Механическая часть электрического подвижного состава кратко
Обновлено: 05.07.2024
Кузов электровоза служит для размещения в нем электрической аппаратуры и другого оборудования. Каркас кузова металлический, наружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина машиниста содержит и внутреннюю обшивку с тепловой и звуковой изоляцией.
У большинства четырех- и шестиосных электровозов по обоим концам кузова имеются кабины машиниста. Кузов восьмиосных электровозов состоит из двух секций, сообщающихся между собой переходом, а кабины машиниста расположены только на одном конце каждой секции. В кабинах машинистов помещаются аппараты управления, контрольно-измерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова размещается высоковольтная камера, в которой установлена электрическая аппаратура. Вспомогательные машины— мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы, генераторы тока управления и др. — располагаются между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или переходами из секции в секцию.
Кузов электровоза опирается на тележки. На электровозах применяют двух- и трехосные тележки. На тележках установлены тяговые двигатели, по одному для каждой оси. С помощью зубчатого привода вращающий момент от тяговых двигателей передается колесным парам.
На рис. 94 показано размещение оборудования на магистральном электровозе.
Кузов сварной конструкции с усиленной нижней рамой, несущей на себе нагрузку оборудования и передающей силу тяги к автосцепкам. Рама кузова опирается на тележки через специальные опорные устройства.
Рис. 94. Расположение оборудования на магистральном электровозе:
1—пульт управления; 2 — тифон; 3 — индуктивный шунт и резисторы ослабления возбуждения; 4 — токоприемник; 5 — пусковые резисторы; 6 — мотор вентилятор с генератором управления; 7 — мотор-компрессор
Тележка электровоза состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования. К тележкам крепятся тяговые двигатели. У ранее построенных электровозов постоянного тока тележки служат для передачи давления от кузова с оборудованием на колесные пары и тяговых усилий от движущих колесных пар к составу. В этом случае тележки соединяютсг между собой шарнирными сочленениями, а на их раме укреплен фрикционный аппарат автоматической сцепки.
Рис. 95. Тележка электровоза ВЛ80К:
1 — колесная пара; 2 — листовая рессора; 3 — витая пружина; 4 — боковина рамы тележки) 5 — кронштейн; 6 — шкворневая балка; 7 - тяговый электродвигатель; 8 — центральное гнезд
У электровозов переменного тока, а также у электровозов постоянного тока ВЛ10 и ЧС тяговые усилия передаются упряжными приборами, расположенными на раме кузова. Поэтому тележки этих электровозов более легкой конструкции и не соединены друг с другом.
В качестве примера на рис. 95 изображена тележка электровоза ВЛ80К.
Рама тележки представляет собой сложную конструкцию, состоящую из двух продольных балок— боковин и ряда поперечных балок, соединяющих боковины. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и оборудования электровоза и через рессорное подвешивание передает эту нагрузку на колесные пары. Рама тележки передает также тяговые и тормозные усилия, поэтому должна обладать достаточной прочностью.
На современных электровозах применяют моноблочные цельносварные рамы тележек. Сравнительная легкость при высокой прочности достигается здесь применением замкнутых поперечных сечений конструктивных элементов. Этому также способствует выполнение тележек несочлененными.
Тележки всех современных электровозов бесчелюстные. У них буксы колесных пар соединены с рамой посредством тяг, в шарниры которых введены резиновые элементы.
Колесные пары воспринимают массу электровоза, на них передается вращающий момент тяговых двигателей. Кроме того, они без каких-либо амортизирующих устройств воспринимают удары от неровностей пути и в свою очередь сами жестко воздействуют на путь. Поэтому качеству изготовления колесных пар и уходу за ними уделяют особое внимание.
Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бандажами или безбандажных колес и двух зубчатых колес тяговой передачи (рис. 96). Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые монтируют буксы с роликовыми подшипниками.
Рессорное подвешивание является промежуточным звеном между рамой тележки и буксами. Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и равномерного распределения нагрузки между колесными парами.
Основные элементы рессорного подвешивания: листовые рессоры, пружины, а иногда и пневморессоры, балансиры, амортизаторы различных конструкций и другие связующие элементы. На тележках электровозов применяют двойное рессорное подвешивание. Это значит, что между буксой колесной пары и рамой тележки предусмотрено не менее двух рессор и пружин, включенных последовательно.
Чтобы улучшить работу рессорного подвешивания, в него вводят, кроме стальных рессор и пружин, резиновые элементы, которые лучше поглощают толчки и колебания.
Рис. 96. Колесная пара электровоза:
1 — букса; 2 — бандаж; 3 — венец зубчатого колеса; 4 — центр зубчатого колеса; 5 — колесный центр; 6 — ось
Рис. 97. Опорно-осевая подвеска электродвигателя:
1 — рама тележки; 2 — тяговый электродвигатель; 3 — колесная пара; 4 — зубчатая передача; 5 — моторно-осевые подшипники
На современных электровозах применяют индивидуальный привод. С групповым приводом построено только несколько опытных электровозов.
