Рамы тепловозов - статьи | ООО "ЛокомотивСтройСервис" 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.

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