Назначение и условия работы вертикальной передачи

На свободном конце  вала передачи с натягом (на шпонке) устанавливается малая коническая шестерня. Большое коническое зубчатое колесо прикреплено двенадцатью  болтами (из них шестью призонными) к фланцу коленчатого вала. Зазор  между зубьями конической пары регулируется стальными прокладками (между фланцем  коленчатого вала и привалочной  плоскостью большого зубчатого колеса и между фланцем корпуса и  платиками блока).

Рисунок 1.1 - Вертикальная передача с эластичной муфтой:

1 — коническая шестерня; 2 — стойка; 3 — малая коническая  шестерня; 4 — верхний вал; 5 —  стопорное кольцо; 6 — роликоподшипник; 7 — верхний корпус; 8 — регулировочная  прокладка; 9 — распорная втулка; 10 — регулировочное кольцо; 11 —  шарикоподшипник; 12 — проставочное  кольцо; 13, 32 — гайки; 14, 33 — нажимные  фланцы; 15, 22 — щеки; 16 — конический  штифт; 17 — ступица; 18, 27 — фланцы; 19, 21 — втулки; 20 — крестовина; 23 —  проставочная труба; 24 — упорное  кольцо; 25 — пята; 26 — стяжной  болт; 28 — коническая муфта; 29 —  стопорная планка; 30 — конусная  муфта; 31 — нажимное кольцо; 34 —  нижний корпус; 35 — нижний вал.

 

Рисунок  1.2 - Вертикальная передача дизеля 10Д100:

1, 12 — нижний и верхний вертикальные валы; 2, 13 — конические шестерни; 3 — роликоподшипники; 4, 11 — корпуса; 5 — распорные втулки; 6 — шарикоподшипники; 7, 8 — полумуфты; 9 — шлицевая втулка; 10 — торсионный вал

Конусная ступица с  осевым натягом 0,6...0,8 мм, посаженная на шпонке, закрепляется гайкой, застопоренной  планкой, на валу верхней части вертикальной передачи. На вал нижней части с  таким же натягом устанавливается  конусная муфта, состоящая из верхней  и нижней частей. Конусная муфта  обеспечивает возможность регулирования  угла опережения нижнего коленчатого  вала относительно верхнего. Между конусной ступицей и конусной муфтой устанавливается эластичный узел.

В передаче с торсионным валом верхняя головка этого  вала связана шлицевой втулкой со шлицевой муфтой, которая соединена  шестью болтами и четырьмя коническими  штифтами с корпусной ступицей. Шлицевая втулка крепится к торсионному валу восьмигранными болтами и гайками. Наличие разных шагов во внутренних и наружных шлицах втулки обеспечивает легкую ее установку в процессе регулировки  угла опережения нижнего коленчатого  вала относительно верхнего.

Торсионный вал (эластичный узел) предназначен не только для связи  верхнего и нижнего коленчатых валов, но и для предохранения шатунно-поршневой  группы, коленчатых валов, цилиндровых  втулок и блока дизеля от разрушения при возникновении недопустимых режимов работы — гидравлических ударов, разноса дизеля, а также  неравномерного вращения коленчатых валов  при неисправной топливной аппаратуре.

1.3 Материал и марка основных элементов конструкции вертикальной передачи (см. рисунок 1)

Материалы и марки основных элементов конструкции  вертикальной передачи представлены в  таблице 1.1.

Таблица 1.1

Деталь	Номер чертежа	Материал  детали
коническая  шестерня	Д100-08-003	сталь 12ХН3А
стойка	Д100-08-017-1	сталь 40
малая коническая шестерня	Д100-08-004-1	сталь 12ХН3А
верхний вал	Д100-08-005-3	сталь 45Х
стопорное кольцо	Д100-08-032-01	сталь 65Г
верхний корпус	Д100-08-001-2	чугун Сч. 21-40
регулировочная  прокладка	Д100-08-016	белая жесть №25
распорная втулка	Д100-08-008-4	сталь 40
проставочная  шайба	Д100-08-034-1А	сталь
регулировочная	Д100-08-033-1А	сталь
гайки	Д100-08-026-4	сталь 40
нажимной  фланец	Д100-08-007-1	сталь 40
щека	Д100-08-040	сталь 40
конический  штифт	Д100-08-021	сталь 40
ступица	Д100-08-006-1	сталь 40Х
фланец	Д100-08-036	сталь 40Х
крестовина	Д100-08-037	сталь 40Х
втулка	Д100-08-046	бронза БР. АЖМЦ 10-3-1.5
втулка	Д100-08-042	сталь 40

