Всю подробную информацию Вы можете узнать, позвонив на наши телефоны в городе Самара, или оформить предварительный заказ, заполнив форму обратной связи Оформить заказ