Первые|Начало внедрения|Реконструкция тяги|Новые решения|Литература|Страница автора
НАЧАЛО ВНЕДРЕНИЯ » ОРП С ПОЛЫМ ВАЛОМ НА ОСИ » С ПРУЖИНАМИ И НАПРАВЛЯЮЩИМИ
2.2.2. Опорно-рамные приводы с упругими элементами и направляющими элементами.
Если в описанном выше приводе Сешерона жесткую заделку концов пружин заменить на шарнирную (на шаровых цапфах), получим упругий привод Альстом (не путать с антипараллелограммным приводом Альстом, рассмотренным далее). В этом приводе пружины разгружены от изгиба при прохождении неровностей пути (хотя и испытывают изгиб отцентробежной силы), за счет чего напряжения в них снижаются и, соответсвенно, повышается надежность работы. Вместе с тем в приводе появляются элементы, требующие смазки и подверженные износу - шарниры. Поскольку смазка и замена шарниров может быть организована на очередном плановом ремонте локомотива, то по сравнению с приводом, в котором происходят частые внеплановые поломки пружин, привод Альстом имел экономические преимущества.
Еще более благоприятные условия работы цилиндрических пружин были обеспечены в приводе, где эти пружины были заключены в стаканы, торцы которых перемещались по направляющим на гранях спиц колеса. Такая конструкция в 20-30-е годы была достаточно широко распространена как на электровозах, так и моторных вагонах электропоездов; на рисунке показан привод, использованный на отечественном довоенном электровозе ПБ. Благодаря размещению пружин в стаканах исключался их изгиб от воздействия центробежной силы, благодаря чему обеспечивалась надежность, считавшаяся по тем временам вполне удовлетворительной.
При меньших размерах колес пружины и упорные накладки также размещались вне диска колесной пары, как, например, в показанном на данном рисунке приводе моторного вагона германских ж.д. Это позволяло разместить привод даже в колесах диаметром 950 мм.
В то же время достоиства данного привода порождали его же недостатки - росли расходы на плановый ремонт привода из-за интенсивного износа днищ стаканов и накладок на спицах, трущихся в условиях недостатка смазки и пыли, что было наиболее острой проблемой при эксплуатации на путях с песчаным балластом.
Для снижения износа в конце 30-х годов на электровозах шведских и французских железных дорог была применена конструкция, в которой трение скольжения было заменено трением качения головок пестиков, посредством которых усилия передавалось от пружин на колесный центр. Однак при большом смещении колесной пары относительно надрессорного строения из-за малой длины пестиков наклон их получался слишком большой, и это могло вести к заклиниванию.
Некоторые конструкторы пробовали использовать вместо цилиндрических пружин плоские. В приводе системы Бианки, применявшемся на итальянских железных дорогах, в гнезда полого вала заделывались концы пакетов листовых рессор, другие концы которых входили в пазы между парами валиков на колесных центрах. Компенсация перемещения происходила за счет деформаций рессор и перемещения их концов по валикам. Недостатком привода была концентрация напряжений в местах заделки рессорного пакета.
Для устранения этого недостатка в приводе ситемы Негри, также применявшемся на электровозах итальянских ж.д., рессоры выполнялись в виде равнопрочных пластин переменной ширины, оба конца пакета рессор заделывались шарнирно, а тяговое усилие передавалось через валики на полом валу посередине пакета.
Общим недостатком вариантов привода с листовыми рессорами было отсутствие преднатяга в рессорах, поэтому крутящий момент при трогании с места вызывал большие деформации упругих элементов.
Значительно снизить напряжения в упругих элементах удалось лишь в приводах с промежуточным плавающим кольцом между полым валом и колесным центром.
На рисунке вверху показана схема работы привода электровоза формулы 2-4-2 серии 5001 французских железных дорог.
Практически такой привод близок к шарнирно-рычажному механизму с плавающим кольцом, в котором пружины играют роль шарниров и устраняют статическую неопределимость. К недостаткам данного привода относится его сложность и трудоемкость сборки, из-за чего он не смог в дальнейшем конкурировать с другими решениями.
Более удачным вариантом привода с плавающими кольцами, дожившим до 80-х годов 20 столетия, оказался привод с двумя плавающими кольцами, между которыми размещены предварительно-напряженные цилиндрические пружины, работающие на сжатие. В данной конструкции удалось вписать передаточный механизм внутрь большого зубчатого колеса тяговой передачи, благодаря чему была обеспечена защита передаточного механизма от запыленности и обильная смазка трущихся поверхностей. Такой привод, в частности, в начале 50-х применялся на шестиосном электровозе французских ж.д. Недостатком данного привода явилось то, что пружины передаточного механизма работали параллельно пружинам буксового подвешивания и увеличивали его жесткость.
Другим недостатком привода являлось то, что, как показано на схеме, при вращении сжатых при перемещениях букс пружин изменяется их угол наклона, и это в общем случае может вызывать периодические изменения реакции, передаваемой на надрессорное строение, приводящее к его вынужденным колебаниям. Во избежании этого число пружин выбирают таким образом, чтобы сумма вертикальных проекций их сил не менялась бы при вращении колеса, например, 8. Кроме того, при вертикальном перемещении колесной пары сжатие пружин в режиме тяги вызывало дополнительный динамический момент на якоре двигателя. Несмотря на все это, этот вариант опорно-рамного привода можно считать самой удачной конструкцией среди описанных в данном подразделе.
