Ремонт колесно-моторного блока

1.1 Назначение, конструкция и условия работы  колесно-моторного блока

Колесно-моторный блок осуществляет кинематическую и силовую связь между тяговым электродвигателем и колесной парой тепловоза. Тяговый электродвигатель одной стороной жестко опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а другой (опорным приливом) — упруго через пружинную подвеску на раму тележки. При такой подвеске практически половина массы тягового электродвигателя жестко связана с необрессоренными массами колесной пары и составляет для одного блока около 4250 кг.

Вращающий момент тягового электродвигателя передается на колесную пару через одноступенчатую зубчатую передачу; шестерню, напрессованую на вал якоря и находящуюся в постоянном зацеплении с упругим зубчатым колесом колесной пары. Шестерня и -зубчатое колесо закрыты кожухом, который крепится болтами в трех точках к остову электродвигателя. Для защиты от пыли и влаги торец моторно-осевого подшипника со стороны коллектора электродвигателя закрыт хомутом, который выполнен в виде двух полуколец, армированных войлоком. Торец моторно-осевого подшипника со стороны зубчатой передачи находится в контакте со ступицей зубчатого колеса. Для улучшения смазывания торцовых поверхностей на торцах передних половин вкладышей выполнено по две прорези, в которые при сборке устанавливают войлочные полосы размерами 6x10x160 мм. Общее перемещение тяговрго электродвигателя относительно оси должно быть не более 1,2 мм.

Моторно-осевые подшипники (рис. 84) имеют разъемные вкладыши 1 и 3, изготовленные из бронзы. Положение вкладышей в корпусе электродвигателя фиксируется шпонкой 2. Верхние вкладыши 1 установлены в остов двигателя, нижние 3 с вырезом 180x60 мм для подвода смазки прижаты к верхним корпусами 12 подшипников, которые имеют камеры для размещения смазывающего польстерного устройства. Корпус подшипника крепится к остову электродвигателя четырьмя болтами 15, момент затяжки болтов 1250—1420 Н-м (125—142 кгс-м). Вкладыши осевых подшипников левой и правой сторон электродвигателя взаимозаменяемы.

Во избежание повышенных давлений по краям вкладышей из-за прогиба оси колесной пары расточку внутренней поверхности вкладышей выполняют по гиперболе. Разность диаметров гиперболической расточки на краях рабочей поверхности вкладышей и в средней части составляет 1 мм. Строительный диаметральный зазор в осевом подшипнике по вершине гиперболы составляет 0,5—0,86 мм. В процессе эксплуатации допускается увеличение зазора до 1,8 мм. Производить на сменяемых вкладышах расточку внутренних поверхностей следует по усеченным конусам в предельных размерах гиперболической расточки.

Смазывание моторно-осевых подшипников тяговых двигателей ЭД-118А осуществляется польстерным устройством, укрепленным на дне корпуса 12 подшипника. Смазку к узлу трения подает польстерный пакет (фитиль) 13. Он собран из трех пластин тонкошерстного каркасного войлока размерами 13x157x190 мм. Каждая пластина состоит из четырех спрессованных слоев тонкошерстного войлока, между которыми проложена шерстяная ткань, состоящая из 50 % шерсти и 50 % штапельно-вискозного полотна. Как показал опыт эксплуатации, польстерный пакет можно собирать из двух войлочных пластин размерами 8x157x190 мм и 12 хлопчатобумажных фитилей шириной 80 мм и длиной 200 мм, уложенных между ними в два ряда. Польстерный пакет 13 закреплен в подвижной коробке 4 так, что рабочий торец пакета выступает на (16 + 1) мм над кромкой коробки. Коробка для возможности перемещения без перекосов и заеданий в направляющих корпуса 5 подпружинена четырьмя пластинчатыми пружинами: по две снизу и сверху. Каждая пластинчатая пружина одним концом прикреплена к коробке и имеет возможность свободно перемещаться в пазе корпуса коробки при ее деформации. Коробка с польстерным пакетом постоянно поджимается усилием 40—60 Н (4—5 кгс) через окно во вкладыше 3 к шейке оси колесной пары. Усилие создают винтовые пружины 9, действующие через рычаг 8. Оси 6 и 7 рычага 8 и пружин 9 закреплены в корпусе 5. Для удержания рычага в поднятом положении при проведении работ, связанных с выемкой польстерного пакета, на ось 7 установлен пружинный фиксатор 10, свободный конец которого выполнен так, что при неопущенном в рабочее положение рычаге 8 он не дает возможности установить крышку 11 на корпус 12 подшипника.

