генераторами, принципиально не отличающаяся от тепловозной. Привод вспомогательных машин и механизмов - электрический постоянного тока. Вспомогательный дизель мощностью 220 кВт приводит пусковой (маневровый) генератор и вспомогательный генератор, служащий для питания вспомогательных электрических машин при неработающей основной ГТУ. После пуска ГТУ вспомогательный дизель останавливают.

Для ускорения накопления опыта эксплуатации ГТУ на железнодорожном транспорте в 1964 г. на базе пассажирского тепловоза ТЭП60 построено два пассажирских газотурбовоза ГП1. На газотурбовозе ГП1 использована силовая установка (двигатель ГТ-3,5 и тяговые генераторы) газотурбовоза Г1, а тележки и тяговые электродвигатели тепловоза ТЭП60. Привод вспомогательных агрегатов - механический от постоянно работающего вспомогательного дизеля мощностью 220 кВт, который одновременно служит для пуска ГТУ, маневровой работы и одиночного следования локомотива.

Эксплуатация газотурбовоза Г1 показала, что при массе поезда 2500-2800 т с учетом стоянок с работающей ГТУ, не превышающих 1,5 ч за поездку, расход условного топлива составил 80- 95 кг на 10* ткм брутто, что в 1,8-2,2 раза больше расхода топлива тепловозом ТЭЗ. Однако необходимо учитывать, что ГТУ первых отечественных газотурбовозов устойчиво работают на газотурбинном топливе с содержанием серы до 3%.

Коломенским тепловозостроительным заводом разработан проект пассажирского односекционного газотурбовоза с двухвальной ГТУ мощностью 4400 кВт и механической передачей. Для пуска ГТУ одиночного следования локомотива и привода вспомогательных агрегатов на газотурбовозе предусмотрен постоянно работающий вспомогательный дизель 1Д12-400. Разработан также технический проект восьмиосного газотурбовоза мощностью 5900 кВт с трехвальной ГТУ и электрической передачей. Расчетный КПД локомотива составляет 22,7%.

Простота конструкции, небольшие габаритные размеры и малая масса, приходящаяся на единицу мощности, локомотивных ГТУ имеют существенное значение при разработке высокоскоростных пассажирских локомотивов.

В результате технико-экономических исследований выполненных различными организациями, доказана перспективность газотурбинной тяги. Применение ГТУ на локомотивах позволит:

резко повысить секционную мощность локомотивов;

существенно упростить конструкцию, уменьшить ее стоимость, а также стоимость ремонта и эксплуатации локомотивов;

применить передачи мощности простейших типов: механиче- скую и электрическую переменного тока без преобразования частоты;

использовать для тяги поездов низкосортное жидкое топливо; сократить потребность в смазочных материалах.

ГЛАВА II ГЛАВНЫЕ РАМЫ И КУЗОВА

§ 7. ТИПЫ РАМ И КУЗОВОВ

Конструкция главной рамы и кузова локомотива определяется компоновкой оборудования, способом восприятия и передачи нагрузки, производственно-технологическими условиями изготовления, родом службы локомотива.

По способу восприятия и передачи нагрузок принято, различать кузова двух типов - несущие и ненесущие. К ненесущим относят кузова, которые не воспринимают основных внешних нагрузок. Эту функцию выполняет главная несущая рама локомотива. Кузов несущего типа воспринимает и передает нагрузки совместно с главной рамой, которая имеет меньшую массу, так как ее выполняют не такой мощной, как у локомотива с ненесущим кузовом. При одинаковой несущей способности локомотив с несущим кузовом имеет меньшую массу металлоконструкций, чем локомотив с ненесущим кузовом. Так, масса современных локомотивов, приходящаяся на 1 м длины ненесущего кузова с рамой, составляет 1,1-1,25, а несущего с рамой -0,86-1,0 т/м.

