ПРИВОД КОЛЕСНОЙ ПАРЫ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DRIVE OF RAIL TRANSPORT FACILITY WHEELSET

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструкции привода колесной пары железнодорожного тягового подвижного состава.
Известен привод колесной пары электровозов, содержащий жестко закрепленный на раме тележки тяговый электродвигатель с полым валом якоря, внутри которого расположен торсионный вал с двумя шарнирами Гука. Шарниры Гука выполнены на игольчатых подшипниках. Торсионный вал через один шарнир связан с полым валом якоря при помощи шлицевого соединения, выполненного в виде барабана, а с помощью второго шарнира - непосредственно с валом шестерни редуктора. Шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом, жестко посаженным на ось колесной пары. Редуктор с одного конца через подшипники опирается на ось колесной пары, а с другого конца подвешен к раме тележки (И.В. Бирюков и др. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986. с.73, рис.4.7).
Недостатками такой конструкции привода являются: наличие нагруженных подвижных соединений (шлицов) с трением скольжения, которые требуют периодического ухода, смазывания и замены изношенных деталей в эксплуатации; ограниченный ресурс игольчатых подшипников; высокий уровень динамических нагрузок в приводе из-за высокой угловой жесткости валопровода.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является привод колесной пары тепловоза, который содержит установленный на подрессоренной части экипажа(на раме тележки) тяговый электродвигатель с полым валом якоря, внутри которого расположен карданный вал. Причем с валом якоря карданный вал связан при помощи зубчатой муфты, а с валом шестерни редуктора - при помощи резинокордной муфты. Шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом, жестко связанным с осью колесной пары. Корпус редуктора с одного конца через подшипники опирается на ось колесной пары, а с другого конца связан с подрессоренной частью экипажа.
(1. И.В.Бирюков и др. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986. - с.74, рис.4.8. 2. Под ред. Л.К.Добрынина. Повышение надежности экипажной части тепловозов. - М.: Транспорт, 1984. - с.179, рис.87, 88).
Недостатком такой конструкции привода является то, что несмотря на отсутствие шарниров Гука с игольчатыми подшипниками и достаточную угловую податливость валопровода в конструкции привода остаются подвижные соединения, работающие с трением скольжения (например, зубчатая муфта).
Техническим результатом предполагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и ресурса привода колесной пары, а также удобство в обслуживании и ремонте в эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в приводе колесной пары рельсового транспортного средства, содержащем установленный на подрессоренной части экипажа тяговый электродвигатель с полым валом якоря, внутри которого расположен карданный вал, соединенный муфтами как с валом якоря, так и с валом шестерни редуктора, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом, жестко связанным с осью колесной пары, причем корпус редуктора с одного конца через подшипники опирается на ось колесной пары, а с другого конца связан с подрессоренной частью экипажа, каждая из муфт состоит из двух фланцев с цапфами и имеет четное число, но не менее шести цапф, половина из которых принадлежит одной полумуфте, а вторая половина принадлежит другой полумуфте, при этом между цапфами по окружности установлены в сжатом состоянии резиновые амортизаторы, каждый из которых одной стороной упирается в цапфу одной полумуфты, а другой стороной упирается в цапфу другой полумуфты.
Резиновый амортизатор может быть выполнен многослойным и армирован металлической арматурой, привулканизированной к резине.
Кроме того, резиновый амортизатор может быть выполнен полым и установлен между цапфами при помощи шайб, привулканизированных к нему, центровочных втулок и штифтов, причем шайбы жестко крепятся к цапфам болтами через регулировочные прокладки.
В муфте, связывающей карданный вал с валом шестерни редуктора, соединения цапф с одним из фланцев могут быть разъемными.
На фиг.1 представлен привод колесной пары рельсового транспортного средства, общий вид; на фиг.2 - муфта, связывающая карданный вал с валом шестерни редуктора; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - установка армированного резинового амортизатора в муфте; на фиг.6 - резиновый амортизатор в сжатом для монтажа и демонтажа состоянии.