Масляная ванна корпуса подшипника в нижней части имеет отстойник для конденсата со сливной пробкой 14, а сверху закрыта крышкой 11 с паронитовой прокладкой. Заполняется масляная ванна через отверстие в боковой стенке корпуса подшипника осевым маслом Л, 3 или С в зависимости от времени года и места эксплуатации тепловоза. Кромка заправочного отверстия определяет наибольший уровень смазки, соответствующий объему масла в ванне 6 л. Наименьший допустимый уровень смазки отмечен риской на щупе маслоуказателя 16, закрывающем заправочное отверстие польстерной камеры осевого подшипника.

В целях повышения работоспособности осевых подшипников, особенно при эксплуатации в северных районах, тепловозы с конца 70-х годов оборудуются электродвигателями ЭД-П8Б с циркуляционной системой смазывания. В целом колесно-моторные блоки с электродвигателями ЭД-118А и ЭД-118Б взаимозаменяемы.

Циркуляционная система смазывания осевых подшипников обеспечивает циркуляцию масла по замкнутому кругу через вкладыши осевых подшипников. На тяговом электродвигателе / установлен единый осевой подшипник 2, который включает в себя две польстерные камеры 3 и 9 и в нижней средней части маслосборник 15 вместимостью 35 л, соединенные системой каналов. В маслосборнике на крышке 10 установлен шестеренный насос 13, который приводится в действие от оси колесной пары через шестерню 11, выполненную разъемной для возможности монтажа и демонтажа без расформирования колесной пары, и зубчатое колесо 12, укрепленное на валу насоса. Зацепление зубчатой передачи привода насоса регулируют прокладками 16 крышки 10. При этом между зубьями устанавливают увеличенный (до 1 мм) боковой зазор для компенсации сдвижки централи передачи, вызываемой износом вкладышей осевого подшипника в процессе эксплуатации.

В польстерных камерах вместимостью 5 л каждая размещены польстерные смазывающие устройства 17, полностью унифицированные с устройствами, применяемыми для электродвигателей ЭД-118А. Камеры левой и правой сторон сообщаются через канал Г на уровне нижних кромок окон вкладышей 18. При движении тепловоза масло, нагнетаемое насосом, по системе каналов в подшипнике поступает в польстерные камеры, оттуда самотеком через окна во вкладышах проникает в зазор между шейкой оси колесной пары и вкладышем, а затем по каналам Д сливается в маслосборник, замыкая круг циркуляции. В момент трогания и до скорости 25 км/ч, когда насос не обеспечивает подачу достаточного количества масла, смазывание подшипника в основном осуществляется польстерным устройством, как на ЭД-118А.

Для уменьшения потерь масла при циркуляции и исключения возможности попадания в него смазки тяговой зубчатой передачи, а также влаги и пыли из атмосферы вкладыши выполнены за одно целое с комбинированным контактно-лабиринтным уплотнением. Кроме того, вкладыши сделаны биметаллическими с баббитовой заливкой на бронзовой основе для лучшей приработки и во избежание задиров шеек осей колесных пар. Расточка внутренней поверхности вкладышей также производится по гиперболе, но под шейки осей диаметром 210 мм, чтобы сохранить жасткость биметаллических вкладышей на уровне бронзовых.

