ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ЛОКОМОТИВА

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к устройствам для передачи крутящего момента от тягового двигателя к колесной паре.
Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, на валу которого размещено малое зубчатое колесо тяговой передачи (см. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение». А.А. Камаев, Н.Г. Апанович, В.А. Камаев и др.; под ред. А.А. Камаева. - М.: Машиностроение, 1981. - С. 121, рис. 79).
Недостатком известного тягового привода, применяемого на тепловозах отечественных железных дорог 2ТЭ10М и 2ТЭ116, является то, что консольное размещение зубчатого колеса на валу приводит к его перекосам при передаче силы тяги и неравномерному распределению нагрузки по длине зуба (см. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение». А.А. Камаев, Н.Г. Апанович, В.А. Камаев и др.; под ред. А.А. Камаева. - М.: Машиностроение, 1981. - С. 121-122.).
Известен тяговый привод, содержащий тяговый электродвигатель, редуктор, малое зубчатое колесо которого расположено симметрично на двух подшипниковых опорах, и соединяющую их компенсационную муфту (см. Смирнов В.А. Тележка двухосная моторная, Руководство по эксплуатации, ДМЗ, 2001 г., стр. 1-3.).
В данном тяговом приводе, примененном в отечественном электропоезде ЭД6, симметричное расположение зубчатого колеса относительно подшипниковых опор позволяет предотвратить его перекосы. Недостатком привода является то, что компенсационная муфта, размещенная между тяговым электродвигателем и редуктором, уменьшает максимальные осевые габариты тягового электродвигателя, что ограничивает повышение мощности тягового электродвигателя и тем самым препятствует использованию данного тягового привода для локомотивов.
Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и редуктор, малое зубчатое колесо которого расположено симметрично на двух подшипниковых опорах, причем вал электродвигателя опирается одним концом на подшипник в корпусе статора, а другим - на хвостовик оси малого зубчатого колеса осевого редуктора (см. Касимов P.P., Мальгин А.А., Подоплелов А.А. Устройство электровоза 2ЭС10 (Методическое пособие для локомотивных бригад и ремонтного персонала). РЖД, Екатеринбургский учебный центр №1, С. 11, рис. 3.).
Недостаток указанного тягового привода, примененного для электровоза отечественных железных дорог 2ЭС10, состоит в усложнении конструкции, в связи с необходимостью передачи крутящего момента с вала тягового электродвигателя на вал редуктора с помощью специальной муфты и невозможности диагностирования тягового электродвигателя при ремонте отдельно от редуктора, т.к. при демонтированном редукторе вал тягового электродвигателя не имеет второй опоры.
Известен тяговый привод локомотива, содержащий редуктор и тяговый электродвигатель с малым зубчатым колесом на валу, расположенным между подшипниковыми опорами электродвигателя, тяговый привод снабжен аэростатическим подшипником, расположенным на подшипниковом щите между тяговым электродвигателем и малым зубчатым колесом, и трубкой для подвода сжатого воздуха (см. Патент на полезную модель №169062, Российская Федерация, МПК В61С 9/46. Тяговый привод локомотива. / Антипин Д.Я., Воробьев В.И., Измеров О.В., Бондаренко Д.А., Аксенов Р.С., Новиков В.Г., Митраков А.С., Тысева Н.Ю. Опубл. 02.03.2017, бюл. №7.).
Недостаток данного привода также состоит в усложнении конструкции. Установка одного из осевых подшипников в корпусе редуктора требует повышенной точности обработки поверхностей корпуса редуктора, с учетом того, что редуктор базируется на оси колесной пары по радиальной поверхности узла осевого подшипника, а на ТЭД - по торцу поверхности корпуса ТЭД, перпендикулярной оси колесной пары.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран тяговый привод локомотива, содержащий редуктор и тяговый электродвигатель с малым зубчатым колесом, расположенным на валу тягового электродвигателя между подшипниковыми опорами, при этом моторно-осевые подшипники расположены в одном корпусе, связанном с остовом тягового электродвигателя с помощью болтов, подшипник тягового электродвигателя со стороны малого зубчатого колеса размещен в защитном корпусе, являющемся частью подшипникового щита, а корпус редуктора состоит из двух половин с продольным разъемом, надевающихся на защитный корпус подшипника тягового электродвигателя и корпус моторно-осевых подшипников (См. Электровоз магистральный 2ЭС5. Руководство по эксплуатации. Книга 7. Описание и работа. Механическая часть. 3ТС.001.018 РЭ7. Листы 19-21).
