УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для крепления тягового электродвигателя к раме тележки локомотива.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки локомотива, содержащий моторно-осевые подшипники тягового электродвигателя и подвеску, состоящую из пружин, качающихся подвесок с шарнирами скольжения и траверс (см. Медель В.Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Т. 1. Конструкция и динамика. - М., Гострансжелдориздат, 1957, С. 160).
Недостатком указанного узла подвешивания тягового электродвигателя является его сложность и наличие большого числа деталей, изнашиваемых в процессе эксплуатации и требующих восстановления или замены.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки локомотива, содержащий смонтированные на кронштейне раме тележки или остове тягового электродвигателя предварительно сжатые упругие элементы, установленную между ними траверсу, части которой расположены соответственно между выступами остова двигателя или в поперечных проемах кронштейна рамы тележки (см. Шацилло А.А. Тяговый привод электроподвижного состава, Трансжелдориздат, М., 1961, С. 80-81, рис. 73).
Этот узел подвешивания, применяемый на отечественных грузовых и маневровых тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10М, ТЭМ18 и ряде других локомотивов, также имеет свои недостатки. Наличие трущихся и изнашиваемых частей увеличивает стоимость ремонта, при замыкании витков пружин возможны удары, которые могут привести к повреждению тягового электродвигателя или рамы тележки.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки, содержащий подвеску, резиновые и стальные шайбы, втулку, запрессованную в головку подвески, и цилиндрический валик (см. Бирюков И.В., Беляев И.В., Рыбников Е.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.; Транспорт, 1986, С. 51-52, рис. 3.4).
Данный узел подвешивания применяется на электровозах серий ВЛ80 и ВЛ10 отечественных железных дорог. К его недостаткам относятся износ втулки и валика при поперечном перемещении тягового электродвигателя относительно рамы тележки и трудоемкость монтажа подвески из-за необходимости стягивания гайкой резиновых шайб.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки, содержащий подвеску и запрессованные в нее сферические резинометаллические шарниры с клиновыми валиками, вставленными в пазы рамы тележки и кронштейнов электродвигателей и закрепленными болтами со стопорными шайбами (см. Зайцев Г.К. Устройство, эксплуатация и ремонт тепловозов серии 2ТЭ25А (2ТЭ25К): учеб. пособие. - М.: ОАО «Российские железные дороги», 2014, С. 20-21, рис. 1.13).
Недостаток данного узла подвешивания, применяемого на тепловозе 2ТЭ25А и электровозе 2ЭС6 отечественных железных дорог, состоит в том, что в условиях повышения действующих на шарниры нагрузок вследствие применения асинхронных тяговых электродвигателей, при ограниченных габаритах для размещения шарниров, деформации резинометаллических блоков превышают допустимые. В эксплуатации имелись случаи разрушения резинометаллических шарниров на электровозе ЭС6 (см. Корнев A.M., Липунов Д.В. Модернизация системы подвешивания тягового электродвигателя электровоза постоянного тока 2ЭС6: статья. - Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов. Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции с международным участием (10 ноября 2016 г.). Омск, 2016, С. 237).
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя, содержащий тягу, в головках которой установлены резинометаллические блоки, один из которых развернут относительно другого на 90°, валики и резьбовые соединения (см. Бирюков И.В., Беляев И.В., Рыбников Е.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.; Транспорт, 1986, С. 51-52, рис. 3.2.).
Недостаток данной подвески тот же, что и описанной выше. Кроме того, сферический резинометаллический блок, подобный показанному в (см. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография. А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. М., Транспорт, 1984, С. 166-167, рис. 80), затруднительно использовать в качестве верхнего резинометаллического блока из-за его большой ширины. Попытка уменьшить ширину резинометаллического блока при заданном диаметре приводит к снижению радиальной жесткости блока из-за уменьшения фактора формы, представляющего собой соотношение нагруженной поверхности к свободной, увеличению деформации резинового слоя под воздействием продольных нагрузок, действующих на подвеску, и дальнейшему сокращению срока службы подвески.
