Конструкцию в виде пространственной фермы, на которой монтируют все агрегаты паровоза, кроме колесных пар с буксами и паровозных тележек, называют главной или просто паровозной рамой. Она бывает листовой, брусковой и цельнолитой.
Листовая рама.Эта рама имеет два продольных полотнища 12 толщиной около 30 мм и высотой около 1 м, соединенных междурамными скреплениями. Передние концы объединены брусом 9 и расположенным за ним горизонтальным скреплением. Места привалки цилиндров усилены мощным междуцилиндровым скреплением 10, выполненным в виде прямоугольного ящика. На междуцилиндровом скреплении располагается передняя опора котла — постамент 8. Задние части полотнищ связаны между собой передней 4 и задней гибкой 2 опорами топки, а их концы прочно соединены задним стяжным ящиком 1. В нем находятся шкворни и передние концы стяжек, соединяющих паровоз с тендером. Между колесными парами размещены вертикальные междурамные скрепления 6, связанные между собой горизонтальными листами 7, которые приклепаны к полотнищам рамы. На вертикальных междурамных скреплениях на некоторых паровозах стоят гибкие опоры (подбрюшники) 5 цилиндрической части котла. В слабонагруженных местах рамы сделаны облегчающие вырезы 11.
Для обеспечения жесткости конструкции все болтовые соединения полотнищ и скреплений осуществлены на точеных (призонных) болтах, вгоняемых на место с удара и исключающих перемещение соединяемых деталей относительно друг друга.
Рис. 110. Листовая рама паровоза
Так как толщина рамных листов недостаточна для надежного, без перекосов, направления букс, буксовые вырезы снабжены направляющими 3, которые представляют собой стальную отливку П-образной формы с ребрами жесткости, огибающую буксовый вырез.
В паровозах с листовой рамой (Эв/и ) задняя плоскость направляющей вертикальна и непосредственно прилегает к буксовому наличнику; передняя же — имеет уклон 1:10 и между ней и буксовым наличником вставлен буксовый клин 6 (см. рис. 107). По мере износа наличников клин поднимают кверху, ограничивая перемещения буксы в ее челюстях вдоль продольной оси паровоза в пределах заданных размеров.
Направляющая прикреплена по периметру к полотнищу рамы призонными болтами и усиливает это самое слабое место рамы, но недостаточно. Только замыкание буксового выреза подбуксовой связью предотвращает опасность его раскрытия. Подбуксовая связь, стягивая концы выреза, предупреждает появление трещин в верхних углах буксового выреза. Для этого пригнанные «под краску» ее привалочные углубления надвигают на каблучки рамы с натягом, а наружные грани каблучков имеют скос с уклоном 1 : 7. К раме концы подбуксовой связи крепят двумя-тремя болтами с каждой стороны.
Брусковая рама. В отличие от листовой брусковая рама представляет ферму, состоящую из брусков, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Так, на паровозе Эу листовая рама при толщине листа 32 мм имеет высоту полотна 1020 мм, тогда как на паровозе Л верхний брусок рамы имеет площадь сечения над буксами 140X160 мм (толщина на высоту), а наибольшая высота фермы полотна по кромке брусков 750 мм. Благодаря этому брусковая рама:
позволяет удобно разместить рессоры над рамой (верхнее рессорное подвешивание), будучи значительно меньшей высоты; делает ненужными продольные горизонтальные скрепления, обладая большой жесткостью в поперечном направлении; позволяет ставить блочные цилиндры, отлитые заодно с междурамным скреплением и постаментом; упрощает конструкцию и сборку рамы тем, что отпадает надобность ставить буксовые направляющие, так как толщина бруса достаточна для надежного направления буксы в челюстях; значительно уменьшает число болтовых соединений и исключает надобность в заклепочных соединениях.
Рис. 111 Брусковая рама паровоза Л
В результате брусковая рама оказывается более прочной и надежной, не требуя для этого дополнительного расхода металла.
На рис. 111 изображена брусковая рама паровоза Л. По сравнению с листовой рамой, изображенной на рис. 110, ажурность конструкции, позволяющая иметь свободный доступ для осмотра всех устройств, размещаемых между фермами рамы 2, а также мощные литые буферный брус 1, стяжной ящик 9, кулисный кронштейн 6, параллельная рама 4 и другие междурамные скрепления 3 вместе с блоком цилиндров обращают раму чуть ли не в монолит. Гибкие опоры 7 и 8 поддерживают топку, а 5 — цилиндрическую часть котла.