Продолжение таблицы 1.1

щека	Д100-08-039	сталь 40
проставочная  труба	Д100-08-047	труба 33х3-20
упорное кольцо	Д100-08-045	бронза Бр. АЖ 9-4
пята	Д100-08-044	бронза Бр. АЖ 9-4
стяжной болт	Д100-08-042	сталь 40
фланец	Д100-08-045	сталь 40Х
коническая  муфта	Д100-08-025	сталь 45
стопорная планка	Д100-08-030	сталь Ст. 3
конусная  муфта	Д100-08-011-1	сталь 40Х
нажимное  кольцо	Д100-8-010	сталь 40
нажимной  фланец	Д100-08-009-3	сталь 40
нижний  корпус	Д100-08-003-2	чугун Сч. 21-40
регулировочная  прокладка	Д100-08-015	жесть белая №25
кольцо	Д100-08-064	сталь 38ХС
нижний  вал	Д100-08-057-1	сталь 45Х
верхний корпус	Д100-08-001-2	чугун Сч. 21-40
регулировочная  прокладка	Д100-08-016	белая жесть №25

1.4 Условия работы вертикальной передачи

Вертикальная передача передаёт механическую энергию от одних сложных и громоздких узлов дизеля (возвратно-поступательные перемещения поршней, деталей кривошипно-шатунного механизма) к другим не менее большим агрегатам и механизмам (нижний коленчатый вал, главный тяговый генератор). При эксплуатации вертикальная передача всё время воспринимает на себя нагрузку от недостаточной  синхронизации вращения валов дизеля, постоянно находится под воздействием огромных скручивающих усилий и динамических нагрузок, поэтому основными её неисправностями будут механические повреждения: сколы, трещины, износ и др.

 

2. Основные износы и повреждения вертикальной передачи

2.1 Взаимодействие вертикальной передачи с другими узлами тепловоза (величина и характер, воспринимаемых нагрузок, а также температурных изменений)

Вертикальная  передача в процессе работы взаимодействует с верхним и нижним коленчатыми валами, передавая 30% мощности от верхнего коленчатого вала. Нижний коленчатый вал через эластичную муфту соединён с главным генератором. Технические параметры работы вертикальной передачи двигателя 10Д100: передаваемая мощность - 1000л.с., частота вращения 200-950об/мин., рабочая температура колеблется от +20˚С до +100˚С.

 

2.2 Влияние условий (атмосферных, динамических и пр.) на работу вертикальной передачи

Техническое состояние тепловозов и расходы, связанные с их содержанием, во многом зависят от местных условий эксплуатации. К местным условиям эксплуатации, влияющим на техническое состояние  тепловоза, следует отнести путевые, климатические, режимные и другие условия.

Путевые условия определяются типом рельсов, состоянием верхнего строения пути и  профилем железнодорожного полотна (кривизной, уклонами, подъёмами). Эти условия на работу вертикальной передачи не будут оказывать значительного влияния.

Не  досягаема вертикальная передача и  для изменяющихся климатических  условий (пыли, барометрического давления, осадков), однако влажность воздуха  и температура в той или  иной мере воздействуют на работу всех узлов и механизмов локомотива, в  том числе и на работу рассматриваемого узла.

При повышенной температуре окружающей среды смазка трущихся узлов становится более жидкой, что уменьшает эффективность  смазывания и отвода тепла. Вертикальная передача начинает работать в напряжённых  условиях, отсюда излишний износ и  быстрое старение деталей. При слишком  низкой температуре окружающей среды  встаёт вопрос о дополнительном сопротивлении  в трущихся  деталях, а как следствие  – это потеря КПД и мощности.