При индивидуальном приводе различают два способа подвески тяговых двигателей — опорно-осевую (или, как ее ранее называли, трамвайную, поскольку она впервые была применена в трамваях) и рамную.
При опорно-осевой подвеске (рис. 97) остов тягового двигателя с одной стороны опирается на ось колесной пары с помощью двух моторно-осевых подшипников, а с другой — подвешен на поперечную балку рамы тележки с помощью пружинного устройства. Передача тягового усилия осуществляется через зубчатое зацепление, при этом большое зубчатое колесо насаживается на ось или колесный центр, а малое (ведущее) — на вал тягового электродвигателя.
Опорно-осевая подвеска вредно воздействует на путь, так как электродвигатель подрессорен не полностью: с помощью пружин к раме тележки подвешена только одна его сторона, противоположная оси колесной пары. Из-за непосредственной опоры на ось колесной пары тяговый электродвигатель подвержен сильному воздействию динамических сил, возникающих при проходе колесами неровностей пути, В связи с этим рассматриваемый тип подвески применяется обычно на локомотивах с конструкционными скоростями не выше 110 км/ч.
При рамной подвеске тяговый .электродвигатель расположен над осью колесной пары и прикреплен к раме тележки, а масса электродвигателя передается через рессоры. Такую подвеску применяют на пассажирских электровозах, а в последнее время и на опытных грузовых электровозах. Она дает возможность снизить динамические силы, действующие на тяговые двигатели, и облегчить условия его работы, а также уменьшить воздействие электровоза на путь. В то же время при рамной подвеске существенно усложняется передача тягового усилия от вала двигателя к колесной паре, так как необходимы специальные шарнирные или упругие элементы, компенсирующие перемещения колесной пары относительно рамы тележки.
По своей конструкции зубчатые передачи могут быть жесткими или упругими. Большое колесо упругой передачи делают составным. Наружная ее часть — зубчатый венец — соединена с литым центром либо посредством различных упругих элементов, либо жестко.
Общие сведения. Механическая часть электровоза и вагона электропоезда включает в себя тележки, кузов и ударно-тяговые приборы. Конструкция механической части зависит от мощности и максимальной скорости движения; на нее оказывает влияние устройство железнодорожного пути. На механическую часть действует нагрузка от массы оборудования электровоза или вагона; она передает тяговое и тормозное усилие, воспринимает динамические нагрузки, возникающие при движении по кривым и прямым участкам пути.
Рисунок 1. Расположение автосцепного устройства на раме локомотива.
контрольно-измерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова размещается высоковольтная камера, в которой установлена электрическая
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КрИЖТ. ЗО. 271501.65. К-13-СЖД.1-0331К |
Для входа в электровоз с обеих его сторон за кабиной находятся двери и подножки. Эти двери выходят в поперечный коридор. В кабину входят через дверь в перегородке кабины машиниста. За поперечным коридором расположена высоковольтная камера, а за ней находится машинное помещение, в котором расположены каркасы под вспомогательные машины. Проход в кузове, как правило, односторонний. Со стороны прохода доступ к аппаратам в высоковольтной камере осуществляется через съемные или задвижные щиты и двери, имеющие электрическую или пневматическую (механическую) блокировки, не позволяющие открывать их при поднятом токоприемнике. В свою очередь токоприемник может быть поднят только при закрытых щитах и дверях.
Рама тележки электровоза ВЛ80 (рис. 2) представляет собой цельносварную конструкцию прямоугольной формы, состоящую из двух боковин, связанных шкворневым и двумя концевыми поперечными брусьями. На внутренней стороне боковин находятся кронштейны для подвески тормозной системы, а на наружной — кронштейны под гидравлический амортизатор.
На концевых брусьях приварены кронштейны для подвесок тормозной системы и накладки под ролик противоразгрузочного устройства.
С двух сторон к шкворневому брусу приварены кронштейны для подвески рычагов ручного тормоза и крепления тормозных цилиндров. В брусе шаровой связи с двух сторон имеются проушины для подвески тяговых двигателей. Поперечная (в горизонтальной плоскости) упругая связь кузова с тележкой достигается цилиндрическими пружинами, расположенными в шкворневом брусе. На электропоездах применяют два вида тележек: немоторные, устанавливаемые на головном и прицепном вагонах, и моторные на вагонах с тяговыми двигателями.
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КрИЖТ. ЗО. 271501.65. К-13-СЖД.1-0331К |
Колесные пары. Колесные пары направляют движение электровоза (вагона) по рельсовому пути, передают силу тяги, развиваемую локомотивом, и тормозную силу при торможении, воспринимают статические и динамические нагрузки, возникающие между рельсом и колесом, преобразуют вращающий момент тягового двигателя в поступательное движение электровоза. Они являются наиболее ответственными элементами экипажа, определяющими безопасность движения. Поэтому при формировании, эксплуатации и ремонте необходимо тщательно контролировать колесные пары, строго соблюдать все требования, предъявляемые к ним.
