12 октября 2017г.  В пятом номере за 2017 г. Вестника БГТУ входящего в перечень ВАК РФ опубликована  статья на тему:«Модернизация ходовых частей тепловоза ТЭП60» авторов Сливинского Е.В. и Киселёва В.И. В настоящее время на отечественном железнодорожном транспорте широко применяются различные по конструкции магистральные  грузовые и пассажирские тепловозы снабжённые трёхосными бесчелюстными тележками. Так, например,  тележка используемая на тепловозе ТЭ116 состоит  из рамы, на которой навешены колёсно-моторные блоки снабжённые буксами, которые при помощи поводков соединены с упомянутой рамой. Поводок изготовлен из стали 40 путем штамповки и в средней частит он имеет высоту 50 мм и ширину 90 мм. Одинарный аморти­затор поводка представляет собой валик  с трапециевидными поса­дочными концами. Между наружной стальной втулкой амортизатора  и средней частью валика запрессована резиновая втулка , которая после запрессовки имеет толщину 7 мм. Свойства резины амортизато­ра характеризуются маркой 7842 тип V, гр. МС ТУ38.105.376— 72, твердость резины 60 — 70 единиц по Шору. После формирования амортизатор выдерживают в течение трех недель при температуре 20 — 30° С без света, затем поверхность наружной стальной втулки обрабатывают окончательно по диаметру 84П1₃ и торцом. При про­верке в центрах допускается биение наружной поверхности втулки амортизатора по диаметру 84 мм до 0,1  мм,  конусность и овальность этой поверхности должны  находиться в пределах поля допуска.

      Поводок буксы имеет четыре торцовых амортизатора, каждый из которых соединен с ним четырьмя штифтами диаметром 6 мм. Тор­цовые амортизаторы, собранные на поводке, сжимаются на 3 мм каж­дый разъемными упорными кольцами, которые закладывают в соответ­ствующие проточки валика амортизатора и фиксируют по отношению к наружной шайбе амортизатора приваркой каждого полукольца в трех точках. Собранный поводок трапециевидными концами валика одинарного амортизатора вставляют в соответствующие гнезда осе­вой буксы, а трапециевидными концами валика двойного амортиза­тора — в гнезда скоб поводка рамы тележки, после чего поводок от­носительно рамы тележки и буксы фиксируют четырьмя болтами М20.

     Анализ  конструкции тележки тепловоза ТЭП60, несмотря на её эффективность использования так же имеет ряд существенных недостатков, а именно: поводки букс имеют недостаточную надёжность по причине наличия в них упругих элементов с низким сроком службы; колёсные пары не могут при входе тепловоза в кривую пути располагаться радиально относительно центра траектории кривой, что способствует повышенному износу гребней колёс; при движении тепловоза по прямому участку пути плавность хода его недостаточно высока за счёт виляния колёсных пар причём такой недостаток характерен для всех известных тепловозов имеющих трёхосные бесчелюстные тележки; сложность конструкции тележки за счёт использования рессорного подвешивания выполненного в виде винтовых пружин сжатия неспособных в автоматическом режиме изменять свою жёсткость и тем самым эффективно гасить динамические составляющие колебаний подпрыгивания.

    Учитывая вышеизложенное в СКБ ЕГУ им. И. А. Бунина в течении ряда лет проводится бюджетная НИР  на тему «Динамика, прочность и надёжность транспортных, сельскохозяйственных, строительно-дорожных машин и промышленного оборудования, применительно к Чернозёмному региону РФ»,  и одним из её разделов, является разработка, направленная на упрощение конструкции и повышение эффективности ходовых частей пассажирских тепловозов. По результатам проведенного анализа библиографических и патентных источников разработано перспективная ходовая часть тепловоза ТЭП60, которая признана  изобретением RU2543125.

  Работает тележка локомотива следующим образом. Перед тем как раму 1 тележки в процессе её сборки устанавливают на буксы 4, поводки 5 расположены к горизонту под углом α, например, так, как это показано пунктиром на рис. И как только последние соединят с буксами, они под действием собственного веса рамы 1 и собственного веса кузова локомотива (на рис. он не показан) займут положение такое, как это показано на рис.  Предположим теперь, что локомотив находится в движении и под действием неровности пути происходят вертикальные его перемещения по стрелке А.    

Такие перемещения обеспечат поворот на некоторый угол поводков 5, например, по стрелкам В. Такой угловой поворот поводков 5 за счет жесткой их связи с пустотелым упругим стержнем 6 закрутит и его на некоторый угол за счет того, что он закреплен с помощью шлицев 9 в подвижной опоре 10, при этом его рабочая длина равна l. После исчезновения указанной нагрузки, описанные конструкционные элементы возвращаются в исходное положение, такое как это показано на рис. за счет упругих свойств пустотелого упругого стержня 6, демпфируя тем самым указанное динамическое воздействие. Теперь рассмотрим случай, когда амплитуда колебаний, действующих по стрелке В, еще более возросла и тогда подвижная опора 10 за счет наличия длиноходовой резьбы 12 переместит последнюю в её направляющих 11 по стрелке С, при этом рабочая длина пустотелого упругого стержня 6 уменьшится до размера l₁, что позволит увеличить крутильную жесткость его и погасить эту динамическую составляющую. Такое влечение  жесткости подтверждается известной зависимостью:, ,

где d– диаметр упругого стержня, а  l – его длина. После исчезновения и этой нагрузки детали рессорного подвешивания займут вновь исходное положение такое, как это показано на рис. Долее описанные процессы могут повторяться неоднократно.

   Для автоматизации проведения расчётов по выбору материала и геометрических характеристик предложенной конструкции поводков для локомотивов различных моделей, имеющих бесчелюстные тележки, разработана программа для ЭВМ на языке Delphi, которая и апробирована на выше представленных расчётах.

 Для экономической оценки предложенного технического решения использована методика финансово-инвестиционного анализа и аудита при внедрении новой техники и  в качестве базового образца принята конструкция тележки для тепловоза ТЭП60 металлоёмкость которой снижается на примерно на 6%. Расчёты показали, что прибыль, которую получит предприятие от постановки на производство одной тележки тепловоза ТЭП60 с учётом использования в его конструкции перспективных поводков выполненных в виде  торсионов   составит в год 373,6 тыс.руб.

Результаты исследования рекомендуются как отечественным, так и зарубежным НИИ, конструкторским и производственным структурамлокомотивостроения,для дальнейшего изучения и доработки предложенной конструкции тележки   с целью возможного внедрения её в практику.