Тяговый привод локомотива

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к устройствам для передачи крутящего момента от тягового двигателя к колесной паре.
Известны тяговые приводы рельсовых транспортных средств, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предполагаемой полезной модели.
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 такого типа составляет 188 мм, что почти на 40 мм больше диаметра вала тяговых электродвигателей электровозов с опорно-осевым приводом, а масса составляет 2400 кг, что на 20% выше массы асинхронных тяговых электродвигателей той же мощности для опорно-осевого привода (около 2000 кг).
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и осевой редуктор, имеющие соосное расположение вала тягового электродвигателя и вала малого зубчатого колеса осевого редуктора 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. 2ЭС 10.00.000.000 РЭ3. 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 шита приводного конца 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, 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 сокращении расходов при производстве тягового привода и в его эксплуатации.
Это достигается тем, что подшипники, с помощью которых тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары, расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, осевой редуктор и тяговый связаны с рамой тележки двумя подвесками, длина которых выполнена одинаковой, верхние и нижние шарниры подвески тягового электродвигателя выполнены соосными соответственно верхним и нижним шарнирам подвески осевого редуктора, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсирующей муфтой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1. изображен общий вид тягового привода локомотива, а на фиг. 2 и фиг. 3 - боковые виды тягового привода со стороны осевого редуктора и тягового электродвигателя.
Тяговый привод локомотива (фиг. 1) содержит тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2 с соосным расположением вала 3 тягового электродвигателя 1 и вала 4 малого зубчатого колеса осевого редуктора 2, опирающиеся на ось колесной пары 5 с помощью подшипников 6 и 7.
При этом подшипники 6 расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя 1, а осевой редуктор 2 связан с тяговым электродвигателем 1 с одной стороны через ось колесной пары 5, подшипники 6 и 7, а с другой стороны - через подвески 8 и 9, которыми тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2 связаны с рамой тележки 10, при этом длина подвесок 8 и 9 выполнена одинаковой, а верхние и нижние шарниры подвески 8 тягового электродвигателя 1 выполнены соосными соответственно верхним и нижним шарнирам подвески 9 осевого редуктора 2. Вал тягового электродвигателя и вала малого зубчатого колеса осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой 11 (фиг. 2, 3).
Предлагаемый тяговый привод работает следующим образом. Вращающий момент от вала 3 тягового электродвигателя 1 передается валу малого зубчатого колеса осевого редуктора 4 через упруго-компенсационную муфту 11. Усилие реакции при реализации тягового усилия передается от осевого редуктора 2 на раму тележки 10 через подвеску 9. Подвеска 9 имеет ту же самую длину, что и подвеска 8 тягового электродвигателя 1, а верхний и нижний шарниры подвески 9 расположены соосно верхнему и нижнему шарнирам подвески 8 тягового электродвигателя 1. При этом тяговый электродвигатель 1, как и редуктор 2, опираются на колесную пару 5 через подшипники 6 и 7. Таким образом, редуктор 2 оказывается связанным с тяговым электродвигателем 1 с двух сторон - через подвески 8 и 9 и раму тележки 10 с одной стороны, и через подшипники 6 и 7 и колесную пару 5, что предотвращает возможность поворота или радиального перемещения осевого редуктора 2 относительно тягового электродвигателя 1 при вертикальном перемещении колесной пары 5 во время прохождения неровностей пути или под воздействием силы тяги. Отсутствие радиальных смещений вала 3 тягового электродвигателя 1 относительно вала малого зубчатого колеса осевого редуктора 2 предотвращает циклическую радиальную деформацию упругих элементов упруго-компенсирующей муфты 11 и обеспечивает надежность работы муфты 11. Подвеска 8 предотвращает поворот тягового электродвигателя 1 вокруг оси колесной пары 5 при реализации тягового усилия. Подшипники 6 и 7 воспринимают осевые усилия и обеспечивают одинаковое осевое перемещение тягового электродвигателя 1 и осевого редуктора 2 при осевом перемещении колесной пары 5 при проезде кривых участков пути, что исключает осевую деформацию упругих элементов упруго-компенсирующей муфты 11. При проезде неровностей пути возникающие в валопроводах привода динамические моменты амортизируются упруго-компенсирующей муфтой 11.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что раздельное опирание тягового электродвигателя и осевого редуктора на колесную пару при обеспечении подвижного соединения тягового электродвигателя и осевого редуктора в радиальном направлении относительно оси колесной пары и в направлении вдоль оси колесной пары с помощью подшипников и подвесок обеспечивает простоту сборки тягового привода и демонтажа тягового электродвигателя, одновременно предотвращая значительные радиальные смещения вала осевого редуктора относительно вала тягового электродвигателя, что позволило применить для соединения указанных валов одиночную упруго-компенсирующую муфту, которая, в свою очередь, обеспечивает амортизацию динамических моментов при проезде неровностей пути, при этом не требуя увеличения диаметра вала тягового электродвигателя для размещения торсиона внутри последнего и не препятствуя повышению частоты вращения ротора тягового электродвигателя, что, в совокупности, ведет к сокращению расходов при производстве тягового привода и в его эксплуатации.