Рис. 2 Рама тележки и тележка электровоза ВЛ80.
Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бандажами или безбандажных колес и двух зубчатых колес тяговой передачи (рис. 3). Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые монтируют буксы с роликовыми подшипниками. Поверхности бандажа придают
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КрИЖТ. ЗО. 271501.65. К-13-СЖД.1-0331К |
сечения; 7 - фасонное установочное кольцо, 8 - отверстие для подачи масла на посадочную поверхность ступнцы и оси перед распрессовкой колесного центра, 9 - втулка губчатого колеса; 10-веиец зубчатого колеса; 11- лабиринтное кольцо
Кузов электровоза (рис. 8) служит для размещения в нем кабины машиниста, электрических машин и аппаратов. Каркас кузова выполняется металлическим, его наружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина машиниста содержит также внутреннюю обшивку с тепловой и звуковой изоляцией.
У четырех- и шестиосных электровозов кабины машиниста имеются с обеих сторон кузова; у двухсекционных электровозов кабины расположены на конце каждой секции.
В кабине машиниста монтируют аппараты управления, контрольно-измерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова устроена высоковольтная камера, в которой установлена электрическая аппаратура силовых цепей. Вспомогательные машины – мотор-компрессоры, мотор-вентеляторы, генераторы управления – располагаются между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или переходами из секции в секцию.
Рама кузова опирается на тележки через специальные опорные устройства.
Тележка электровоза (рис. 9) состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования. К тележкам крепятся тяговые электродвигатели.
Рама тележки представляет собой конструкцию, состоящую из двух продольных балок – боковины и поперечных балок, соединяющих боковины. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и через рессорные подвешивания передает ее на колесные пары. Рама тележки передает также тяговые и тормозные усилия, поэтому должна обладать высокой прочностью.
Колесные пары (рис.10)воспринимают массу электровоза, на них передается вращающийся момент тяговых электродвигателей. Кроме того, на колеса воздействуют удары от неровностей путей. Поэтому качеству изготовления колесных пар и уходу за ними уделяют особое внимание. Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бандажами (или безбандажных – цельнокатаных колес), зубчатых колес тяговой передачи. Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые опираются буксы с роликовыми подшипниками.
Рессорное подвешивание является промежуточным звеном между рабой тележки и буксами. Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и для равномерного распределения нагрузки между колесными парами. Основные элементы рессорного подвешивания: листовые рессоры, пружины, балансиры, амортизаторы различной конструкции и связующие элементы. На тележках электровозов применяют двойное рессорное подвешивание.
На современных электровозах применяют, как правило, индивидуальный привод. При этом различают 2 способа подвески тяговых электродвигателей – опорно-осевую и рамную.
При опорно-осевой подвеске остов тягового электродвигателя с одной стороны опирается на ось колесной пары с помощью двух моторно-осевых подшипников, а с другой – подвешен на поперечную балку рамы тележки с помощью пружинного устройства.
Опорно-осевая подвеска обеспечивает надежную работу зубчатого сцепления, но вредно воздействует на путь, так как электродвигатель подрессорен только наполовину.
На локомотивах с конструкционными скоростями 130 км\ч и выше обычно применятрамную подвеску тяговых электродвигателей. Такая подвеска позволяет снизить динамические силы, действующие на тяговые двигатели, особенно при прохождении колесной пары через неровности пути, а также облегчает доступ к двигателям для осмотра.
Кузов электровоза (рис. 8) служит для размещения в нем кабины машиниста, электрических машин и аппаратов. Каркас кузова выполняется металлическим, его наружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина машиниста содержит также внутреннюю обшивку с тепловой и звуковой изоляцией.
У четырех- и шестиосных электровозов кабины машиниста имеются с обеих сторон кузова; у двухсекционных электровозов кабины расположены на конце каждой секции.
В кабине машиниста монтируют аппараты управления, контрольно-измерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова устроена высоковольтная камера, в которой установлена электрическая аппаратура силовых цепей. Вспомогательные машины – мотор-компрессоры, мотор-вентеляторы, генераторы управления – располагаются между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или переходами из секции в секцию.
Рама кузова опирается на тележки через специальные опорные устройства.
Тележка электровоза (рис. 9) состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования. К тележкам крепятся тяговые электродвигатели.
Рама тележки представляет собой конструкцию, состоящую из двух продольных балок – боковины и поперечных балок, соединяющих боковины. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и через рессорные подвешивания передает ее на колесные пары. Рама тележки передает также тяговые и тормозные усилия, поэтому должна обладать высокой прочностью.
Колесные пары (рис.10)воспринимают массу электровоза, на них передается вращающийся момент тяговых электродвигателей. Кроме того, на колеса воздействуют удары от неровностей путей. Поэтому качеству изготовления колесных пар и уходу за ними уделяют особое внимание. Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бандажами (или безбандажных – цельнокатаных колес), зубчатых колес тяговой передачи. Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые опираются буксы с роликовыми подшипниками.
