УЗЕЛ ПОДВЕШИВАНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
TRACTION MOTOR SUSPENSION ASSEMBLY

Узел подвешивания тягового электродвигателя относится к транспортному машиностроению, а именно к узлам подвешивания тягового электродвигателя (ТЭД) к раме тележки локомотива.
Известны узлы подвешивания ТЭД, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения.
Известен узел подвешивания ТЭД к раме тележки локомотива, включающий моторно-осевые подшипники ТЭД и подвеску, состоящую из пружин, качающихся подвесок с шарнирами скольжения и траверс [1].
Недостатком указанного узла подвешивания ТЭД является его сложность и наличие большого числа деталей, изнашиваемых в процессе эксплуатации и требующих восстановления или замены.
Известен узел подвешивания ТЭД, применяемый на отечественных электровозах типа ВЛ80, ВЛ10, ВЛ11 и ВЛ82 [2]. В этих локомотивах ТЭД 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 ТЭД является высокий износ сменной втулки и плавающего валика вследствие небольшой площади контакта трущихся поверхностей, особенно при перекосе ТЭД 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 ТЭД.
Известен узел подвешивания ТЭД, применяющийся на английском тепловозе «Кестрел» [3]. 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 сайлент-блоки.
Существенным недостатком известного узла, работающего в условиях комбинированного нагружения (воспринимает одновременно осевые и радиальные нагрузки), является повышенное осевое нагружение на опорные подшипники ТЭД 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).
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.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является узел подвешивания тягового электродвигателя [4]. Он содержит подшипниковые опоры для опирания на ось колесной пары и поводок, концами посредством сайлент-блоков связанный с корпусом двигателя и рамой тележки, при этом один из сайлент-блоков смонтирован на оси с возможностью осевого перемещения в пределах 1-1,2 от максимальной амплитуды поперечных перемещений колесной пары относительно рамы тележки, а параметры сайлент-блоков связаны следующим соотношением:
где f - коэффициент трения скольжения подвески по внутреннему валику;
F - суммарное усилие в подвеске от веса тягового электродвигателя и реактивного усилия от реализации силы тяги, кН;
L - межцентровое расстояние по амортизаторам подвески, мм;
в
l- длина внутренней втулки амортизатора, мм;
р
Ж - радиальная жесткость амортизатора, кН/мм;
о
Ж - осевая жесткость амортизатора, кН/мм;
Δ - амплитуда поперечного перемещения колесной пары с электродвигателем относительно рамы тележки, мм.
Этот узел подвески имеет также недостатки.
в
В эксплуатации под воздействием пыли, влаги и загрязнений, загустевания смазки или загрязнений, содержащих масло и топливо, при низких температурах, коэффициент трения втулки по поверхности оси f может изменяться. Кроме того, при перекосе поводка в процессе работы давление втулки на поверхность оси оказывается неравномерным из-за момента сопротивления сайлент-блока перекосу, вследствие чего износ втулки и оси по краям оказывается больше, чем в середине. В результате этого реальная длина контакта втулки сайлент-блока с осью l оказывается меньше, чем принятая в указанном соотношении длина внутренней втулки амортизатора. Наконец, при изменении температуры будет меняться радиальная и осевая жесткость амортизатора. Все это в совокупности приводит к увеличению износа втулки и шарнира и при неблагоприятном сочетании названных факторов может приводить к заклиниванию втулки на оси и, как следствие - к выдавливанию и разрушению резиновых втулок сайлент-блока.
Известно также, что смазочные жидкости, содержащие ферромагнитные наночастицы, могут удерживаться магнитным полем в заданном положении [5].
Цель изобретения - исключение возможности заклинивания поводка на валике с одновременным повышением продолжительности срока службы сайлент-блоков.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами: на фиг.1. изображен узел подвешивания ТЭД к раме тележки локомотива; на фиг.2 - поводок узла подвешивания; на фиг.3 - шарнир узла подвешивания.
в
Узел подвешивания тягового электродвигателя содержит подшипниковые опоры 1 (фиг.1) для опирания на ось колесной пары, поводок 2, посредством сайлент-блоков 3 и 4 (фиг.2) и осей 5 и 6 связанный с кронштейном 7 на корпусе двигателя 8 и рамой тележки 9. Нижний сайлент-блок 3, резиновая втулка которого имеет сферическую форму, смонтирован на оси 5 с возможностью осевого перемещения в пределах, больших, чем максимальное перемещение кронштейна 7 относительно рамы тележки 9 в направлении, перпендикулярном оси пути. Верхний сайлент-блок 4 имеет резиновую втулку цилиндрической формы, длина которой l составляет не менее 2/3 от величины межцентрового расстояния по шарнирам подвески L. При этом пространство между осью 5 и сайлент-блоком 3 заполнено смазывающей жидкостью 10 (фиг.3), содержащей ферромагнитные наночастицы, а в кольцевой расточке нижнего сферического сайлент-блока 3 установлены постоянные магниты 11.
Предлагаемый узел подвешивания тягового электродвигателя работает следующим образом.
Вероятность заклинивания втулки сайлент-блока 3 на оси 5 растет с увеличением угла перекоса продольной оси поводка относительно продольной оси сайлент-блока и увеличением жесткости сайлент-блока при перекосе. В предлагаемом узле подвешивания за счет выбора длины резиновой втулки верхнего сайлент-блока, равной не менее 2/3 от величины межцентрового расстояния по шарнирам подвески L, практически исключается составляющая перекоса поводка от силы трения между внутренней втулкой сайлент-блока и осью при поперечном перемещении колесной пары относительно рамы тележки. Воздействие другой составляющей от наклона колесной пары относительно рамы тележки при движении по неровностям пути с высотой, различной для правого и левого рельса, снижается за счет того, что резиновая втулка нижнего сайлент-блока имеет сферическую форму, которая обеспечивает минимальную жесткость шарнира при перекосе. При этом постоянные магниты 11 удерживают смазочную жидкость в зазоре между сайлент-блоком 3 и осью 5, что предотвращает возникновение сухого трения и задиров контактирующих поверхностей оси и сайлент-блока. Таким образом, в предлагаемом узле подвешивания тягового электродвигателя практически исключаются условия заклинивания внутренней втулки сайлент-блока на оси вследствие износа поверхностей втулки и оси, изменения коэффициента трения от высыхания смазки, а также изменения жесткости резины втулок сайлент-блоков при низких температурах и вследствие старения резины.
Предлагаемое изобретение обеспечивает получение следующих видов технического результата. Исключение возможности заклинивания поводка на валике позволяет сократить расходы на внеплановые ремонты локомотива, а также повысить продолжительность срока службы сайлент-блоков за счет устранения одной из составляющих перекоса втулки шарнира относительно оси поводка.
Источники информации
1. Медель В.Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Т.1. Конструкция и динамика. - М.: Гострансжелдориздат, 1957, с.160.
2. В.Н. Калихович. Тяговые приводы локомотивов (Устройство, обслуживание, ремонт). М.: Транспорт, 1983, с.58.
3. Бирюков И.В. и др. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. М.: Транспорт, 1986, с.43-44, с.50-52.
4. Авторское свидетельство СССР №1759693. Узел подвешивания тягового электродвигателя / B.C. Коссов, Ю.Н. Соколов, B.C. Авраменко, В.М. Суровцев, С.П. Авдеев, Б.И. Годунов и В.П. Колесников - опубл. 07.09.92, БИ №33.
5. Берковский Б.М., Медведев Б.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. - М.: Химия, 1989, с.163-164.