На локомотивах применяют кузова закрытого (вагонного) и капотного типа. В СССР кузова закрытого типа используют преимущественно на магистральных локомотивах, капотные кузова на маневровых. Это разделение вызвано тем, что кузова вагонного типа обладают меньшим аэродинамическим сопротивлением. Их боковые стенки размещают с учетом максимального использования ширины подвижного состава. Это позволяет защитить обслуживающий персонал от воздействия внешней среды при выполнении работ по обслуживанию агрегатов во время движения локомотива. Маневровые локомотивы имеют одну кабину машиниста. Капотный кузов при этом позволяет обеспечить лучший обзор из кабины во всех направлениях. Он технологичнее в изготовлении, чем кузов вагонного типа. Его легко снимать с рамы при необходимости демонтажа агрегатов локомотива и во время ремонта.

§ 8. КОНСТРУКЦИЯ ГЛАВНЫХ НЕСУЩИХ РАМ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Главные несущие рамы воспринимают и передают вертикальные тяговые, тормозные и инерционные силы на тележки (оси) и на ударно-тяговые приборы.

Основными элементами главных несущих рам являются две продольные балки и поперечные крепления. Если эти балки расположены вблизи продольной оси симметрии рамы, они носят название хребтовых балок. Элементы рамы соединяют сваркой или клепкой. Расположение продольных балок и поперечных креплений обусловлено компоновкой оборудования локомотива на раме, способом передачи вертикальных и горизонтальных усилий на тележки и ударно-тяговые приборы.

При проектировании рамы стремятся обеспечить максимальную прочность и жесткость ее, минимальную металлоемкость, технологичность, удобство компоновки оборудования, надежность. Практически нельзя добиться максимального удовлетворения одного из этих показателей, не ухудшив другие. Например, уменьшение металлоемкости конструкции связано с опасностью снижения ее несущей способности. Компромиссные решения следует искать на основе технико-экономического анализа. Наиболее приемлемым при этом будет считаться то конструктивное решение, которое может дать наибольший экономический эффект.

Несмотря на разнообразие конструкций главных несущих рам, можно выделить несколько общих закономерностей при их проектировании, которые могут послужить гарантией перечисленных выше показателей. Так, при выборе расстояния между двумя продольными балками следует принимать во внимание то, что они являются основными несущими элементами рамы. Поэтому места приложения наибольших сил к раме должны быть расположены по возможности ближе к этим балкам. Наибольшие силы могут возникать в местах крепления дизель-генератора и гидропередачи, опор рамы на тележки, ударно-тяговых прибо-

)ов и других узлов, передающих тяговые и тормозные силы.

Теречень основных сил, которые учитывают при проектировании рамы, приведен в § 11.

У современных локомотивов (исключение составляют маломощные бестележечные локомотивы) линия действия продольных тяговых сил, передаваемых через ударно-тяговые прибора, проходит ниже плоскости главной рамы. Поэтому автосцепки устанавливают на главной раме в стяжных ящиках с некоторым эксцентриситетом относительно центра тяжести поперечного сечения рамы. Увеличение этого эксцентриситета отрицательно сказывается на прочности рамы, так как приводит к увеличению изгибающего момента в ее сечениях при действии продольных сил. Для преодоления этих трудностей на электровозах ВЛ8 и ВЛЮ ударно-тяговые приборы расположены на рамах тележек, на электровозах ВЛ60 и ВЛ80 продольные балки главных рам разнесены в поперечном направлении на максимальное расстояние (рамы охватывающего типа). Это позволило увеличить их строительную высоту и опустить их ниже, уменьшив тем самым эксцентриситет приложения продольной нагрузки и увеличив жесткость рамы. 22

Рис. 16. Поперечные сечения хребтовых балок:

а - ТЭЗ; б - ВЛ22"; в - ВЛ60 и ВЛ80

Расположение продольных балок главных несущих рам над тележками вызвано лимитированием их высоты (до 500 мм), а следовательно, ограничениями их несущей способности. Увеличение высоты балок в этом случае приводит, во-первых, к повышению центра масс оборудования, расположенного на раме, что ухудшает динамические качества локомотива и условия вписывания

в габарит, во-вторых, к увеличению эксцентриситета приложения продольных сил, о котором речь шла выше.

