Повышение тягово-сцепных свойств локомотивов путем совершенствования экипажной части

Рассмотрен вопрос повышения тяговых свойств грузовых локомотивов в условиях Восточного полигона. В результате проведенного анализа выявлены конструктивные факторы, влияющие на сцепные свойства локомотивов и предложена расширенная классификация способов улучшения сцепных свойств путем выбора рациональных конструктивных решений экипажной части.

Установлено, что для унифицированных трехосных тележек отечественных грузовых тепловозов к факторам, ведущим к снижению коэффициента сцепления в эксплуатации, относятся значительная длина базы, несбалансированное рессорное подвешивание и недостаточная жесткость опор кузова на тележку при верхнем расположении шкворня, а для тележек электровозов с бесколлекторными тяговыми электродвигателями – жесткая связь ротора двигателя с колесной парой, ведущая к возникновению высоких динамических крутящих моментов. Предложено в качестве мер по модернизации тележек тепловозов применить сбалансированное пневмопружинное рессорное подвешивание и увеличить жесткость резинометаллических опор, а для перспективной унифицированной экипажной части тепловозов и электровозов – отказаться от размещения топливного бака под кузовом и применить двухосные тележки с опорно-рамным тяговым приводом с осевым редуктором, либо с опорно-осевым приводом агрегатного типа, имеющим упругую муфту, амортизирующую динамические нагрузки. Полученные результаты дают основания полагать, что данные меры позволят повысить эксплуатационный коэффициент сцепления с 0,27 до 0,3…0,33.

1. Зак В. В., Васильев И. П., Кулабухов А. С., Дмитриев С. А., Варфоломеев Р. С. Перспективный тепловоз для Восточного полигона // Локомотив. – 2018. – № 9 (741). – С. 33–35. EDN: XYBREL.

2. Фуфрянский Н. А., Нестрахов А. С., Долганов А. Н., Каменев Н. Н., Пахомов Э. А. Развитие локомотивной тяги / Под ред. Н. А. Фуфрянского и А. И. Бевзенко. – М.: Транспорт, 1982. – 303 с.

3. Яновский А. С. На заседании Объединенного ученого совета ОАО «РЖД» // Путь и путевое хозяйство. – 2021. – № 5. – С. 7–9. EDN: PHTDSQ.

4. Беляев А. И., Бунин Б. Б., Голубятников С. М. [и др.]. Повышение надежности экипажной части тепловозов: Монография / Под ред. Л. К. Добрынина. – М.: Транспорт, 1984. – 248 с.

5. Голубятников С. М., Сорочкин Э. М., Петров А. В., Спирягин И. К., Бурка М. Л., Кутепов С. А. Влияние конструкций и характеристик горизонтальных связей кузова с тележками на динамику тепловоза 2ТЭ121 в прямых, кривых и стрелочных переводах // Результаты испытаний тепловоза 2ТЭ121. Тр. ВНИТИ. – 1985. – Вып. 62. – С. 97–108.

6. Михальченко Г. С., Юршин А. С. Оценка износа колес грузового тепловоза с радиальной установкой колесных пар // Вестник БГТУ. – 2007. – № 2 (14). – С. 39–43. EDN: KWBKRT.

7. Kraft, К. Die Haftreibung. Elektrische Bahnen. 1968. Heft 6, pp. 142–150; Heft 7, pp. 161–170; Heft 8, pp. 190–198; Heft 9, pp. 214–219.

8. Измеров О. В., Литвинов А. Т., Акишин Е. П., Вербер Ф. Г., Лысак В. А., Авраменко В. С., Власов В. И., Кочергин В. В. Динамические нагрузки в тяговом приводе тепловоза 2ТЭ121 // Результаты испытаний тепловоза 2ТЭ121: Тр. ВНИТИ. – 1985. – Вып. 62. – С. 119–130.

9. Евстратов А. С. Экипажные части тепловозов. – М.: «Машиностроение», 1987. – 136 с.

10. Воробьев В. И., Антипин Д. Я., Копылов С. О., Измеров О. В., Шорохов С. Г., Маслов М. А., Ашуркова С. Н. Патент на полезную модель № 185449, Российская Федерация, СПК B61C 9/38 (2006.01). Устройство для крепления тягового электродвигателя локомотива к раме тележки / Опубл. 05.12.2018. Бюл. № 34. [Электронный ресурс]: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWU1/000/000/000/185/449/%D0%9F%D0%9C-00185449–00001/document.pdf. Доступ 25.01.2024.

11. Антипин Д. Я., Космодамианский А. С., Измеров О. В., Борзенков М. И., Маслов М. А., Новиков А. С., Самотканов А. В. Патент на полезную модель № 187685, Российская Федерация, СПК B61C 9/38 (2006.01). Устройство для крепления тяговых электродвигателей локомотива к раме двухосной тележки / Опубл. 14.03.2019. Бюл. № 8. [Электронный ресурс]: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWU1/000/000/000/187/685/%D0%9F%D0%9C-00187685–00001/document.pdf. Доступ 25.01.2024.

12. Иванов В. Н., Иванов В. В., Панов Н. И., Третьяков А. П. Конструкция и динамика тепловозов / Под ред. проф., д-ра техн. наук В. Н. Иванова. – 2-е изд., доп. – М.: Транспорт, 1974. – 336 с.

13. Бирюков И. В., Беляев А. И., Рыбников Е. К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. – М.: Транспорт, 1986. – 256 с.

14. Сергиенко П. Е., Остапенко В. М. Экспериментальные исследования тягового привода электровоза ВЛ84 // Электровозостроение. – 1982. – Т. 22. – С. 115–125.

