Колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается колесно-моторного блока локомотивов.
Из уровня техники известен колесно-моторный блок, который содержит тяговый электродвигатель, унифицированный кожух зубчатой передачи и колесную пару с буксами, в состав которой входят ось, на которую установлены два колеса, зубчатое колесо и два роликовых радиальных сферических моторно-осевых подшипника качения. Подшипники качения расположены в соответствующих корпусах, представляющих собой жесткие полутрубы. На торцах корпусов расположены фланцы с унифицированными посадочными местами для моторно-осевых подшипников качения. Корпуса подшипников по сопрягаемым поверхностям крепят болтами к корпусу тягового электродвигателя. Между двумя корпусами подшипников установлен защитный кожух, предохраняющий ось колесной пары от попадания на нее пыли и грязи. Зубчатое колесо колесной пары и шестерня, установленная на валу тягового электродвигателя, расположены внутри унифицированного кожуха зубчатой передачи. Между подшипником и колесом установлено упорное кольцо, так как подшипник воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки. Одновременно упорное кольцо выполняет функции лабиринтного уплотнения (заявка на выдачу патента РФ на полезную модель №2018127628, пат. РФ №184320, опубл. в бюл. №30, 2018 г.).
К недостаткам известного технического решения можно отнести сложность процесса выполнения профилактического осмотра одного из подшипников: необходимо демонтировать защитный кожух, затем снять один из двух корпусов с внешнего кольца подшипника. Для осмотра другого подшипника необходимо, используя сложные технологические методы точного позиционирования, установить корпус на внешнее кольцо подшипника, а затем снять корпус со второго подшипника. Для сборки после осмотра приходится снова выполнять сложные технологические манипуляции по установке корпуса на внешнее кольцо подшипника. Все это сказывается на увеличении времени монтажа/демонтажа и других ресурсов, при этом требуется использование специального оборудования и оснастки, так как необходимо высокоточное позиционирование.
Поскольку в колесно-моторном блоке имеется два отдельных корпуса подшипников, то при их установке появляются дополнительные несоосности и перекосы осей посадочных поверхностей под подшипники. Два роликовых сферических подшипника в совокупности способны компенсировать несоосности и перекосы, но, в таком случае, при установке электродвигателя его ось не параллельна оси колесной пары, что приводит к уменьшению ресурса шестерни и зубчатого колеса.
К недостаткам известного технического решения можно отнести и то, что в случае, когда корпуса подшипников устанавливают вдоль оси колесной пары, как в прототипе, пропадает возможность использования лабиринтного уплотнения подшипниковых узлов со стороны электродвигателя. Отсутствие лабиринтных уплотнений в колесно-моторном блоке со стороны электродвигателя приводит к повышенному попаданию грязи и влаги в подшипниковый узел, что неизбежно сказывается на уменьшении ресурса работы подшипников.
Из уровня техники известен колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя, состоящий из колесной пары, тягового электродвигателя с установленной на вал шестерней, кожуха зубчатой передачи, закрывающего зацепление шестерни и зубчатого колеса, расположенного на колесной паре. Электродвигатель опирается на ось колесной пары через роликовый радиальный сферический и роликовый радиальный подшипники качения. Подшипники располагаются в корпусе, представляющем собой жесткую полутрубу, на концах которой имеются фланцы с посадочными местами под подшипники качения. Унифицированы места крепления корпуса подшипников и ответные места крепления тяговых электродвигателей для возможности установки коллекторных или асинхронных двигателей различной мощности (патент РФ №146099, опубл. 27.09.2014., бюл. №27).Данное техническое решение принято за прототип.
К недостаткам известного технического решения можно отнести сложность процессов монтажа и демонтажа корпусов моторно-осевых подшипников при изготовлении колесно-моторных блоков и при проведении их профилактических осмотров и ремонтов в эксплуатации.
К недостаткам можно также отнести то, что со стороны электродвигателя имеется недостаточно надежное уплотнение подшипниковых узлов, что неизбежно снижает ресурс работы подшипников.
Техническим результатом является улучшение условий монтажа/демонтажа колесно-моторного блока при сборке, после проведения профилактических осмотров и ремонтов во время эксплуатации локомотива, а также повышение ресурса работы колесно-моторного блока.