Повышенная  относительная влажность воздуха  определяется наличием большего количества воды в одном и том же объёме воздуха, а вода, как известно негативно  влияет на металлы, способствуя коррозии (ржавчина и пр.).

 

2.3 Основные износы деталей вертикальной передачи

Корпусы верхний и нижний

 

Рисунок 2.1 – нижний корпус.

Рисунок 2.2 – верхний корус

Таблица 2.1 – Возможные  дефекты корпусов вертикальной передачи

Усл. обозначение	Размеры, мм		Возможные дефекты	Способы исправления
	По чертежу	Допускаемый размер
d d1	240(+0.011-0.035)     240+0.045	240.011 240.045	Износ, выработки, задиры.	Обработать до допускаемого размера. При большем износе восстановить осталиванием, оцинкованием, плазменным напылением или наплавкой с последующей  обработкой по размерам чертежа.
d2 d3 d4	280(-0.026-0.060) 286(-0.026-0.060) 285(-0.026-0.060)	279.91 285.91 284.91	Износ	Обработать до допускаемого размера. При большем износе восстановить осталиванием, или наплавкой с  последующей обработкой по размерам чертежа
d5	М12	М14	Износ, обрыв, смятие двух и более  ниток резьбы.	Рассверлить и заварить с последующей нарезкой резьбы по размерам чертежа. Разрешается перерезать отверстия  на следующий размер с изготовлением  сопрягаемых деталей соответствующего размера.
В В1	204±0,25 50(+0,2-0,1)	203,5 50,5	Износ, выработки, задиры.	Обработать до допускаемого размера. При большем износе восстановить осталиванием, оцинкованием, плазменным напылением или наплавкой с последующей  обработкой по размерам чертежа.

 

Конические  шестерни

Рисунок 2.3 – конические шестерни Д100.08.003 и Д100.08.004-1

 

Таблица 2.2 - Возможные дефекты  конических шестерён вертикальной передачи

Усл. обозначение	Размеры, мм		Возможные дефекты	Способы исправления
	По чертежу	Допускаемый размер
d d1	420(+0.06)       116(+0.35)	420,06 116,03	Износ, овальность, конусность,  задиры.	Хромирование или осталивание  с последующей обработкой по размерам чертежа.
d2 d3 d4	21 19+0,02 М16х1,5	23 21 М16х1,5	Износ, срыв или  смятие двух и более ниток резьбы.	Рассверлить и заварить с последующей нарезкой резьбы по размерам чертежа. Разрешается перерезать отверстия  на следующий размер с изготовлением  сопрягаемых деталей соответствующего размера.
В В1	29±0,3 131-0,53)	30,5 129,5	Износ, задиры.	Обработать до допускаемого размера. При большем износе шестерню заменить.
В2	24(+0,08+0,02)	24,5	Износ, выработка.	Обработать до допускаемого размера. При этом изготовить и установить ступенчатую шпонку, утолщённая часть  которой не должна выступать за кромку шпоночного паза.
В3 В4	11,99(-0,27-0,34) 17,02(-0,19-0,26)	11,6 16,7	Износ зубьев по толщине.	Обработать до допускаемого размера. При большем износе шестерню заменить.

 

Муфта

Усл. обозначение	Размеры, мм		Возможные дефекты	Способы исправления
	По чертежу	Допускаемый размер
L St	42(+0.5+0.4)       8.64	43.2 8.7	Износ шлицев.	Обработать до допускаемого размера. При большем износе муфту. заменить
d	15	17	Износ.	Отверстие под штифт  конический развернуть в сборе со ступицей. При большем износе обработать до размера, превышающего чертёжный  на 2 мм, с последующей постановкой  сопрягаемых деталей увеличенного размера или заварить с последующей  обработкой по размерам чертежа.
d1	22	22	Износ, выработка	Обработать до размера, превышающего чертёжный на 2 мм, с  последующей постановкой сопрягаемых  деталей увеличенного размера или  заварить с последующей обработкой по размерам чертежа.