Система смазывания осевого подшипника электродвигателя ЭД-118Б: / — тяговый электродвигатель; 2 — осевой подшипник; 3, 9 — польстерные камеры; 4, 8 — сливные пробки польстерных камер; 5 -— контрольная пробка; 6 пробка заправочного отверстия; 7 — сливная пробка маслосборника; 10 — крышка; // — шестерня; 12 — зубчатое колесо; 13 — насос; 14, 20 — болты; 15 — маслосборник; 16 — прокладка; 17 — нольстерное смазывающее устройство; 18 — вкладыш с окном для подачи смазки; 19 — корпус польстера; В, Г — каналы для подачи смазки в польстерные емкости;

Систему смазывания заправляют осевым маслом. Масло заливают в польстерные камеры по нижнюю кромку окна вкладыша, а в маслосборник — по кромку заправочного отверстия 6. В процессе эксплуатации за работой насоса наблюдают через отверстие, закрываемое пробкой 5.

Шестеренный насос (рис. 86) имеет чугунный корпус 4, в который вставлены шестерни 2 и 3 с 14 зубьями каждая, модулем 2 Мм и шириной венца 14 мм. Шестерни обеспечивают подачу масла в систему смазывания осевого подшипника. К корпусу насоса штифтами 9 и болтами 14 крепится клапанная коробка 1, в которой размещаются обратные шариковые клапаны 13, работающие на всасывание и нагнетание при обоих направлениях вращения насоса. Всасывающие отверстия клапанной коробки закрыты сеткой 12. На хвостовик вала шестерни 3 установлено приводное зубчатое колесо 10, которое находится в зацеплении с шестерней, расположенной на оси колесной пары. Приводное зубчатое колесо снизу ограждено кожухом И для уменьшения барботажных потерь (вспенивания) .

Тяговый редуктор тепловоза предназначен для повышения вращающего момента, передаваемого тяговым электродвигателем на колесную пару, и обеспечения заданной длительной и конструкционной скоростей движения тепловоза.

Зубчатая передача редуктора при опорно-осевом подвешивании тягового электродвигателя работает в тяжелых условиях из-за переменных режимов работы и динамических нагрузок, перекосов зубчатых колес от деформации оси и вала якоря, а также перекосов остова тягового электродвигателя вследствие зазоров в осевом подшипнике, которые в эксплуатации могут достигать 2 мм и более. Для обеспечения надежности и увеличения срока службы редуктора зубчатое зацепление выполнено с самоустанавливающимся зубчатым венцом упругого колеса. Венец и ведущую шестерню изготавливают из легированных сталей.

Шестерня изготавливается из стали 12Х2Н4А. Поверхности зубьев и впадин шестерен цементируют на глубину 1,6— 1,9 мм (после шлифовки) и подвергают закалке до твердости НИС 3* 59; твердость сердцевины зуба и обода НЕС 3* 35. С целью повышения усталостной прочности при изгибе шестерен исходный профиль впадин зубьев выполняют с выкружками (протуберанцами) и не шлифуют. Продольных скосов, как в прежних жестких передачах, зубья шестерен не имеют, а влияние перекоса компенсируется самоустанавливающимся зубчатым венцом упругого колеса. После закалки и шлифовки профили зубьев и впадины шестерни подвергают магнитной дефектоскопии.

Шестерню, предварительно нагретую до 443 К (170 °С), насаживают на конический (конусность 1:10) хвостовик вала якоря тягового электродвигателя с осевым натягом 1,3—1,45 мм. Перед насадкой шестерни на вал их сопрягаемые посадочные поверхности проверяют на прилегание по краске (прилегание должно быть не менее 75 %). На валу электродвигателя шестерню для предотвращения сползания с конуса в нагретом состоянии дополнительно крепят гайкой [момент затяжки 500 Н-м (50 кгс-м)] и контрят от-гибочной шайбой. Для съема шестерни гидрораспрессовкой на торце вала электродвигателя предусмотрено резьбовое отверстие с выходом на сопрягаемую посадочную поверхность для установки специального ручного гидронасоса.

Зубчатое колесо (рис. 87) имеет зубчатый венец 6, который через упругие элементы 1 ш 2 посредством тарелок 19, призонных втулок 4, болтов И и гаек 3 соединен со ступицей 20 и жестко сцентрирован через ролики 10 по ее сферической поверхности. Момент затяжки болтов крепления тарелок 80—90 Н-м (8— 9 кгс-м). Собранное зубчатое колесо насажено ступицей на ось колесной пары с натягом 0,16—0,22 мм.