Рессорное подвешивание является промежуточным звеном между рабой тележки и буксами. Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и для равномерного распределения нагрузки между колесными парами. Основные элементы рессорного подвешивания: листовые рессоры, пружины, балансиры, амортизаторы различной конструкции и связующие элементы. На тележках электровозов применяют двойное рессорное подвешивание.
На современных электровозах применяют, как правило, индивидуальный привод. При этом различают 2 способа подвески тяговых электродвигателей – опорно-осевую и рамную.
При опорно-осевой подвеске остов тягового электродвигателя с одной стороны опирается на ось колесной пары с помощью двух моторно-осевых подшипников, а с другой – подвешен на поперечную балку рамы тележки с помощью пружинного устройства.
Опорно-осевая подвеска обеспечивает надежную работу зубчатого сцепления, но вредно воздействует на путь, так как электродвигатель подрессорен только наполовину.
На локомотивах с конструкционными скоростями 130 км\ч и выше обычно применятрамную подвеску тяговых электродвигателей. Такая подвеска позволяет снизить динамические силы, действующие на тяговые двигатели, особенно при прохождении колесной пары через неровности пути, а также облегчает доступ к двигателям для осмотра.
К электрическому подвижному составу относятся электровозы и электропоезда. В зависимости от рода применяемого тока различают электроподвижной состав постоянного (рис. 12.1) и переменного (рис. 12.2) тока, также двойного питания.
Основные данные об электроподвижном составе отечественных железных дорог приведены в табл. 12.1 и 12.2.
Электрический подвижной состав включает в себя механическую часть, пневматическое и электрическое оборудование.
К механической части относятся кузов и тележки (экипажная часть).
Электрическое оборудование — это тяговые электродвигатели, аппараты управления и устройства защиты, токоприемники, вспомогательные электрические машины, аккумуляторная батарея, а на электровозах и электропоездах переменного тока и двойного питания — также тяговый трансформатор и преобразователи тока (выпрямители). Расположение оборудования на электровозе ВЛ10 приведено на рис. 12.3.
Кузов электровоза служит для размещения в нем кабины машиниста, электрических машин и аппаратов. Каркас кузова выполняют из металла, его наружная обшивка обычно состоит из стальных
Постоянный и переменный
Грузовые и пассажирские
Сцепная (полная) масса, т
Длина по осям автосцепки, мм
ЭР1, ЭР2, ЭР12, ЭР2Р, ЭТ2, ЭД2Т
Число мест для сидения
* Вагоны: М — моторный, П — прицепной, Пг — прицепной головной, Мг — моторный головной.
** Длина двух секций.
*** При 12-вагонном исполнении длина вагона равна 21,6 м.
листов, а кабина машиниста имеет также внутреннюю обшивку с тепло- и звукоизоляцией.
У четырех- и шестиосных электровозов кабины машиниста расположены с обеих сторон кузова, а у двухсекционных — на одном конце каждой секции.
1 — пульт управления; 2 — кресло машиниста; 3 — быстродействующий выключатель; 4, 5 — балки индуктивных шунтов и резисторов; 6, 8 — блоки пусковых резисторов и ослабления возбуждения; 7 — токоприемник; 9 — мотор-вентилятор; 10 — мотор-компрессор; 11 — кузов второй секции электровоза; 12 — тяговый электродвигатель; 13 — колесная пара
В кабине машиниста монтируют аппараты управления, контрольно-измерительные приборы и тормозные краны. В средней части кузова установлена высоковольтная камера с электрической аппаратурой силовых цепей. Вспомогательные машины — мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы, генераторы тока управления — расположены между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или переходами из секции в секцию (см. рис. 12.3).
Рама кузова опирается на тележки через специальные опорные устройства.
Тележка электровоза (рис. 12.4) состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования. К тележкам крепят тяговые электродвигатели. У электровозов с несочлененными тележками тяговые усилия передаются упряжными приборами (автосцепками), расположенными на раме кузова.
Рама тележки представляет собой конструкцию, состоящую из двух продольных балок — боковин и соединяющих их поперечных балок. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и через рессорное подвешивание передает ее на колесные пары. Рама тележки, передающая также тяговые и тормозные усилия, должна обладать высокой прочностью.
Колесные пары воспринимают вес электровоза, на них передается крутящий момент тяговых электродвигателей. Кроме того, на колеса воздействуют удары от неровностей пути. Поэтому качеству изготовления колесных пар и содержанию их в исправном состоянии уделяют особое внимание. Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бан-
Рис. 12.4. Тележка электровоза ВЛ80 К :
1 — колесная пара; 2 — листовая рессора; 3 — винтовая пружина; 4 — боковина рамы тележки; 5 — кронштейн
I — букса; 2 — бандаж; 3 — венец зубчатого колеса; 4 — центр зубчатого колеса;
5 — колесный центр; 6 — ось дажами (или безбандажных для цельнокатаных колес) и зубчатых колес тяговой передачи (рис. 12.5). Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые опираются буксы с роликовыми подшипниками.