Привод колесной пары рельсового транспортного средства (фиг.1) состоит из тягового электродвигателя 1 с полым валом якоря 2, установленного на подрессоренной части экипажа (раме тележки) 3, внутри вала якоря расположен карданный вал 4, муфтой 5 связанный с валом якоря 2, а муфтой 6 с валом 7 шестерни 8 редуктора, при этом шестерня 8 находится в зацеплении с зубчатым колесом 9, которое (через ступицу 10) жестко связано с осью 11 колесной пары. Корпус редуктора 12 опирается одним концом на ось 11 колесной пары через подшипники 13, а другим концом связан с подрессоренной частью экипажа (рамой тележки) 3 (на фиг.1 данная связь не показана). Муфта 6 (фиг.2), соединяющая карданный вал 4 с валом 7 шестерни 8, выполнена в виде двух фланцев 14 и 15 с цапфами(выступами) 16 и 17 соответственно. Цапфы 16 и 17расположены равномерно по окружности и чередуются друг за другом. Фланец 14 своей ступицей напрессован на конический конец карданного вала 4, а второй фланец 15 - на конический конец вала 7 шестерни 8. Между цапфами 16 и 17 фланцев 14 и 15 в муфте 6 установлены в сжатом состоянии резиновые амортизаторы 18. Таким образом, муфта 6 имеет две полумуфты, каждая из которых состоит из фланцев 14 и 15 с цапфами 16 и 17 соответственно. Число цапф муфты - четное, но не менее шести. В муфте 6 обе полумуфты связаны между собой с помощью резиновых амортизаторов 18. Аналогичную конструкцию имеет и вторая муфта 5, связывающая другой конец карданного вала 4 с валом якоря 2 тягового электродвигателя 1.
Резиновый амортизатор 18 может быть выполнен многослойным и армирован металлической арматурой 19, привулканизированной к резине (фиг.5). При такой конструкции амортизатора обеспечивается расширение диапазона его жесткостных характеристик.
Резиновый амортизатор 18 может быть выполнен полым (фиг.5) и установлен между цапфами 16 и 17 при помощи металлических шайб 20, которые привулканизированы к резине амортизатора, центровочных втулок 21 и установочных штифтов 22. Шайбы 20 жестко крепятся к цапфам 16 и 17 болтами 23 через регулировочные прокладки 24.
Для удобства ремонта привода колесной пары в эксплуатации резиновый амортизатор 18, который выполняется полым, можно стянуть (сжать) технологическим монтажным болтом 25 через шайбы 20 (фиг.6). В таком сжатом состоянии амортизатор монтируется в муфту или демонтируется из нее. После монтажа монтажный болт 25 выворачивается и на его место устанавливаются центровочные втулки 21 и болты 23, крепящие амортизатор 18 к цапфам 16 и 17.
Для удобства замены тягового электродвигателя или выкатки колесной пары в эксплуатации цапфы 16 муфты 6 могут изготавливаться в виде отдельных деталей в конструкции муфты (фиг.2 и 4). При этом цапфы 16 связаны с фланцем 14 с помощью крепежных соединений (например, болтовых). Таким образом, соединения цапф 16 с фланцем 14 являются разъемными.
Привод колесной пары работает следующим образом. При вращении вала якоря 2 тягового электродвигателя 1 крутящий момент через муфту 5, карданный вал 4, муфту 6, шестерню 8, зубчатое колесо 9, ступицу 10 передается на ось 11 колесной пары. Крутящий момент в муфте 6 передается через цапфы 16 фланца 14, резиновые амортизаторы 18 и цапфы 17 фланца 15. Аналогично крутящий момент передается и в муфте 5.
При передаче крутящего момента цапфа 16 по окружности давит на резиновый амортизатор 18, заставляя его сжаться и создавая в нем напряжение сжатия. В это время такой же резиновый амортизатор 18 с другой стороны цапфы 16 может потерять взаимодействие с цапфой. Для исключения этого явления необходимо резиновые амортизаторы устанавливать в муфту в сжатом состоянии, причем степень сжатия амортизаторов надо выбирать такой, чтобы при всех режимах работы привода и всех возможных перемещениях элементов привода в резиновых амортизаторах оставались напряжения сжатия.
Вертикальные перемещения колесной пары вместе с корпусом 12 редуктора относительно тягового электродвигателя 1 происходят за счет угловой податливости одной полумуфты относительно другой полумуфты, что обеспечивается за счет упругой деформации резиновых амортизаторов 18. За счет упругой деформации резиновых амортизаторов 18 происходят также и осевые (вдоль оси колесной пары) перемещения корпуса редуктора 12 относительно тягового электродвигателя 1. Корпус редуктора 12 ограничен от перемещений относительно рамы тележки 3 только по вертикали и имеет возможность перемещаться по всем другим направлениям (в поперечном и продольном направлениях).
Таким образом, предлагаемый привод колесной пары имеет простую конструкцию, высокую надежность и ресурс, так как не имеет деталей, работающих в условиях трения скольжения. Реализация предлагаемой конструкции привода позволяет обеспечить требуемые жесткостные характеристики муфт. Такой привод не требует в эксплуатации периодического ухода, удобен в обслуживании и ремонте.