Зубчатый венец изготавливают из стали 45ХН. Рабочая поверхность зубьев подвергается секторной закалке токами высокой частоты на глубину 3—5 мм до твердости ЖС > 50, твердость сердцевины зубьев и обода венца НВ255—НВ302. Впадины зубьев упрочняют накаткой роликами диаметром 120 мм с усилием 85— 95 кН (8500—9500 кгс). После закалки и шлифовки профиля зубьев и впадины венца подвергают магнитной дефектоскопии.

Упругие элементы для получения нелинейной характеристики тангенциальной жесткости зубчатого колеса выполнены двух типов. Восемь элементов / (малой жесткости), имеющие жесткость (125-Г-135) 10" Н/м (125-П35 кгс/мм), установлены в отверстия диаметром 70 мм тарелок и зубчатого венца по скользящей посадке. Они состоят из пальца 22 и насаженных на неге резиновых амортизаторов 24 и 23, предварительно вставленных в металлические втулки 5, 7 а 8. Втулки 5 и 7 имеют ограничительные бурты, препятствующие одностороннему свободному осевому перемещению по ним венца. Поэтому,на каждой стороне зубчатого венца устанавливают по четыре сформированных упругих элемента 1.

Рис. 87. Зубчатое колесо: ; 2 — упругие элементы; 3 — гайка; 4 - призониая втулка;'5, 7, 8, 16, 18 — втулки; б — зубчатый венец; 9 - кольцо; 10 - ролик; 11 - болт; 12 - отражательное кольцо; 13 - шайба; 14 - полукольцо; 75, 22 - пальцы; 17, 23, 24 - амортизаторы; 19 — тарелка; 20 — ступица; 21 — пружинное кольцо

Упругие элементы в тарелках и венце закрепляют стопорными пружинными кольцами 21.

Восемь других упругих элементов 2 имеют большую жесткость, равную (47-r50) 106 Н/м (470—500 кгс/мм). Они установлены в отверстия тарелок по скользящей посадке, а в отверстия венца — с радиальным зазором 4 мм. Упругий элемент 2 также состоит из профильного пальца 15 и напрессованных на его концы резиновых амортизаторов 17, предварительно вставленных в металлические втулки 16 и 18. Для предотвращения сползания втулка 16 имеет ограничительный бурт и проточку, а втулка 18 — две проточки под установку стопорных пружинных колец 21. Необрезиненная поверхность пальца выполнена бочкообразной (радиусом 270 мм).

Все резиновые амортизаторы упругих элементов изготовляют из маслобензостойкой резины. Формирование упругих элементов производится запрессовкой резиновых амортизаторов в металлическую арматуру; при этом посадочные поверхности предварительно смазывают смесью из 30 % касторового масла и 70 % этилового спирта. Сформированные упругие элементы для стабилизации сцепления резины с металлом выдерживают в течение 20 дней при температуре 288—303 К (15—30 °С) без нагружения и доступа света.

При сборке упругого зубчатого колеса между венцом и ступицей устанавливают без сепаратора 90 роликов 10 размерами 15x25 мм, поверхности качения которых обеспечивают поворот венца относительно ступицы, жесткую их центровку и разгрузку упругих элементов от радиальных усилий в зубчатом зацеплении тяговой передачи. Для возможности самоустановки зубчатого венца поверхность ступицы под роликами выполнена сферической радиусом 300 мм, а упругие элементы сформированы с зазорами до 5 мм между ограничительными буртами втулок. Поверхности венца и ступицы под роликами термообработаны до твердости HRC => 48. В целях предотвращения выпадания пальцев 15 и 22 с наружных сторон тарелок прикреплены ограничительные кольца 9. Тарелки, втулки и пальцы изготовлены из стали 45 или 38ХС и термообработаны для повышения износостойкости гнезд под упругие'элементы.