Рессорное подвешивание является промежуточным звеном между рамой тележки и буксами. Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и равномерного распределения нагрузки между колесными парами. Основные элементы рессорного подвешивания таковы: листовые рессоры, пружины, балансиры, амортизаторы различной конструкции и связующие элементы. Чтобы повысить эффективность рессорного подвешивания, в него вводят резиновые элементы, гасящие небольшие толчки и колебания.
На современных электровозах применяют, как правило, индивидуальный привод. При этом различают два вида подвески тяговых электродвигателей — опорно-осевую и рамную.
При опорно-осевой подвеске одна сторона остова тягового электродвигателя опирается на ось колесной пары с помощью двух моторно-осевых подшипников, а другая подвешена к поперечной балке рамы тележки с помощью пружинного устройства. Передача тягового усилия осуществляется через зубчатое зацепление.
При рамной подвеске двигатель расположен над осью колесной пары и прикреплен к раме тележки.
Такая подвеска позволяет уменьшить динамические силы, действующие на тяговые двигатели, особенно при прохождении колесной пары через неровности пути, а также облегчает доступ к двигателям для осмотра. В то же время при рамной подвеске усложняется передача тягового усилия от вала двигателя к колесной паре, так как необходимы специальные шарнирные или упругие элементы, компенсирующие перемещения колесной пары относительно рамы тележки.
В качестве тяговых электродвигателей на электровозах постоянного тока применяют в основном двигатели с последовательным возбуждением. Они рассчитаны на номинальное напряжение 1500 В.
Скорость движения электровоза постоянного тока можно регулировать изменением напряжения, подаваемого на тяговые двигатели, или соотношения тока якоря и тока возбуждения.
Напряжение варьируют включением последовательно с тяговыми электродвигателями резисторов и перегруппировкой тяговых электродвигателей. При перегруппировке двигателей их соединяют друг с другом последовательно, последовательно-параллельно или параллельно.
В последние годы выполнены работы по осуществлению импульсного регулирования напряжения с использованием управляемых полупроводниковых вентилей — тиристоров.
Основными аппаратами управления электровозом являются контроллеры машиниста, устанавливаемые в каждой кабине управления.
Контроллер непосредственно не связан с силовой цепью электровоза. Все переключения в силовой цепи осуществляются приборами, имеющими пневматические или электромагнитные приводы, связанные низковольтными электрическими цепями с контроллером.
Такая система позволяет управлять с одного поста несколькими локомотивами и исключает попадание высокого напряжения на аппараты управления. Включение и выключение вспомогательных машин, получающих питание от контактной сети, производится кнопками и тумблерами, установленными на панели в кабине машиниста.
Устройства защиты от перегрузок и коротких замыканий цепи тяговых электродвигателей представлены быстродействующим выключателем, дифференциальным реле и реле перегрузки.
Токоприемник соединяет силовую цепь электровоза с контактным проводом. Электровозы имеют по два токоприемника, при движении в нормальных условиях работает один из них. В некоторых случаях, например при разгоне с тяжелым составом или при гололеде, поднимают одновременно оба токоприемника.
К вспомогательным электрическим машинам электровоза относятся мотор-вентиляторы, мотор-компрессоры, мотор-генераторы и генераторы тока управления.
Мотор-вентилятор служит для воздушного охлаждения пусковых резисторов и тяговых электродвигателей, что способствует более полному использованию их мощности.
Мотор-компрессор питает тормозную систему поезда и пневматические устройства электровоза сжатым воздухом.
Мотор-генератор применяют на электровозах с рекуперативным торможением для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей при их работе в режиме рекуперации.
Генератор тока управления предназначен для питания цепей управления, наружного и внутреннего освещения и заряда аккумуляторной батареи, являющейся резервным источником питания тех же цепей.
Вспомогательные машины электровоза приводятся в действие от контактной сети.
Трансформаторы выполняют с интенсивным циркуляционным масловоздушным охлаждением.
В качестве выпрямителей обычно применяют полупроводниковые (кремниевые) вентили — диоды (рис. 12.6, а), а в последнее время — также управляемые кремниевые вентили — тиристоры (рис. 12.6, б), которые позволяют отказаться от механических коммутирующих аппаратов.
Скорость электровоза переменного тока регулируют изменением напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям, путем подключения их к различным выводам вторичной обмотки трансформатора или выводам автотрансформаторной обмотки. При таком способе регулирования отсутствует необходимость в использовании пусковых реостатов и перегруппировке двигателей. На электровозах переменного тока тяговые электродвигатели все время соединены друг с другом параллельно. Это улучшает тяговые свойства электровоза и упрощает электрические цепи.
Электровозы переменного тока помимо вспомогательного оборудования, применяемого на электровозах постоянного тока, оснащены мотор-насосами, обеспечивающими циркуляцию масла, которое охлаждает трансформатор, и мотор-вентилятором для охлаждения трансформатора и выпрямителя.
В качестве вспомогательных машин на электровозах переменного тока чаще всего применяют трехфазные асинхронные электродвигатели. Трехфазный ток получают из однофазного с помощью преобразователей, называемых расщепителями фаз.