Недостатком прототипа, примененного на электровозе 2ЭС5 отечественных железных дорог, является то, что из-за ограниченной длины корпуса моторно-осевых подшипников увеличиваются нагрузки, действующие на моторно-осевой подшипник со стороны зубчатого колеса, что приводит к снижению долговечности моторно-осевого подшипника. На схеме фиг. 1 показаны силы, действующие на моторно-осевые подшипники тягового привода 2ЭС5 (фиг. 1а) и 2ЭС10 (фиг. 1б),
Усилия, действующие на моторно-осевые подшипники, определяются выражениями:
- радиальное усилие, действующее на моторно-осевой подшипник со стороны зубчатого колеса
- радиальное усилие, действующее на моторно-осевой подшипник со стороны, противоположной зубчатому колесу
1
2
где F - окружное усилие в тяговой передаче, передаваемое на тяговый электродвигатель, L - расстояние от зубчатого колеса до моторно-осевого подшипника со стороны, противоположной зубчатому колесу, L - расстояние между моторно-осевыми подшипниками.
2
1
1
2
1
2
2
1
1
Если L>0,5 L, то R>R и, таким образом, наиболее нагруженным является подшипник со стороны зубчатого колеса. Поскольку для обоих приводов L и F одинаковы, a L для привода прототипа (фиг. 1а) меньше, чем для привода электровоза 2ЭС10 (фиг. 1б), и, согласно приведенной выше формуле, при уменьшении величины L величина R будет увеличиваться, то усилие R на моторно-осевом подшипнике прототипа будет выше, чем у привода электровоза 2ЭС10 при равных окружных усилиях на зубчатых колесах.
Известен тяговый привод локомотива ЧС2, содержащий тяговый электродвигатель и редуктор, соединенные между собой торсионом и карданными шарнирами, причем большое зубчатое колесо редуктора крепится к колесу колесной пары (см. Раков В.А., Пассажирский электровоз ЧС2. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Транспорт», 1976, С 50-51, рис. 49, 50).
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении расходов на обслуживание и ремонт локомотивов путем уменьшения статических нагрузок на подшипники в режиме тяги.
Указанная цель достигается тем, что в тяговом приводе локомотива, содержащем редуктор и тяговый электродвигатель с малым зубчатым колесом, расположенным на валу тягового электродвигателя между подшипниковыми опорами, при этом моторно-осевые подшипники расположены в одном корпусе, связанном с остовом тягового электродвигателя с помощью болтов, подшипник тягового электродвигателя со стороны малого зубчатого колеса размещен в защитном корпусе, являющемся частью подшипникового щита, а корпус редуктора состоит из двух половин с продольным разъемом, надевающихся на защитный корпус подшипника тягового электродвигателя и корпус моторно-осевых подшипников, большое зубчатое колесо смонтировано на колесе колесной пары с помощью разъемного соединения на болтах, а моторно-осевой подшипник со стороны большого зубчатого колеса расположен под ступицей большого зубчатого колеса.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 2. изображен общий вид тягового привода локомотива, на фиг. 3 - вид на тяговый привод локомотива со стороны осевого редуктора.
Предлагаемый тяговый привод локомотива содержит редуктор 1 и тяговый электродвигатель 2 с малым зубчатым колесом 3, расположенным на валу 4 тягового электродвигателя 2 между подшипниковыми опорами, при этом моторно-осевые подшипники 5 расположены в одном корпусе 6, связанном с остовом тягового электродвигателя 2 с помощью болтов (на фиг. 2 и фиг. 3 не показаны), подшипник 7 тягового электродвигателя 2 со стороны малого зубчатого колеса 3 размещен в защитном корпусе 8, являющемся частью подшипникового щита, а корпус редуктора 1 состоит из двух половин с продольным разъемом, надевающихся на защитный корпус 8 подшипника 7 тягового электродвигателя 2 и корпус 6 моторно-осевых подшипников 5.
Большое зубчатое колесо 9 смонтировано на колесе 10 колесной пары с помощью разъемного соединения на болтах (на фиг. 2 и 3 не показаны), а моторно-осевой подшипник 5 со стороны большого зубчатого колеса 9 расположен под ступицей большого зубчатого колеса 9.
Предлагаемый тяговый привод работает следующим образом. При работе тягового привода в сборе крутящий момент с вала 4 передается на малое зубчатое колесо 3 и далее на большое зубчатое колесо 9 и колесо 10 колесной пары. При необходимости осмотра моторно-осевого подшипника 5 со стороны большого зубчатого колеса 9, снимаются половины корпуса редуктора 1, затем разъединяется болтовое соединение тягового электродвигателя 2 и корпус 6, после чего разъединяется соединение ступицы большого зубчатого колеса 9 с колесом 10 колесной пары и большое зубчатое колесо 9 отодвигается от колеса 10 колесной пары, обеспечивая доступность моторно-осевого подшипника 5.
Поскольку в предложенном тяговом приводе моторно-осевой подшипник 5 со стороны большого зубчатого колеса 9 расположен на большем расстоянии от другого моторно-осевого подшипника 5, чем большое зубчатое колесо 9, нагрузка на моторно-осевой подшипник 5 со стороны большого зубчатого колеса 9 ниже, чем у прототипа, без увеличения требований к качеству обработки редуктора 1.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что снижение нагрузок на наиболее нагруженный моторно-осевой подшипник вследствие расположения его под ступицей большого зубчатого колеса позволяет увеличить долговечность работы моторно-осевого подшипника и снизить расходы на ремонт локомотива.