Самое слабое место рамы — буксовый вырез — замыкает подбуксовая связь 10 площадью сечения в самом узком месте 140X80 мм. Как видно на рис. 112, каблучки рамы имеют уклон 1 : 12 в обе стороны, соответствующий двустороннему уклону в посадочных углублениях под-буксовой связи 5. В середине каждого каблучка ввернута установочная шпилька 6, помогающая точно поставить связь. Кроме того, за каждым каблучком стоит болт 4; следовательно, каждая подбуксовая связь на главной раме паровоза Л прикреплена к концам буксового выреза двумя шпильками и двумя болтами, кроме первой сцепной колесной пары, у которой связь имеет две шпильки и четыре болта, а ее наименьшая площадь сечения увеличена до 140X90 мм. Кроме того, у этой же связи передние болты из-за невозможности их постановки сверху, как всех прочих, имеют утопленные в нижнюю часть нижнего бруса рамы бурты и сверху закреплены корончатыми гайками со шплинтами. Снизу все болты и шпильки подбуксовых связей закреплены гайкой с контргайкой.
Рис. 112. Самоустанавли вающийся буксовый клин
На паровозах с брусковой рамой буксовый клин стоит не спереди, как при листовой раме, а сзади и выполнен самоустанавливающимся. Пружина 8, вставленная в стакан 9, удерживаемый фланцем 77, нажимает на гайку 10 упорного болта 3, заставляя его сдвигать клин 2 вверх, если между наличником буксы и пластиной 7 возникает зазор от износа. Таким образом клин постоянно автоматически выбирает излишний зазор. Остается только следить за величиной просвета между концами контрольных штифтов 7 и нижней кромкой пазов в стакане 9, и когда этот просвет окажется больше установленной нормы, увеличить затяжку пружины, для чего гаечным ключом нужно вращать стакан против часовой стрелки и тогда вращающиеся вместе со стаканом контрольные штифты, вставленные в гайку 10, заставят ее, свертываясь с упорного болта 3, сильнее сжать пружину и уменьшить зазор между концами штифтов и нижней кромкой пазов стакана 9.
Цельнолитая рама. На некоторых паровозах Еа, Ем установлена цельнолитая рама. Это мощная пространственная ферма, включающая в себя две продольные боковые фермы, междурамные скрепления, блок цилиндров, постамент, буферный брус, опоры топки, задний стяжной ящик, кронштейны для рессорных балансиров, тормозных подвесок и тормозного вала. Полное отсутствие болтовых п заклепочных соединений делает конструкцию особенно прочной и жесткой и существенно упрощает монтаж, ремонт и уход в эксплуатации. Сам ремонт повреждений цельнолитой рамы заключается в устранении выявленных трещин и других дефектов с помощью электросварки.
Укрепление котла на раме. Значительная длина котла паровоза (10 м и более) и широкий диапазон изменения его температуры (более 200°С) вызывает существенное изменение его длины в среднем около 50 мм. Поэтому закрепить котел на раме жестко можно только в одном конце, все же прочие опоры котла должны быть подвижными. Жестко котел закреплен на постаменте над блоком цилиндров, потому что подвижка его в этом месте нарушила бы плотность труб, подводящих пар к паровой машине.
Соединение котла, точнее его дымовой коробки, с передней опорой осуществляется с помощью точеных призонных болтов, размещенных по периметру фланца постамента. Второй основной опорой котла служит подвижное соединение топочной рамы с размещенным внутри главной рамы междурамным скреплением. Эти опоры разнообразны по выполнению.
Скользящие опоры представляют так называемый скользун, прикрепленный болтами к каблучку топочной рамы. Скользун своим бронзовым или стальным, наплавленным бронзой, вкладышем опирается на подкладку, прикрывающую междурамное скрепление и являющуюся сменной ремонтной деталью. Обычно такая опора располагается под передней частью топочной рамы. Однако на паровозах Эв/и такой опорой оборудована и задняя часть топки. На паровозе Л обе опоры топки гибкие, т. е. выполнены в виде относительно тонкого (13 мм) стального листа, поставленного на ребро (плоскостью поперек продольной оси паровоза). У паровозов Ев/и передние опоры оснащены скользунами, а задние гибкие — листовые.
Кроме того, цилиндрическая часть котла опирается на гибкие листовые опоры-подбрюшники. Для этого к барабанам приваривают или приклепывают изогнутые по их очертанию угольники, к которым с помощью точеных болтов присоединяют листовые опоры, которых бывает одна — три в зависимости от серии паровоза.