Технический результат достигается тем, что колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя, состоит из колесной пары с буксовыми узлами, тягового электродвигателя с установленной на вал шестерней, кожуха зубчатой передачи, закрывающего зацепление шестерни и зубчатого колеса, расположенного на колесной паре, причем тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары через роликовый радиальный сферический подшипник качения, располагающийся в корпусе подшипников, на одном из торцов которого имеется фланец с посадочным местом под роликовый радиальный сферический подшипник качения, при этом унифицированы места крепления корпуса подшипников и ответные места крепления тяговых электродвигателей для возможности установки коллекторных или асинхронных двигателей различной мощности.
Новым является то, что колесно-моторный блок дополнительно содержит роликовый радиальный сферический подшипник качения.
Новым также является то, что дополнительный роликовый радиальный сферический подшипник качения установлен в стакан, соединенный при помощи фланцевого соединения с корпусом подшипников.
Новым является также то, что корпус подшипников выполнен разъемным, а плоскость разъема между крышкой и основанием корпуса подшипников проходит горизонтально через ось колесной пары.
Новым является также то, что с торцов подшипников качения со стороны тягового электродвигателя сформированы радиальные лабиринтные уплотнения.
Новым является также то, что с торцов подшипников качения со стороны зубчатого колеса и колеса колесной пары сформированы торцевые лабиринтные уплотнения.
Использование в колесно-моторном блоке дополнительного роликового радиального сферического моторно-осевого подшипника качения обеспечивает решение задачи повышения ресурса работы колесно-моторного блока за счет способности двух роликовых радиальных сферических подшипника качения компенсировать перекосы осей подшипников, возникающие при постоянной знако-переменной изгибающей нагрузке колесной пары во время эксплуатации.
Использование стакана в заявленной конструкции выполняет задачу увеличения ресурса работы корпуса подшипников. Это объясняется тем, что исключено негативное воздействие фреттинг-коррозии на сопрягаемые поверхности подшипника и корпуса подшипников.
Фактически негативное воздействие фреттинг-коррозии переносится на сопрягаемые поверхности подшипника и стакана, исключая контакт с корпусом подшипников. Поскольку внешнее кольцо роликового радиального подшипника качения, как правило, выполнено из материала с повышенными показателями твердости и износостойкости, то при достижении критического уровня фреттинг-коррозии замене подлежит только стакан, а не корпус подшипников в целом.
Благодаря тому, что корпус подшипников качения выполнен разъемным по горизонтальной плоскости, проходящей через ось колесной пары, и состоит из крышки и основания, соединенных между собой болтами, появляется возможность быстрого доступа к подшипникам качения. Это существенно упрощает процессы монтажа/демонтажа данного узла.
Использование радиальных лабиринтных уплотнений в колесно-моторном блоке с торца подшипников качения позволяет избежать повышенного попадания грязи и влаги в подшипниковый узел со стороны тягового электродвигателя. Это стало возможным благодаря тому, что корпус подшипников выполнен из крышки и основания, соединенных между собой по горизонтальной плоскости, проходящей вдоль оси колесной пары.
Использование торцевых лабиринтных уплотнений в колесно-моторном блоке с противоположного торца подшипников качения позволяет обеспечить дополнительную защиту подшипникового узла от попадания грязи и влаги со стороны зубчатого колеса и колеса колесной пары.
Радиальные и торцевые уплотнения подшипников качения в комплексе обеспечивают повышение ресурса колесно-моторного блока.
Таким образом, перечисленные отличительные признаки в совокупности позволяют достичь заявленного технического результата.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где
на фиг. 1 - колесно-моторный блок, общий вид
на фиг. 2 - радиальное уплотнение, вид (А) слева на фиг. 1.
на фиг. 3 - радиальное уплотнение, вид (Б) справа на фиг. 1.
на фиг. 4 -торцевое уплотнение, вид (В) слева на фиг. 1.
на фиг. 5 -торцевое уплотнение, вид (Г) справа на фиг. 1.
Колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя (фиг. 1-5), содержит колесную пару 1 с буксовыми узлами 2.1, 2.2, установленными возле колес 3.1, 3.2 колесной пары 1 и тяговый электродвигатель 4 с установленной на вал 5 шестерней 6, кожух 7 зубчатой передачи, закрывающий зацепление шестерни 6 и зубчатого колеса 8, расположенного на колесной паре 1. Кожух 7 зубчатой передачи фиксирован к тяговому электродвигателю 4 посредством болтов. Тяговый электродвигатель 4 опирается на ось 9 колесной пары 1 через роликовые радиальные сферические подшипники 10.1, 10.2 качения, располагающиеся в разъемном корпусе 11 подшипников, состоящем из крышки 12 и основания 13. Крышка 12 и основание 13 разъемного корпуса 11 подшипников соединены болтами. Разъемный корпус 11 подшипников и тяговый электродвигатель 4 соединены между собой болтами.
На торце разъемного корпуса 11 подшипников со стороны зубчатого колеса 8 имеется посадочное место под роликовый радиальный сферический подшипник 10.1 качения, который фиксирован в осевом направлении фланцем 15. На противоположном торце разъемного корпуса 11 подшипников смонтирован стакан 14, в который установлен второй роликовый радиальный сферический подшипник 10.2 качения. Стакан 14 соединен болтами при помощи фланцевого соединения с разъемным корпусом 11 подшипников. На оси 9 колесной пары 1 установлены радиальные лабиринтные кольца 16.1, 16.2, а именно у торцов подшипников 10.1, 10.2 качения со стороны тягового электродвигателя 4, которые совместно с проточками 17.1, 17.2, выполненными в крышке 12 и основании 13 разъемного корпуса 11 подшипников, образуют радиальные лабиринтные уплотнения. С противоположных торцов подшипников 10.1, 10.2 качения имеются торцевые лабиринтные уплотнения, сформированные при помощи лабиринтных колец 18.1, 18.2, установленных на колесе 3.1 колесной пары 1 и зубчатом колесе 8, совместно с проточками 19.1, 19.2, выполненными на стакане 14 и крышке 12 разъемного корпуса 11 подшипников, соответственно.
Сборку колесно-моторного блока с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя производят в следующем порядке. Сначала выполняют сборку колесной пары 1. На ось 9 колесной пары устанавливают радиальные лабиринтные кольца 16.1, 16.2. Затем запрессовывают роликовый сферический подшипник 10.2 и колесо 3.1 колесной пары 1 с заранее установленным на нем торцевым лабиринтным кольцом 18.1. Со стороны зубчатого колеса 8 на внешнее кольцо роликового сферического подшипника 10.2 устанавливают стакан 14 с выполненными на нем торцевыми лабиринтными проточками 19.1. Далее на ось 9 колесной пары запрессовывают роликовый сферический подшипник 10.1 и к нему подводят фланец 15 с выполненными на нем торцевыми лабиринтными проточками 19.2. Затем последовательно запрессовывают зубчатое колесо 8 с заранее установленным на нем торцевым лабиринтным кольцом 18.2 и колесо 3.2 колесной пары 1. На концах оси 9 колесной пары 1 устанавливают буксовые узлы 2.1, 2.2. Сформированную сборку устанавливают на зафиксированное основание 13 разъемного корпуса 11 подшипников таким образом, чтобы выполненные в нем проточки 17.1, 17.2 под радиальное лабиринтное уплотнение образовывали между радиальными лабиринтными кольцами 16.1, 16.2 необходимый зазор. Затем на основание 13 разъемного корпуса 11 подшипников устанавливают крышку 12 разъемного корпуса 11 подшипников и соединяют их болтами. Завершают формирование сборки колесной пары 1 болтовыми соединениями фланца 15 и стакана 14 к разъемному корпусу 11 подшипников. Далее формируют сборку колесно-моторного блока. На крышку 12 разъемного корпуса 11 подшипников устанавливают и крепят болтами тяговый электродвигатель 4 с заранее установленной на его валу шестерней 6. Завершают формирование колесно-моторного блока установкой кожуха 7 зубчатой передачи и креплением его к электродвигателю 4 посредством болтов.
Заявленная полезная модель «Колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя» прошла стендовые испытания в качестве опытного образца, о чем составлен соответствующий акт. Полезная модель изготовлена в промышленных условиях и предназначена для использования в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».