15. Лысак В. А. Крутильные колебания колесных пар локомотивов, возникающие при боксовании // Исследование динамики локомотивов. Тр.ВНИТИ. – 1996. – Вып. 22. – С. 108–113.

16. Измеров О. В., Кошелев А. В., Чвала А. Н. Проблема воспроизводимости результатов натурных экспериментальных исследований трибологических свойств системы «колесо – рельс» в условиях глобализации рынка рельсовых транспортных средств // Мир транспорта и технологических машин. – 2011. – № 3 (34). – С. 28–34. EDN: OXSSXX.

17. Пневматическое рессорное подвешивание тепловозов: Монография. / Под общ. ред. С. М. Куценко. – Харьков: «Вища школа», 1978. – 97 с.

18. Пузанов В. А., Цейтлин Е. Л. Динамические качества рессорного подвешивания тепловоза 2ТЭ121 // Сб. «Результаты испытаний тепловоза 2ТЭ121» под ред. Л. К. Добрынина. Труды ВНИТИ. – 1985. – Вып. 62. – С. 117–118.

19. Филонов С. П., Литвинов А. Т., Добрынин Л. К., Колесин Ю. В. Характеристики и основные конструктивные решения тележек тепловоза 2ТЭ121 // Сб. «Результаты испытаний тепловоза 2ТЭ121» под ред. Л. К. Добрынина. Труды ВНИТИ. – 1985. – Вып. 62. – С. 49–60.

20. Космодамианский А. С., Воробьев В. И., Измеров О. В., Шевченко Д. Н., Расин Д. Ю. Двухслойные сферические резинометаллические шарниры и проблемы расчета их характеристик // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). – 2022. – Т. 81. – № 2. – С. 114–124. DOI: 10.21780/2223-9731-2022-81-2-114-124.

21. Воробьев В. И., Стриженок А. Г., Измеров О. В. Поиск новых конструктивных схем редукторного и безредукторного тягового привода локомотива с частичным обрессориванием масс // Вестник Брянского государственного технического университета. – 2016. – № 1 (49). – С. 16–21. DOI: 10.12737/18171.

22. Воробьев В. И., Злобин С. Н., Измеров О. В. [и др.] Применение классификаций для поиска новых технических решений: Монография. – Орёл: ОГУ имени И. С. Тургенева, 2022. – 189 с. ISBN: 978–5–9929–1173–2.

23. Воробьев В. И., Измеров О. В., Новиков В. Г., Вдовин А. В., Бондаренко Д. А., Новиков А. С., Воробьев Д. В. Патент на полезную модель № 164797, Российская Федерация, МПК B61C 9/48. Тяговый привод локомотива / Опубл. 20.09.2016, бюл. № 26. [Электронный ресурс]: https://new.fips.ru/Archive4/PAT/2016FULL/2016.09.20/DOC/RUNWU1/000/000/000/164/797/DOCUMENT.PDF. Доступ 25.01.2024.

24. Воробьев В. И., Антипин Д. Я., Космодамианский А. С., Измеров О. В., Маслов М. А., Копылов С. О. Патент на полезную модель № 189364, Российская Федерация, СПК В61С 15/08 (2013.01). Тяговый привод локомотива / Опубл. 21.05.2019, бюл. № 15. [Электронный ресурс]: https://patents.s3.yandex.net/RU189364U1_20190521.pdf. Доступ 25.01.2024.

25. Воробьев В. И., Антипин Д. Я., Измеров О. В., Маслов М. А., Шевченко Д. Н. Патент РФ на полезную модель № 206748. СПК B61C 9/38 (2021.08); B61C 9/48 (2021.08) Тяговый привод локомотива / Опубл. 24.09.2021, бюл. № 27. [Электронный ресурс]: https://patents.s3.yandex.net/RU206748U1_20210924.pdf.

26. Космодамианский А. С., Измеров О. В., Копылов С. О., Воробьев В. И., Корчагин В. О., Пугачев А. А., Капустин М. Ю., Самотканов А. В., Шевченко Д. Н., Николаев Е. В., Карпов А. Е. Патент РФ на полезную модель № 215944. СПК B61C 9/50. Тяговый привод локомотива / Опубл. 11.01.2023, бюл. № 2. [Электронный ресурс]: https://patents.s3.yandex.net/RU215944U1_20230111.pdf. Доступ 25.01.2024.

27. Космодамианский А. С., Пугачев А. А., Воробьев В. И., Измеров О. В., Николаев Е. В. Применение агрегатных тяговых приводов для локомотивов с повышенными тяговыми свойствами // Транспорт Урала. – 2023. – № 2 (77). – С. 41–48. [Электронный ресурс]: https://www.usurt.ru/uploads/main/0df/65364a3a4d5ef/TU_2(77)_2023_PDF_A.pdf [полный текст выпуска]. Доступ 23.12.2023.

28. Злобин С. Н., Воробьев В. И., Измеров О. В., Копылов С. О., Николаев Е. В. Патент РФ на полезную модель № 223262. СПК B61C 9/50, B61F 15/16. Тяговый привод локомотива / Опубл. 09.02.2024, бюл. № 4. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_60789731_72152078.PDF. Доступ 25.01.2024.

29. Карпов А. П. Совершенствование конструкции упругих элементов экипажной части тепловоза серии ТЭ33А для улучшения динамических показателей / Дисс… докт. философии (PhD). – Алматы: Международный транспортно-гуманитарный университет, 2024–131 с. [Электронный ресурс]: https://official.satbayev.university/download/documentPhd/36064/Dissertation.pdf?ysclid=m17x05e9i5174433636. Доступ 25.01.2024.