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, опирающийся на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, и зубчатую передачу, причем малое зубчатое колесо размещено на валу тягового электродвигателя, а большое зубчатое колесо - на оси колесной пары (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог.- М : Транспорт, 1986, С. 41-43, рис. 3.1.).
Недостатком известного тягового привода, применяемого на тепловозах серий 2ТЭ10, ТЭМ2, 2ТЭ116 отечественных железных дорог, состоит в том, что при работе односторонней зубчатой передачи реактивное усилие, действующее на шестерню со стороны зацепления, создает крайне неравномерную нагрузку на моторно-осевые подшипники со стороны зубчатой передачи и со стороны коллектора, что приводит к неравномерному их износу с последующим ростом угла перекоса корпуса тягового электродвигателя относительно колесной пары (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М : Транспорт, 1986, С. 43).
Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, подвешенный на раме тележки, осевой редуктор, торсионный вал, проходящий через полый вал ротора тягового электродвигателя и связанный с валом осевого редуктора и валом тягового электродвигателя компенсационными муфтами (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. 133-134, рис. 91).
Недостатком данного тягового привода, примененном на тепловозе 2ТЭ121, электровозах ЭП1 и ЭП10 отечественных железных дорог и ДСЗ железных дорог Украины, является ограничение возможности снизить массу тягового электродвигателя путем повышения частоты вращения ротора, вследствие необходимости повышать внутренний диаметр подшипников ротора для размещения внутри вала электродвигателя торсионного вала. Так, наружный диаметр вала асинхронного тягового электродвигателя СТА-1200 мощностью 1200 кВт с приводом с опорно-рамным тяговым электродвигателем и осевым редуктором составляет 188 мм, что почти на 40 мм больше диаметра вала тяговых электродвигателей электровозов с опорно-осевым подвешиванием, а масса составляет 2400 кг, что на 20% выше массы асинхронных тяговых электродвигателей той же мощности для привода с опорно-осевым подвешиванием тяговых асинхронных электродвигателей (около 2000 кг).
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и осевой редуктор, связанные вместе разъемным соединением, и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников, причем тяговый электродвигатель со стороны, противоположной осевому редуктору, опирается на ось колесной пары через один подшипник, разъемное соединение с корпусом осевого редуктора выполнено неподвижным, осевой редуктор опирается на ось колесной пары с помощью одного подшипника, вал ротора тягового электродвигателя одним концом опирается на статор тягового электродвигателя через подшипник, а противоположным концом - на подшипники вала осевого редуктора, с которым вал ротора тягового электродвигателя соединен посредством мембранной муфты (см. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 с асинхронными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации, часть 4. Описание и работа. Механическое оборудование и системы вентиляции. 2ЭС10.00.000.000 РЭЗ. ООО «Уральские локомотивы», С. 28-32, рис. 3.5).
Недостатками указанного тягового привода, примененного для электровоза 2ЭС10 отечественных железных дорог, являются весьма жесткие требования к технологической точности изготовления сопрягаемых поверхностей корпуса тягового электродвигателя, подшипникового щита со стороны редуктора и корпуса редуктора. Кроме того, изгиб оси колесной пары при воздействии на нее статических и динамических нагрузок со стороны букс ведет к перекосу большого зубчатого колеса осевого редуктора относительно малого, неравномерному распределению контактных нагрузок по длине зубьев и снижению долговечности работы осевого редуктора. Отсутствие упругих звеньев между осью колесной пары и валом ротора тягового электродвигателя приводит к возникновению динамических моментов в тяговом приводе, что увеличивает склонность локомотива к боксованию и повышает износа бандажей колесной пары; установлено (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М : Транспорт, 1986 - 256, С. 59), что применение упругих зубчатых колес уменьшало склонность к боксованию и снижало интенсивность износа бандажей на 15%) Перечисленные недостатки ведут к увеличению затрат при эксплуатации и ремонте тягового привода.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении затрат при эксплуатации и ремонте локомотива посредством упрощения ремонта тягового привода и снижения динамических нагрузок в его узлах.