Расположение оборудования в кузове электровоза переменного тока показано на рис. 12.7.
В ряде случаев целесообразно применение электровозов двойного питания, у которых возможно переключение электрического оборудования для работы на участках постоянного и переменного тока. Двойное питание предусмотрено на электровозах ВЛ82 и ВЛ82 М .
а — диод; б — управляемый вентиль (тиристор); 1 — наконечник; 2 — гибкий внешний вывод; 3 — соединительная втулка; 4 — изолятор; 5 — крышка корпуса; 6 — внутренний гибкий вывод; 7 — пластина монокристаллического кремния; 8 — медный корпус; 9 — соединительный стержень корпуса; 10 — вывод управляющего электрода
1 — пульт управления; 2 — кабина машиниста; 3 — токоприемник; 4 — аппараты управления; 5, 7 — выпрямительные установки; 6 — трансформатор с переключателем ступеней; 8 — блок системы охлаждения; 9 — распределительный щит; 10 — мотор-компрессор; 11 — межсекционное соединение
Механическая часть вагона состоит из кузова, тележек, сцепных приборов и тормозного оборудования. Сцепные приборы размещают на раме кузова. На моторных вагонах электропоездов обычно устанавливают по четыре тяговых электродвигателя с рамной подвеской. В отличие от электровозных тяговые электродвигатели моторных вагонов имеют вентилятор, расположенный на валу якоря.
Электрическое оборудование электропоездов в основном аналогично оборудованию электровозов. Чтобы увеличить площадь для перевозки пассажиров, его размещают под кузовом и частично на крыше вагона. Управляют электропоездом с помощью контроллера из кабины машиниста. Принцип управления тяговыми электродвигателями тот же, что и на электровозе, однако в электропоездах предусматривают устройство автоматического пуска, в котором специальное реле ускорения обеспечивает постепенное выключение пусковых резисторов или переключение выводов вторичной обмотки трансформатора одновременно с поддержанием заданного пускового тока.
В последние годы в России проводится разработка нового элект-роподвижного состава, отвечающего современным требованиям.
С 1994 г. на ряде железных дорог, электрифицированных на постоянном токе, эксплуатируются пригородные поезда производства Демиховского (ЭД2Т) и Торжокского (ЭТ2) вагоностроительных заводов, а с 1996 г. — электропоезда переменного тока ЭД9Т.
На Новочеркасском электровозостроительном заводе в 2000-х гг. начат выпуск новых электровозов серий ЭП1, ЭП2, ЭП100 и ЭП300.
Проводятся научно-исследовательские работы по созданию электропоездов нового поколения с применением асинхронных тяговых электродвигателей и импульсным регулированием скоростного движения.
Общий курс железных дорог
Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200
Механическая часть (рис. 19.3) состоит из рамы 2 с кабиной (кабинами), ходовой части 8, рессорного подвешивания 4, тяговой передачи 7, тормозной системы 9, песочной системы 6, буферно-сцепного устройства 1. У аккумуляторных электровозов имеется также батарейный ящик и устройства для перекатывания его.
Рис. 19.3 .Общий вид аккумуляторного электровоза и расположение механического оборудования
К ходовой части относятся колесные пары и буксы. Колесная пара, или полускат, состоит из оси, колесных центров, бандажей и зубчатого колеса. Колесный центр насаживают на ось с усилием 600 – 700 кН. На обод колесного центра горячей посадкой надевают бандаж. Буксы 3 направляются челюстями 5. В буксе помещаются два роликовых конических подшипника.
Рессорное подвешивание предназначено для смягчения ударов при движении электровоза, а также для равномерного распределения нагрузки на колеса при неровном пути. Существует три системы подвешивания: индивидуальная, балансирная и коромысловая. При индивидуальной подвеске (рис. 19.4, а, б) рессора опирается обоими концами на раму и работает самостоятельно. Применяется на тихоходных электровозах ввиду ограниченности хода рессоры. При балансирной подвеске в случае перегрузки одной из рессор нагрузка на колеса выравнивается посредством поперечных (рис. 19.4, д) или продольных (рис. 19.4, в) балансиров. Коромысловая подвеска (рис. 19.4, г) дает наиболее мягкое подвешивание.
П
Рис. 19.4. Схема рессорных подвесок
рименяют рессоры листовые, спиральные и резиновые. Листовые рессоры (рис. 19.4, а) обладают хорошей демпфирующей способностью, однако неконструктивны и имеют значительное начальное сопротивление трению, создающее большую зону нечувствительности. Спиральные рессоры (рис. 19.4, г) очень конструктивны, имеют нулевое начальное сопротивление, высокий срок службы, технологичны в изготовлении. Недостатки: отсутствие демпфирования колебаний и легкость входа в резонанс. Для гашения колебаний параллельно рессоре подключают демпфер (устройство, рассеивающее энергию колебаний), который может быть гидравлическим, фрикционным или резиновым. В зарубежной практике применяются резиновые рессоры (рис. 19.4, б). Их достоинства: отсутствие трения буксы о раму, хорошие демпфирующие качества, конструктивная простота и технологичность, способность гасить колебания в любом направлении. Недостаток: малая осадка, т. е. применимость только при очень хорошем качестве рельсовых путей. Наиболее перспективны рессоры спиральные.
