Узел подвешивания тягового электродвигателя

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к узлам подвешивания тягового электродвигателя или тягового редуктора к раме тележки локомотива.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя, включающий шарнир и две пружины (см. В.Б. Медель, Подвижной состав электрических железных дорог. Т. 1. Конструкция и динамика. Изд 2-е, переработ. Трансжелдориздат, М, 1957. С.158, рис. 224).
Недостатком узла подвешивания является возможность применять его только при малых мощностях, вследствие недостаточной прочности пружин.
Известен также узел подвешивания тягового электродвигателя, включающий пружинную подвеску, состоящую из двух балочек, между которыми размещены четыре пружины. В отверстия балочек и кронштейнов, укрепленных на раме тележки, пропущены стержни, соединяющие комплект пружин с кронштейнами. Корпус тягового электродвигателя, имеющий два выступа с прикрепленными к ним сменными прокладками, опирается на балочки пружинной подвески (см. Конструкция и динамика тепловозов. / Под ред. В.Н. Иванова. М., Транспорт, 1974, С.173-174.).
Недостатком указанного узла подвешивания является повышенный износ прокладок уже через 200 тыс.км пробега локомотива, что ведет к увеличению динамической нагруженности кронштейна рамы тележки, появлению усталостных трещин, снижению безопасности движения и увеличению трудоемкости при замене сменных прокладок на текущих ремонтах.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя, применяемый на отечественных электровозах типа ВЛ80, ВЛ10, ВЛ11 и ВЛ82 (см. В.Н. Калихович. Тяговые приводы локомотивов (Устройство, обслуживание, ремонт). М., Транспорт, 1983, С.58.). В этих локомотивах тягового электродвигателя кронштейном через резиновые шайбы опирается на подвеску, головка которой имеет сменную втулку из износостойкой стали и соединена с брусом рамы тележки плавающим валиком.
Недостатком указанного узла подвешивания тягового электродвигателя является высокий износ сменной втулки и плавающего валика вследствие небольшой площади контакта трущихся поверхностей, особенно при перекосе тягового электродвигателя относительно рамы тележки. Вследствие этого зазор между сменной втулкой и плавающим валиком может достигать в эксплуатации 1,4…2,3 мм, что вызывает увеличение ударных нагрузок, действующих на тяговый электродвигатель.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя, применяющийся на английском тепловозе «Кестрел» (см. Бирюков И.В. и др. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. М., Транспорт, 1986, с. 43-44, С.50-52.). В указанном локомотиве в опорно-осевом тяговом приводе соединение электродвигателя с рамой тележки осуществляется с помощью поводка, в головках которого установлены сферический и цилиндрический резинометаллические сайлентблоки.
Существенным недостатком данного узла, работающего в условиях комбинированного нагружения (воспринимает одновременно осевые и радиальные нагрузки), является повышенное осевое нагружение на опорные подшипники тягового электродвигателя при поперечном перемещении колесной пары относительно рамы тележки во время прохода локомотивом кривых малого радиуса и стрелочных переводов, особенно при низких до -50°C температурах, при которых повышается жесткость резины в сайлентблоках и увеличивается момент сопротивления повороту сайлентблоков.
Кроме того, повышенные относительные деформации сжатия торцевых частей резиновых втулок цилиндрического амортизатора приводят к дополнительным нагрузкам на моторно-осевые подшипники, что в конечном итоге приводит к снижению долговечности подшипников и амортизаторов узла подвешивания.
Известны магнитоактивные эластомеры, у которых коэффициент потерь растет под действием магнитного поля и с увеличением амплитуды деформации, (см. Г.В. Степанов, Е.Ю. Крамаренко, Н.С. Перов, А.С. Семисалова, Д.Ю. Борин, В.В. Богданов, Д.А. Семеренко, А.В. Бахтияров, Л.Д. Свиридова, П.А. Стороженко. Магнитоактивный полимер с магнитотвердым наполнителем. Вестник ПНИПУ, №4, 2013, С.106-137).
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран узел подвешивания тягового электродвигателя, содержащий тягу подвески и несколько расположенных соосно и предварительно затянутых резиновых или резинометаллических элементов (см. Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. Справочное пособие. М., Машиностроение, 1976, С. 739-740.).