Это достигается тем, что в тяговом приводе локомотива, содержащем тяговый электродвигатель и осевой редуктор, связанные вместе разъемным соединением и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников.
Отличительной особенностью является то, что подшипники, с помощью которых тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары, расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, разъемное соединение осевого редуктора с тяговым электродвигателем содержит неподвижно связанный с корпусом тягового электродвигателя палец, входящий в отверстие сферического шарнира, и ползун, перемещающийся в пазу кронштейна осевого редуктора, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой.
На фиг. 1. изображен общий вид тягового привода локомотива; на фиг. 2 - разрез А-А тягового привода локомотива со стороны осевого редуктора; на фиг 3 - разрез Б-Б тягового привода локомотива со стороны тягового электродвигателя.
Предлагаемый тяговый привод локомотива (фиг. 1) содержит тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2, связанные вместе разъемным соединением и опирающиеся на ось колесной пары 3 с помощью подшипников 4 и 5.
При этом подшипники 4 расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя 1, а разъемное соединение осевого редуктора 2 с тяговым электродвигателем 1 состоит из пальца 6, неподвижно связанного с корпусом тягового электродвигателя 1, сферического шарнира 7 и ползуна 8 в пазу кронштейна 9 осевого редуктора 2. Вал 10 тягового электродвигателя 1 и вал 11 осевого редуктора 2 связаны упруго-компенсационной муфтой 12. Тяговый электродвигатель 1 подвешен к раме тележки 13 через подвеску 14 (фиг. 2, 3).
Предлагаемый тяговый привод локомотива работает следующим образом. Вращающий момент от вала 10 тягового электродвигателя 1 передается валу 11 осевого редуктора 2 через упруго-компенсационную муфту 12. При этом усилие реакции при реализации тягового усилия передается от осевого редуктора 2 на тяговый электродвигатель 1 через разъемное соединение в виде пальца 6, размещенного на тяговом электродвигателе 1 и входящего в отверстие сферического шарнира 7, ползуна 8 и кронштейна 9, что предотвращает поворот осевого редуктора 2 вокруг оси колесной пары 3 относительно тягового электродвигателя 1 и поперечное смещение вала 11 осевого редуктора 2 относительно вала 10 тягового электродвигателя 1, предотвращая тем самым при вращении валов циклическую деформацию упругих элементов упруго-компенсирующей муфты 12 и обеспечивая надежность работы муфты 12. Подвеска 14 предотвращает поворот тягового электродвигателя 1 вокруг оси колесной пары 3 при реализации тягового усилия. При проезде неровностей пути возникающие в валопроводах привода динамические моменты амортизируются упруго-компенсационной муфтой 12. Вследствие подвижности соединения тягового электродвигателя 1 и осевого редуктора 2 в радиальном направлении относительно оси колесной пары 3 обеспечивается амортизация динамических моментов при проезде неровностей пути вследствие применения для соединения вала осевого редуктора 2 и вала тягового электродвигателя 1 одиночной упруго-компенсирующей муфты 12, не требующей увеличения диаметра вала тягового электродвигателя 1 для размещения торсиона внутри последнего, и не препятствующей повышению частоты вращения ротора тягового электродвигателя 1, поскольку разъемное соединение осевого редуктора 2 с тяговым электродвигателем 1 предотвращает значительные радиальные смещения вала осевого редуктора 2 относительно вала тягового электродвигателя 1.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что использование тягового привода локомотива, содержащего тяговый электродвигатель и осевой редуктор, связанные вместе разъемным соединением и опирающиеся на ось колесной пары через подшипники, с помощью которых тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары, расположенные на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, разъемное соединение осевого редуктора с тяговым электродвигателем содержит неподвижно связанное с корпусом тягового электродвигателя через палец, входящий в отверстие сферического шарнира, и ползун, перемещающийся в пазу кронштейна осевого редуктора, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой, позволяет упростить сборку тягового привода и демонтаж тягового электродвигателя и обеспечить снижение динамических моментов при проезде неровностей пути без ограничений для повышения частоты вращения ротора тягового электродвигателя, что позволяет сократить расходы при эксплуатации и ремонте тягового привода.