В качестве прототипа предполагаемой полезной модели выбран узел подвешивания тягового электродвигателя, содержащий тягу, в головках которой установлены резинометаллические блоки, один из которых развернут относительно другого на 90 градусов, валики и резьбовые соединения, оба резинометаллических блока выполнены сферическими двухслойными, наружная втулка, резиновая втулка и внутренняя металлическая арматура каждого из резинометаллических блоков выполнены разъемными из двух половин, раздвинутых до запрессовки резинометаллического блока в тягу на величину предварительной деформации резины, при этом плоскость разъема перпендикулярна продольной оси тяги (см. Патент на полезную модель №199736, СПК В61С 9/50 (2020.02). Узел подвешивания тягового электродвигателя. / Воробьев В.И., Измеров О.В., Копылов C.O., Космодамианский А.С., Капустин М.Ю., Стрекалов Н.Н., Самотканов А.В., Шевченко Д.Н. Опубл. 31.07.2020, бюл. №22.).
Недостатком прототипа является то, что при передаче крутящего момента от тягового электродвигателя колесам локомотива вследствие давления зубьев шестерен на зубья большого зубчатого колеса тяговый электродвигатель стремится повернуться вокруг оси колесной пары. По этой причине в подвеске возникает усилие, которое воздействует на раму тележки в месте крепления к раме тележки тягового электродвигателя и которое вызывает перераспределение нагрузок от колесных пар на рельсы (см. Тепловозы / И.П. Бородулин [и др.]; под ред. Н.И. Панова. - М.: Машиностроение, 1976. С. 495-500, рис. 290). При этом менее нагруженная колесная пара при увеличении силы тяги начинает первой проскальзывать по рельсам, что приводит к износу колес и рельсов и ограничивает максимальное тяговое усилие локомотива.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении затрат на содержание пути и локомотива путем уменьшения износа колес и рельсов за счет недопущения скольжения колесной пары по рельсу при снижении нагрузки от колесной пары на рельсы во время реализации тягового усилия, повышения производительности локомотива за счет устранения данной причины скольжения колесной пары по рельсу и повышения тягового усилия.
Это достигается тем, что в устройстве для крепления тяговых электродвигателей локомотива к раме двухосной тележки, содержащем тягу, в головках которой установлены резинометаллические блоки, один из которых развернут относительно другого на 90 градусов, валики и резьбовые соединения, оба резинометаллических блока выполнены сферическими двухслойными, наружная втулка, резиновая втулка и внутренняя металлическая арматура каждого из резинометаллических блоков выполнены разъемными из двух половин, раздвинутых до запрессовки резинометаллического блока в тягу на величину предварительной деформации резины, при этом плоскость разъема перпендикулярна продольной оси тяги, тяга имеет серповидную форму, для резинометаллического блока, продольная ось которого лежит в одной плоскости с продольной осью железнодорожного пути, продольная ось резинометаллического блока перпендикулярна оси, соединяющей между собой центры обоих резинометаллических блоков, а ось, соединяющая между собой центры обоих резинометаллических блоков, проходит через центр тяжести тележки.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображено устройство для крепления тяговых электродвигателей локомотива к раме двухосной тележки, на фиг. 2 - сечение по кронштейну тягового электродвигателя, на фиг. 3 - разрез по верхнему резинометаллическому блоку.
Предлагаемое устройство для крепления тяговых электродвигателей локомотива к раме двухосной тележки содержит тягу 1, в головках которой установлены резинометаллические блоки 2 и 3, блок 2 развернут относительно блока 3 на 90°, валики 4 и 5, и резьбовые соединения 6 и 7. Оба резинометаллических блока 2 и 3 выполнены сферическими двухслойными, наружная втулка 8, резиновая втулка 9 и внутренняя металлическая арматура 10 каждого из резинометаллических блоков (2 и 3) выполнены разъемными из двух половин (фиг. 3), раздвинутых до запрессовки резинометаллического блока в тягу 1 на величину предварительной деформации резины, при этом плоскость разъема перпендикулярна продольной оси тяги 1, а нижний валик 5 выполнен с кольцевым пазом, в который входит планка 11, крепящаяся с помощью резьбового соединения 7 к кронштейну тягового электродвигателя 12.