Недостаток указанного узла подвешивания тягового электродвигателя заключается в том, что диссипативные свойства упругих резиновых элементов определяются только внутренним трением в резине элементов, что ограничивает возможность снижения их жесткости вследствие возможности возникновения резонансных явлений от воздействия периодически повторяющихся неровностей пути, а также создает возможность для развития фрикционных автоколебаний остова тягового электродвигателя на резиновых элементах при буксовании локомотива. Это создает высокие нагрузки в элементах экипажной части, что ведет к их повреждению и увеличению расходов при эксплуатации и ремонте локомотива.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении затрат при эксплуатации и ремонте локомотива посредством снижения динамических нагрузок в узлах экипажной части.
Это достигается тем, что в узле подвешивания тягового электродвигателя, содержащем тягу подвески и несколько расположенных соосно и предварительно затянутых резиновых или резинометаллических элементов, резиновые или резинометаллические элементы выполнены из магнитоактивного полимера и помещены внутрь обмотки, соединенной с источником питания и ключом, а узел подвешивания содержит датчик виброскорости, расположенный на тяге подвески, полосовой фильтр, блок уставки и блок сравнения.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображено описываемое устройство.
Предлагаемый узел подвешивания тягового электродвигателя содержит тягу подвески 1 и несколько расположенных соосно и предварительно затянутых резиновых или резинометаллических элементов 2.
При этом резиновые или резинометаллические элементы 2 выполнены из магнитоактивного полимера и помещены внутрь обмотки 3, соединенной с источником питания 4 (ИЛ) и ключом 5 (К), а узел подвешивания содержит датчик виброскорости 6, расположенный на тяге подвески 1, полосовой фильтр 7 (ПФ), блок уставки 8 (У) и блок сравнения 9 (БС).
При отсутствии движения локомотива ключ 5 (К) закрыт и ток от источника питания 4 (ИП) в обмотку 3 не поступает. При деформации резиновых или резинометаллических элементов 2 во время колебаний тягового электродвигателя на неровностях пути или во время автоколебаний при буксовании локомотива, тяга подвески 1 перемещается в вертикальном направлении, вследствие чего на выходе датчика виброскорости 6 возникает сигнал, амплитуда которого пропорциональна амплитуде скорости вертикальных колебаний тяги подвески 1. Сигнал с выхода датчика виброскорости 6 поступает на вход полосового фильтра 7 (ПФ), который выделяет колебания с частотами, близкими к частоте собственных колебаний тягового электродвигателя на резиновых или резинометаллических элементах 2. С выхода полосового фильтра 7 (ПФ) сигнал поступает на один из входов блока сравнения 9 (БС), на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока уставки 8 (У), величина которого определяется расчетным путем. При развитии автоколебаний тягового электродвигателя на резиновых или резинометаллических элементах 2 или возникновений резонансных колебаний амплитуда колебаний тяги подвески с частотой собственных колебаний тягового электродвигателя на резиновых или резинометаллических элементах 2 увеличивается, амплитуда сигнала на выходе полосового фильтра 7 (ПФ) становится больше, чем величина сигнала на выходе блока уставки 8 (У), и на выходе блока сравнения 9 (БС) появляется сигнал, величина которого пропорциональна разности между амплитудой сигнала на выходе полосового фильтра 7 (ПФ) и величиной сигнала на выходе блока уставки 8 (У). Этот сигнал поступает на вход ключа 5 (К), который открывается и ток от источника питания 4 (ИП) поступает на обмотки 3, которые создают магнитный поток, воздействующий на резиновые или резинометаллические элементы 2, выполненные из магнитоактивного полимера. В результате воздействия магнитного потока жесткость резиновых или резинометаллических элементов 2 и рассеяние энергии в них увеличиваются, в результате чего узел подвешивания выходит из резонанса с возмущающей силой, либо происходит срыв автоколебаний, и амплитуда колебаний тягового электродвигателя на резиновых или резинометаллических элементах 2 снижается.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что ограничение колебаний тягового электродвигателя с помощью воздействия магнитного потока на резиновые или резинометаллические элементы, выполненные из магнитоактивного полимера ведет к снижению нагрузок на элементы колесно-моторного блока, что снижает затраты при эксплуатации локомотива.