КОЛЕСНО-МОТОРНЫЙ БЛОК ЛОКОМОТИВА
LOCOMOTIVE GEARED WHEEL UNIT

Изобретение относится к колесно-моторному блоку (КМБ) локомотивов, преимущественно магистральных железных дорог, а именно: к опорно-осевой подвеске тягового электродвигателя (ТЭД) с применением подшипниковых опор и соединения зубчатого колеса привода с колесной парой КМБ.
Известен колесно-моторный блок (пара колесная с тяговым электродвигателем) ВЛ10, ВЛ85, ВЛ80Р (см. «Электровоз ВЛ85», руководство по эксплуатации, М.: Транспорт, 1992, стр.11-14, 96.; «Электровоз ВЛ80Р», руководство по эксплуатации, М.: Транспорт, 1985, стр.6-10, 38-40.; «Устройство и ремонт электровозов постоянного тока», М.: Транспорт, 1977, стр.21-23, 94.). Известный КМБ состоит из тягового электродвигателя с моторно-осевым подвешиванием через разъемные моторно-осевые подшипники скольжения, двухстороннюю зубчатую передачу, кожухов зубчатой передачи, колесной пары, включающей в себя ось, движущие колеса, зубчатые колеса, запрессованные на удлиненную ступичную часть движущего колеса.
Недостатком известного КМБ является применение подшипников скольжения, а именно: высокие потери на трение и, следовательно, пониженный коэффициент полезного действия, постоянный надзор из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева, большой расход смазочного материала, сравнительно большие осевые размеры, неравномерный износ подшипника и оси, применение для изготовления подшипников дорогостоящих материалов, сложность конструкции, относительно высокая трудоемкость изготовления.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является КМБ 2ЭС6 (см. «Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями» Руководство по эксплуатации, 2ЭС6.00.000.000 РЭ5 Часть 6, с.31-36).
Известный КМБ включает в себя тяговый электродвигатель типа ЭДП810 с моторно-осевым подвешиванием через конические моторно-осевые подшипники качения, установленные в единый корпус, двухстороннюю зубчатую передачу, состоящую из шестерен, установленных на концах вала двигателя, кожухов зубчатой передачи, колесной пары, состоящей из оси, зубчатых колес, установленных по посадке с натягом на ось колесной пары, и движущих колес.
Недостатком известного КМБ является применение опорных подшипников, разнесенных на большие расстояния (более 1 м), и фиксация опор по схеме «в растяжку», что требует, во-первых, точности позиционирования подшипников при обеспечении минимальных зазоров, и во-вторых, появляется опасность нарушения нормальной работы подшипников из-за температурных колебаний, особенно нагрева корпуса подшипников работающим тяговым электродвигателем вплоть до защемления (заклинки) тел качения. Зубчатое колесо запрессовано непосредственно на ось в непосредственной близости от движущего колеса, что наряду с движущим колесом создает еще большие концентрации напряжения в оси от запрессовочных давлений ступиц ведущего и зубчатого колес. Также возникают большие касательные напряжения в оси на участке между ступицами зубчатого и ведущего колес при передаче вращающего момента от зубчатой передачи на движущее колесо. Эти недостатки могут привести к постепенному неконтролируемому выходу из строя колесной пары и в целом КМБ. К недостаткам относятся и лабиринтные уплотнения, состоящие из лабиринтных элементов в крышках подшипников и на зубчатых колесах, при этом лабиринтные элементы на зубчатых колесах выполнены за одно целое с ними, что вызывает определенные трудности при изготовлении и ремонте этих элементов на крупногабаритных зубчатых колесах. Также конструкция колесной пары не позволяет увеличить базу опорных моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя для уменьшения вредных изгибающих моментов, действующих на ось, вызываемых весом неподрессоренной части тягового электродвигателя. К недостаткам относится и необходимость селективной сборки зубчатых колес с осью с целью обеспечения гарантированного натяга.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение несущей способности и надежности элементов КМБ, предназначенных для восприятия эксплуатационных нагрузок, за счет компоновочного решения узла передачи тягового момента с зубчатого колеса привода на движущее колесо КМБ, применение системы фиксирующей и плавающей подшипниковых опор, а также технологическое упрощение на изготовление и ремонт элементов лабиринтных уплотнений, а также увеличение уплотняющего эффекта из-за увеличения радиуса расположения лабиринтных уплотнений (центробежный эффект прямо пропорционален радиусу), предотвращающих попадание жидкой смазки зубчатых передач из кожухов в подшипниковые опоры, упрощение технологии сборки за счет уменьшения количества изделий, требующих точного позиционирования на оси и снижения точности позиционирования плавающей опоры, а также исключения селективного метода сборки зубчатого колеса с осью с целью обеспечения расчетного натяга за счет того, что можно снизить требования к натягу, т.к. несущая способность соединения зубчатое колесо - движущее колесо прямо пропорционально зависит от квадрата радиуса посадочной поверхности. Выполнение лабиринтных элементов на зубчатом колесе в виде съемных лабиринтных колец позволяет изготовление их из легких сплавов и пластмасс высокопроизводительными методами.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где изображен колесомоторный блок локомотива, общий вид.