Продольные балки главных несущих рам современных локомотивов выполняют из проката. Например, хребтовые балки рам тепловозов ТЭЗ, ТЭМ2 и 2ТЭ10В (рис. 16, а) представляют собой двутавры, горизонтальные полки которых усилены приваренными к ним стальными листами. Продольные балки рамы электровоза ВЛ22" выполнены из двух швеллеров (рис. 16, б), связанных верхним и нижним поясом из листовой стали. Каждая продольная балка рам электровозов В Л60 и ВЛ80 представляет собой вертикальный лист с приваренными к нему двумя швеллерами (рис. 16, б).

Главная рама тепловоза ТГМ23 (рис. 17). Ее основой служат две боковины 4 в виде вертикальных листов толщиной 25 мм. В листах имеются три выреза для букс колесных пар и один для отбойного вала. Буксовые вырезы скреплены подбуксовыми струнками 3.

Вертикальные листы связаны передним 7 и задним 20 стяжным ящиком, а также поперечными креплениями. Стяжные ящики состоят из буферных листов толщиной 25 мм, горизонтальных и вертикальных листов для крепления фрикционного аппарата автосцепки.

К поперечным креплениям относятся три корытообразных крепления 9, 13, 16 буксовых вырезов и горизонтальные листовые крепления 8, 10, 11, 14, 18. Горизонтальные крепления связывают боковины в нижней части со стяжными ящиками и корытообразными креплениями. В верхней части боковины скрепляют съемными деталями - сварной опорой топливного бака и чугунной опорой дизеля. С внутренней стороны боковин, над вторым буксовым вырезом, приварены усиливающие накладки.

Рама тепловоза сверху по всей длине имеет настил 17 из ромбической рифленой стали. По обе стороны от боковин расположены боковые площадки, которые крепят к боковинам кронштейнами. По бокам снаружи верхнего настила и кронштейнов рама укреплена обводными листами 1. Между передними и задними частями этих листов, загнутых внутрь в поперечном направлении, и буферными листами вварены лестницы 21.

>.2 »

с £ 5 I 2.»=

й °

2 «

к се

н 15

о о ч с

а о 5.

QJ «

я I -с о

« £ I £ -S

с . I

о д о

О."

о Д«

Г) г Я

Вид А , \ Ч - 5

ГТ-ТГ 1Щ[

. 5 7

Рис. 18. Главная рама тепловоза 2ТЭ10В: / - опора для подъема тепловоза; 2 - шкворень; 3 - шаровая опора; 4 - хребтовая балка; 5 - обносной пояс; 6 - стяжной ящнк; 7 - лобовой лист; & - отсеки для аккумуляторных батарей; 9 - горизонтальный лист; 10 - поперечная перегородка; - кондуиты; 12 - поперечный кронштейн

Для установки гидропередачи внутри рамы имеются три опоры одна 19 в виде листа, приваренного к вертикальному листу зад" него стяжного ящика, и две 15 в виде кронштейнов, приваренных к боковинам между вторым и третьим буксовым вырезами. Два кронштейна 12 предназначены для крепления реверсрежимного редуктора.

По сторонам буксовых вырезов к боковинам прикреплены при-зонными болтами буксовые направляющие 2 из стали 25Л-П, к плоскостям которых крепят накладки из высокомарганцовистой стали Г13Л.

Главная рама тепловоза 2ТЭ10В (рис. 18) сварена из стального проката. Хребтовые балки 4 выполнены из двутаврового проката № 45а, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами (18x340 мм) и соединены между собой поперечными перегородками 10 из листа толщиной 10-12 мм. Торцы хребтовых балок приварены к лобовым листам 7, а литые стяжные ящики 6 приклепаны к концам балок снизу.

Хребтовые балки связаны между собой также и горизонтальными листами 9, приваренными к усиливающим полосам сверху