Тяговая передача служит для передачи вращения от двигателя к ведущей оси. Ее выполняют в виде редукторноосевой схемы с параллельным (рис. 19.5, а) или перпендикулярным (рис. 19.5, б) расположением двигателя. Редуктор 3 с одной стороны опирается через осевые подшипники 2 на ведущую ось 1, а с другой – подвешен с помощью пружин 4 к раме 5. При колебаниях оси 1редуктор с двигателем имеет возможность качаться без нарушения зацепления.
С
Рис. 19.5. Схемы тяговой передачи и подвески двигателей
овершенная тормозная система должна иметь три независимых вида тормозов: колодочный тормоз с ручным и механизированным приводами, электродинамическое торможение тяговыми двигателями и рельсовый электромагнитный тормоз.
Колодочные тормоза могут быть с ручным, пневматическим и гидравлическим приводами. Из-за необходимости длительного затормаживания на стоянках ручной привод обязателен для всех типов рудничных локомотивов. Пневмо- или гидроприводы являются рабочими и дублируют ручной привод. Ручной привод тормоза (рис. 19.6, а) состоит из системы тяг, рычагов и маховика 1, расположенного в кабине машиниста. Зазор между колодками и бандажом регулируется винтовыми стяжками 2. Пневмопривод тормоза может быть прямого (рис. 19.6, б) и непрямого действия. На отечественных электровозах применяется первая система. Пневмопривод значительно облегчает управление, уменьшает время срабатывания тормоза, создает возможность снабжения пневмоэнергией ряда вспомогательных устройств. Достоинства гидропривода (рис. 19.6, в): небольшие размеры, сравнительно невысокая стоимость, малое время срабатывания.
Рельсовый электромагнитный (магниторельсовый) тормоз – это электромагнит (рис. 19.7, а), возбуждаемый током, проходящим по обмотке намагничивающей катушки 2 (рис. 19.7, б), установленной на сердечнике 3 магнитопровода, образуемого сердечником 3, двумя полюсами 4, 5 и сменными полозьями 6. Замыкающей частью электромагнита служит головка рельса 1. Для обеспечения надежного включения тормоза зазор между полозьями и головкой рельса должен быть не более 8 – 10 мм. Тормозная сила, создаваемая трением между полозьями и рельсами,
г
Рис. 19.6. Приводы тормозной системы с колесно-колодочными тормозами
де (данные ДГИ) – коэффициент трения полозьев о рельсы; – суммарная сила примагничивания башмаков к рельсам (до 60 кН на 1 м суммарной длины полозьев).
Питание электромагнитов осуществляется от тяговых двигателей, переключенных на режим генераторного торможения, от тяговой сети или аккумуляторной батареи. Реализуемая тормозная сила не зависит от сцепного веса экипажа. Совместное включение магниторельсовых тормозов и тормозов, действующих на принципе использования силы сцепления колес, позволяет в 2 – 3 раза увеличить тормозную силу электровоза. Тормоз может иметь исполнение РВ.
Песочная система предназначена для подачи песка под колеса при их буксовании. Управление ею осуществляют системой тяг и рычагов. При наличии пневмоэнергии песок подают под колеса сжатым воздухом. Существующие песочные системы из-за быстрого увлажнения песка работают нестабильно.
Буферные устройства предназначены для смягчения толчков и ударов. Они могут быть жесткими (в виде массивной стальной отливки) и эластичными (с пружинами или резиновыми прокладками). При наличии автосцепок буферы не нужны, так как автосцепка работает и на сжатие и на растяжение.
Механическая часть (рис. 19.3) состоит из рамы 2 с кабиной (кабинами), ходовой части 8, рессорного подвешивания 4, тяговой передачи 7, тормозной системы 9, песочной системы 6, буферно-сцепного устройства 1. У аккумуляторных электровозов имеется также батарейный ящик и устройства для перекатывания его.
Рис. 19.3 .Общий вид аккумуляторного электровоза и расположение механического оборудования
К ходовой части относятся колесные пары и буксы. Колесная пара, или полускат, состоит из оси, колесных центров, бандажей и зубчатого колеса. Колесный центр насаживают на ось с усилием 600 – 700 кН. На обод колесного центра горячей посадкой надевают бандаж. Буксы 3 направляются челюстями 5. В буксе помещаются два роликовых конических подшипника.
