ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ЛОКОМОТИВА С ЗУБЧАТЫМ РЕМНЕМ
LOCOMOTIVE TRACTION DRIVE WITH TOOTHED BELT

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для тягового привода локомотивов с электродвигателями, в том числе асинхронными в условиях повышенных скоростей движения.
Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель с ведущей шестерней, установленной на валу электродвигателя, колесную пару с осью, ведомое зубчатое колесо, установленное на оси колесной пары, кожух зубчатой передачи, моторно-осевые подшипники для центрирования электродвигателя на оси колесной пары, буксовые узлы с подшипниками для опоры колесной пары, подвеску электродвигателя на раме тележки. (А.А. Камаев, Н.Г. Апанович и др. «Конструкция, расчет и проектирование локомотивов» Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение» М.: Машиностроение, 1981г. §21 «Тяговые приводы с электродвигателями» стр.120-125)
Недостатками известного тягового привода являются:
- деформация оси колесной пары и вала электродвигателя при консольном креплении шестерни, а также перекос вала электродвигателя приводит к кромочному нагружению зубчатого зацепления и интенсивному износу и разрушению зубьев шестерни и колеса;
- установка части электродвигателя на оси колесной пары повышает действие необрессоренной массы на колесную пару и рельсы, что снижает эффективность тягового привода.
Известны зубчатые приводные ремни из полиуритана с арамидными или стальными натяжными кордами с трапецеидальным или полукруглым профилем зубьев, поставляемые комплектно с зубчатыми шкивами, обеспечивающие реализацию высоких скоростей и плавности вращения, а переход в перспективе зубчатых приводных ремней на современные материалы, позволяет использовать их в приводах для передачи больших моментов и мощностей - до 500кВт, при высоких скоростях вращения вала электродвигателя, с высоким КПД - до 0,99 (Чернилевский Д.В. «Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования» 3-е изд., М.: «Машиностроение», 2004, гл.6, раздел 6.3, «Расчет зубчато-ременной передачи», стр.200-225, а также Каталог группы компаний «АСТОН БАЛТ» «Зубчатые приводные ремни» http://www.aston-balt.ru/cat/rti/remni/zub/2.htm).
Недостатками зубчатых приводных ремней, в случаях их применения в тяговых приводах ходовых тележек локомотивов, являются:
- недостаточная эластичность по ширине ремня и при изменении положения оси колесной пары относительно оси электродвигателя требуется установка компенсирующих механизмов;
- необходима периодическая регулировка натяжения зубчатого ремня при больших передающих моментах и мощностях.
Известен тяговый привод колесной пары рельсового транспортного средства, содержащий тяговый электродвигатель с полым валом якоря, закрепленный на раме ходовой тележки, внутри полого вала якоря расположен карданный вал, соединенный муфтами с валом якоря и с валом шестерни (ведущий зубчатый шкив) редуктора, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом (ведомый зубчатый шкив), корпус редуктора с одного конца через подшипники опирается на ось колесной пары, а с другого конца связан с подрессоренной частью экипажа (с рамой тележки), колесная пара установлена в буксовых узлах рамы ходовой тележки 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, 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 (RU, патент на изобретение №2359852, кл. В61С 9/50, F16D 3/68, опубл. 2007 г.).
Недостатками известного привода колесной пары являются:
- наличие полого вала электродвигателя и карданного привода внутри его усложняет конструкцию тягового привода и монтаж с муфтами при установке электродвигателя;
- наличие зубчатого зацепления с подшипниковыми узлами снижет КПД привода и не обеспечивает повышение скорости локомотива.
Техническим результатом изобретения являются упрощение конструкции тягового привода и монтажа электродвигателя, повышение КПД, ресурса и надежности работы тягового привода и повышение скорости локомотива.
Указанный технический результат достигается тем, что тяговый привод локомотива с зубчатым ремнем, содержащий тяговый электродвигатель, закрепленный на раме ходовой тележки, зубчатый ремень, ведущий зубчатый шкив, установленный на валу тягового электродвигателя и ведомый зубчатый шкив, связанный посредством зубчатого ремня с ведущим шкивом, колесную пару, установленную в буксовых узлах рамы ходовой тележки; ведомый зубчатый шкив установлен на оси колесной пары, электродвигатель закреплен на раме ходовой тележки по боковой поверхности одной стороны в двух сферических опорах, оси которых расположены параллельно продольной оси электродвигателя, а с другой стороны - в одной сферической опоре центральной части боковой стороны электродвигателя с возможностью осевой установки зубчатых шкивов, регулирования натяжения зубчатого ремня и поворота продольной оси электродвигателя относительно оси колесной пары с установкой зубьев зубчатых шкивов параллельно друг другу при номинальной осевой нагрузке на ось колесной пары посредством упругих компенсирующих элементов.
На фиг.1 представлен тяговый привод локомотива с зубчатым ремнем, вид с боку, на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Тяговый привод локомотива с зубчатым ремнем, содержащий тяговый электродвигатель 1, закрепленный на раме 2 ходовой тележки 3, зубчатый ремень 4, ведущий зубчатый шкив 5, установленный на валу 6 тягового электродвигателя 1 и ведомый зубчатый шкив 7, связанный посредством зубчатого ремня 4 с ведущим шкивом 5, колесную пару 8 установленную в буксовых узлах 9 рамы 2 ходовой тележки 3; ведомый зубчатый шкив 7 установлен на оси 10 колесной пары 8, электродвигатель 1 закреплен на раме 2 ходовой тележки 3 по боковой поверхности 11 с одной стороны в двух сферических опорах 12, оси которых расположены параллельно продольной оси 13 электродвигателя 1, а с другой стороны - в одной сферической опоре 14 центральной части 15 боковой стороны 16 электродвигателя 1 с возможностью осевой установки зубчатых шкивов 5 и 7, регулирования натяжения зубчатого ремня 4 и поворота продольной оси 13 электродвигателя 1 относительно оси 10 колесной пары 8 с установкой зубьев 17 зубчатых шкивов 5 и 6 параллельно друг другу при номинальной осевой нагрузке на ось 10 колесной пары 8 посредством упругих компенсирующих элементов 18. Тяговый привод локомотива с зубчатым ремнем в случае больших колебаний межосевого расстояния между шкивами оснащен натяжным роликом 19 с устройством натяжения 20, закрепленным на раме 2 ходовой тележки 3.
Тяговый привод локомотива с зубчатым ремнем работает следующим образом.
1
При включении тягового электродвигателя 1, крутящий момент через вал 6 якоря тягового электродвигателя 1 и ведущий зубчатый шкив 5 передается посредством зубчатого ремня 4 на ведомый зубчатый шкив 7 и ось 10 колесной пары 8, воспринимающей осевые и боковые нагрузки от буксовых узлов 9, возникающие в процессе работы локомотива, которые приводят к взаимному осевому и радиальному смещению вала 6 якоря тягового электродвигателя 1 и оси 10 колесной пары 9, зубчатый ремень 4 позволяет работать тяговому приводу с допускаемыми смещениями в осевом и радиальном направлениях, при этом достигается упрощение конструкции тягового привода и монтажа электродвигателя, повышение КПД, ресурса и надежности работы тягового привода и повышение скорости локомотива, так как отсутствуют основные трудоемкие ненадежные узлы - карданный вал с муфтами и зубчатые шестерня и колесо. Закрепление тягового электродвигателя 1 на раме 2 ходовой тележки 3 посредством сферических опор 12 и 14 с упругими компенсирующими элементами 18 позволяет установить продольную ось 13 тягового электродвигателя 1 относительно оси 10 колесной пары 8 и выполнить регулирование натяжения зубчатого ремня 4 при номинальной осевой нагрузке на колесную пару 8, которая возникает при движении локомотива, в случаях больших колебаний межосевого расстояния между шкивами 5 и 7 устройством натяжения 20 с натяжным роликом 19, создают определенное стабильное усилие поджатая зубчатого ремня 4 к шкивам 5 и 7.