В связи с тем, что общий вид (фиг.1) заявленного изобретения плохо читается при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Колесно-моторный блок локомотива включает в себя тяговый электродвигатель 1, две зубчатые передачи 2.1, 2.2, расположенные с обеих сторон тягового электродвигателя и состоящие из шестерен 3.1, 3.2, установленных на концах вала тягового электродвигателя 4.1, 4.2 и закрытых кожухами 5.1, 5.2. Колесная пара 6 состоит из оси 7, движущих колес 8.1, 8.2, выполненных с полыми цилиндрическими приливами 9.1, 9.2, запрессованными на ось 7 зубчатых колес 10.1,10.2, установленных по посадке с натягом на полые цилиндрические приливы 9.1, 9.2 движущих колес 8.1, 8.2. Подшипниковые опоры выполнены одна фиксирующей 11 и состоящей из двух конических роликовых подшипников 20.1, 20.2, а другая плавающей 12 и состоящей из цилиндрического роликового подшипника 21, установленные посредством стаканов 13, 14 и крышек 15, 16 и закрепленные к корпусу 17, полуохватывающему ось 7 колесной пары 6 и имеющему фланец 18, к которому крепится тяговый электродвигатель 1, при этом подшипниковые опоры 11, 12 частично расположены в полых цилиндрических приливах 9.1, 9.2 движущих колес 8.1, 8.2. Съемные лабиринтные кольца 19.1, 19.2, установленные на зубчатые колеса 10.1, 10.2, образуют вместе с крышками 15, 16 лабиринтные уплотнения.
Заявленное изобретение осуществляют следующим образом. На оси 7 формируется фиксирующая подшипниковая опора 11, состоящая из двух конических роликовых подшипников 20.1, 20.2, стакана 13 и крышки 15. К стакану 13 и крышке 15 подшипниковой опоры 11 крепится корпус 17. Далее на оси 7 формируется плавающая опора 12, состоящая из цилиндрического роликового подшипника 21, стакана 14 и крышки 16, которая крепится к корпусу 17. Затем на полые удлиненные приливы 9.1, 9.2 движущих колес 8.1, 8.2 напрессовываются зубчатые колеса 10.1,10.2, к которым крепятся съемные лабиринтные кольца 19.1, 19.2. После этого движущие колеса 8.1, 8.2 с напрессованными зубчатыми колесами 10.1, 10.2 и установленными лабиринтными кольцами 19.1, 19.2 напрессовываются на ось 7, образуя колесную пару 6. К фланцу 18 корпуса 17 крепится тяговый электродвигатель 1, при этом шестерни 3.1, 3.2 входят в зацепление с зубчатыми колесами 10.1, 10.2 соответственно, образуя зубчатые передачи 2.1, 2.2, после этого передачи 2.1, 2.2 закрываются кожухами 5.1, 5.2. В кожуха 5.1, 5.2 заливается необходимое количество жидкой смазки.
Заявляемое изобретение «Колесомоторный блок локомотива» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», т.к. в настоящее время опытный образец колесно-моторного блока локомотива проходит испытания на испытательном стенде в ООО «Уральские локомотивы» (г.Верхняя Пышма, Свердловской области), подтверждая высокую надежность и работоспособность изобретения.