Тяга 1 имеет серповидную форму, для резинометаллического блока 2, продольная ось в-в которого (фиг. 1) лежит в одной плоскости с продольной осью железнодорожного пути (на фиг. 1 не показано), продольная ось в-в резинометаллического блока 2 перпендикулярна оси г-г, соединяющей между собой центры резинометаллических блоков 2 и 3, а ось г-г, соединяющая между собой центры обоих резинометаллических блоков 2 и 3, проходит через центр тяжести тележки, обозначенный на фиг. 1 буквами Ц.Т.
Предлагаемое устройство для крепления тяговых электродвигателей локомотива к раме двухосной тележки работает следующим образом. При поперечном перемещении кронштейна тягового электродвигателя 12 относительно верхнего резинометаллического блока 2 во время прохождения кривых участков пути резинометаллические блоки 2 и 3 деформируются, обеспечивая свободное перемещение электродвигателя относительно рамы тележки. При угловом повороте кронштейна тягового электродвигателя 12 во время колебаний тягового электродвигателя на вертикальных неровностях пути деформируется упругий резинометаллический блок 3, обеспечивая свободный поворот тягового электродвигателя относительно оси упругого резинометаллического блока 3.
При выкатке колесно-моторного блока откручиваются болты 7, вынимается планка 11 и нижний валик 5 выбивается ударами инструмента по торцу нижнего валика 5 из отверстий кронштейна тягового электродвигателя 12.
При запрессовке резинометаллического блока 2 или 3 в отверстие в тяге 1 половины наружной втулки 8, резиновой втулки 9 и внутренней металлической арматура 10 сближаются, обеспечивая предварительную деформацию резинового слоя в направлении действия силы, передаваемой тягой 1 подвески.
При реализации силы тяги в тяге 1 возникают усилия F, которые передаются на поперечную балку рамы тележки. Поскольку ось г-г, соединяющая между собой центры обоих резинометаллических блоков 2 и 3, проходит через центр тяжести тележки (Ц.Т.), то усилие в тяге 1 не создает момента, поворачивающего тележку вокруг поперечной оси, и не создает перераспределения нагрузок по осям, что позволяет наиболее эффективно использовать сцепной вес локомотива. Благодаря тому, что тяга 1 имеет серповидную форму, кронштейн тягового электродвигателя 12 может быть расположен в точке подвеса, обеспечивающей требуемую величину наклона оси г-г, соединяющей между собой центры обоих резинометаллических блоков 2 и 3, при этом тяга 1 будет огибать тяговый электродвигатель. Поскольку продольная ось резинометаллического блока в-в перпендикулярна оси г-г, соединяющей между собой центры обоих резинометаллических блоков, продольная ось в-в резинометаллического блока 2 перпендикулярна оси г-г, соединяющей между собой центры резинометаллических блоков 2 и 3, усилие F (см. фиг. 1) от тяги 1 воздействует на резинометаллический блок 2 только в радиальном направлении, для которого жесткость резинометаллического блока максимальна, и, следовательно, деформации сжатия резины минимальны, что обеспечивает максимальный срок службы резинометаллического блока.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в снижении затрат на содержание пути и локомотива путем уменьшения износа колес и рельсов за счет недопущения скольжения колесной пары по рельсу при снижении нагрузки от колесной пары на рельсы во время реализации тягового усилия, повышения производительности локомотива за счет устранения данной причины скольжения колесной пары по рельсу и повышения тягового усилия, поскольку серповидная форма тяги позволяет установить ее с наклоном, при котором ось, соединяющая между собой центры резинометаллических блоков, проходит через центр тяжести тележки, и усилия в тяге подвески не создают крутящего момента, перераспределяющего нагрузку по осям тележки.