Рессорное подвешивание предназначено для смягчения ударов при движении электровоза, а также для равномерного распределения нагрузки на колеса при неровном пути. Существует три системы подвешивания: индивидуальная, балансирная и коромысловая. При индивидуальной подвеске (рис. 19.4, а, б) рессора опирается обоими концами на раму и работает самостоятельно. Применяется на тихоходных электровозах ввиду ограниченности хода рессоры. При балансирной подвеске в случае перегрузки одной из рессор нагрузка на колеса выравнивается посредством поперечных (рис. 19.4, д) или продольных (рис. 19.4, в) балансиров. Коромысловая подвеска (рис. 19.4, г) дает наиболее мягкое подвешивание.
П
Рис. 19.4. Схема рессорных подвесок
рименяют рессоры листовые, спиральные и резиновые. Листовые рессоры (рис. 19.4, а) обладают хорошей демпфирующей способностью, однако неконструктивны и имеют значительное начальное сопротивление трению, создающее большую зону нечувствительности. Спиральные рессоры (рис. 19.4, г) очень конструктивны, имеют нулевое начальное сопротивление, высокий срок службы, технологичны в изготовлении. Недостатки: отсутствие демпфирования колебаний и легкость входа в резонанс. Для гашения колебаний параллельно рессоре подключают демпфер (устройство, рассеивающее энергию колебаний), который может быть гидравлическим, фрикционным или резиновым. В зарубежной практике применяются резиновые рессоры (рис. 19.4, б). Их достоинства: отсутствие трения буксы о раму, хорошие демпфирующие качества, конструктивная простота и технологичность, способность гасить колебания в любом направлении. Недостаток: малая осадка, т. е. применимость только при очень хорошем качестве рельсовых путей. Наиболее перспективны рессоры спиральные.
Тяговая передача служит для передачи вращения от двигателя к ведущей оси. Ее выполняют в виде редукторноосевой схемы с параллельным (рис. 19.5, а) или перпендикулярным (рис. 19.5, б) расположением двигателя. Редуктор 3 с одной стороны опирается через осевые подшипники 2 на ведущую ось 1, а с другой – подвешен с помощью пружин 4 к раме 5. При колебаниях оси 1редуктор с двигателем имеет возможность качаться без нарушения зацепления.
С
Рис. 19.5. Схемы тяговой передачи и подвески двигателей
овершенная тормозная система должна иметь три независимых вида тормозов: колодочный тормоз с ручным и механизированным приводами, электродинамическое торможение тяговыми двигателями и рельсовый электромагнитный тормоз.
Колодочные тормоза могут быть с ручным, пневматическим и гидравлическим приводами. Из-за необходимости длительного затормаживания на стоянках ручной привод обязателен для всех типов рудничных локомотивов. Пневмо- или гидроприводы являются рабочими и дублируют ручной привод. Ручной привод тормоза (рис. 19.6, а) состоит из системы тяг, рычагов и маховика 1, расположенного в кабине машиниста. Зазор между колодками и бандажом регулируется винтовыми стяжками 2. Пневмопривод тормоза может быть прямого (рис. 19.6, б) и непрямого действия. На отечественных электровозах применяется первая система. Пневмопривод значительно облегчает управление, уменьшает время срабатывания тормоза, создает возможность снабжения пневмоэнергией ряда вспомогательных устройств. Достоинства гидропривода (рис. 19.6, в): небольшие размеры, сравнительно невысокая стоимость, малое время срабатывания.
Рельсовый электромагнитный (магниторельсовый) тормоз – это электромагнит (рис. 19.7, а), возбуждаемый током, проходящим по обмотке намагничивающей катушки 2 (рис. 19.7, б), установленной на сердечнике 3 магнитопровода, образуемого сердечником 3, двумя полюсами 4, 5 и сменными полозьями 6. Замыкающей частью электромагнита служит головка рельса 1. Для обеспечения надежного включения тормоза зазор между полозьями и головкой рельса должен быть не более 8 – 10 мм. Тормозная сила, создаваемая трением между полозьями и рельсами,
г
Рис. 19.6. Приводы тормозной системы с колесно-колодочными тормозами
де (данные ДГИ) – коэффициент трения полозьев о рельсы; – суммарная сила примагничивания башмаков к рельсам (до 60 кН на 1 м суммарной длины полозьев).
Питание электромагнитов осуществляется от тяговых двигателей, переключенных на режим генераторного торможения, от тяговой сети или аккумуляторной батареи. Реализуемая тормозная сила не зависит от сцепного веса экипажа. Совместное включение магниторельсовых тормозов и тормозов, действующих на принципе использования силы сцепления колес, позволяет в 2 – 3 раза увеличить тормозную силу электровоза. Тормоз может иметь исполнение РВ.
Песочная система предназначена для подачи песка под колеса при их буксовании. Управление ею осуществляют системой тяг и рычагов. При наличии пневмоэнергии песок подают под колеса сжатым воздухом. Существующие песочные системы из-за быстрого увлажнения песка работают нестабильно.
Буферные устройства предназначены для смягчения толчков и ударов. Они могут быть жесткими (в виде массивной стальной отливки) и эластичными (с пружинами или резиновыми прокладками). При наличии автосцепок буферы не нужны, так как автосцепка работает и на сжатие и на растяжение.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Читайте также: