ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ЛОКОМОТИВА С КАРДАННЫМ ВАЛОМ
LOCOMOTIVE TRACTION DRIVE WITH PROPSHAFT

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для тягового привода локомотивов с электродвигателями, в том числе асинхронными в условиях повышенных скоростей движения.
Известен тяговый привод электровоза серии «Vectron» производства компании «Siemens AG» (Германия), в котором передача крутящего момента от тягового электродвигателя к редуктору осуществляется через передаточный механизм, состоящий из двух многодисковых стальных муфт, соединенных промежуточным валом, расположенным внутри полой ведущей шестерни редуктора, причем одна из муфт соединена с валом двигателя, а другая с торцом ведущей шестерни, противоположным тяговому электродвигателю. (J. Chlebowski, C.Thoma «Vectron - Die - neue Lokomotivengeneration fur den europaischen Schienenverkehr», ZEVrail, 2010 г. №134-6, стр.16-25, (перевод ОАО«ВНИКТИ», №2914, Новое поколение локомотивов Vectron для железнодорожного сообщения в Европе, 2010 г., 20 с.)
Недостатками передаточного механизма для передачи крутящего момента от вала тягового электродвигателя к редуктору являются:
- увеличение габаритов редуктора по ширине за счет дополнительной установки многодисковой муфты между редуктором и ходовым колесом колесной пары;
- недостаточная надежность многодисковой муфты тягового электродвигателя при больших перемещениях вала тягового электродвигателя и вала редуктора
Известно двойное карданное соединение для рельсового транспорта, принятое в качестве прототипа, с двумя шарнирными плоскостями, которое имеет две шарнирные муфты, которые для передачи крутящего момента посредством полого вала-шестерни соединены между собой через вал, охваченный валом - шестерней, причем одна шарнирная плоскость согласована с шарнирной муфтой с бочкообразным зубчатым венцом с возможностью компенсации углового и осевого смещения, а вторая шарнирная плоскость согласована с жесткой на кручение, упругой на изгиб шарнирной муфтой, шарнирная муфта с бочкообразным зубчатым венцом имеет сменный стакан с внутренним зубчатым венцом и сменную ступицу муфты с наружным зубчатым венцом, причем вал, выполненный в виде промежуточного вала, соединен со сменной ступицей муфты в своей торцевой области и при этом полый вал-шестерня закреплен снаружи стакана на его внешней стенке. (RU, патент на изобретение №2381121, кл. B61C 9/44, опубл. 2010 г.).
Недостатками известного карданного соединения являются:
- бочкообразный зубчатый венец с валом для его соединения выполнен больше диаметра отверстия в полом вале и закреплен на внешней стенке полого вала, что увеличивает габарит карданного вала и усложняет конструкцию карданного соединения;
- конструкция соединения вала редуктора с валом электродвигателя посредством шарнирной муфты позволяет компенсировать лишь незначительные перемещения валов.
Техническим результатом изобретения являются улучшения конструкции карданного соединения, упрощение технологии сборки, уменьшение габаритов соединения вдоль его продольной оси и как следствие, повышение надежности работы тягового привода.
Указанный технический результат достигается тем, что тяговый привод локомотива с карданным валом с двумя шарнирными плоскостями, содержащими две шарнирные муфты для передачи крутящего момента посредством полого вала-шестерни, соединенные между собой валом, расположенным внутри вала - шестерни, причем первая шарнирная плоскость образована шарнирной муфтой с бочкообразным зубчатым венцом и наружным зубчатым венцом с возможностью компенсации углового и осевого смещения; бочкообразный зубчатый венец с наружным зубчатым венцом первой шарнирной плоскости расположен внутри полого вала-шестерни, вторая шарнирная плоскость образована второй шарнирной муфтой с бочкообразным зубчатым венцом, связанным с наружным зубчатым венцом муфты, установленной на валу тягового электродвигателя с возможностью компенсации углового смещения, с демпфирующими кольцами ограничивающими осевое смещение вала и шарнирных муфт.
На чертеже представлен осевой разрез тягового привода локомотива с карданным валом.
Тяговый привод локомотива с карданным валом с двумя шарнирными плоскостями 1 и 2, содержащими две шарнирные муфты 3 и 4 для передачи крутящего момента посредством полого вала-шестерни 5, соединенные между собой валом 6, расположенным внутри вала - шестерни 5, причем первая шарнирная плоскость 1 образована шарнирной муфтой 3 с бочкообразным зубчатым венцом 7 и наружным зубчатым венцом 8 с возможностью компенсации углового и осевого смещения; бочкообразный зубчатый венец 7 с наружным зубчатым венцом 8 первой шарнирной плоскости 1 расположен внутри полого вала - шестерни 5, вторая шарнирная плоскость 2 образована второй шарнирной муфтой 4 с бочкообразным зубчатым венцом 9, связанным с наружным зубчатым венцом 10 муфты 11, установленной на валу 12 тягового электродвигателя 13 с возможностью компенсации углового смещения, с упругими упорно-уплотнительными элементами 14, ограничивающими осевое смещение вала 6 и шарнирных муфт 3 и 4; вал - шестерня 5 с зубчатым колесом 15 осевого редуктора 16 тягового привода локомотива и установлены в подшипниковых опорах 17 корпуса осевого редуктора 16, установленного на оси 18 колесной пары 19.
Тяговый привод локомотива с карданным валом работает
следующим образом.
При включении тягового электродвигателя 13, крутящий момент через наружный зубчатый венец 10 муфты 11 передается на бочкообразный зубчатый венец 9 шарнирной муфты 4 и через вал 6 на шарнирную муфту 3, бочкообразный зубчатый венец 7, наружный зубчатый венец 8 шарнирной муфты 3 с нее на полый вал - шестерню 5 и на зубчатое колесо 15 осевого редуктора 16, которое приводит во вращение ось 18 колесной пары 19 и обеспечивает перемещение локомотива.
При движении локомотива возникают изменяющиеся осевые нагрузки, которые приводят к взаимному осевому и радиальному смещению вала 12 тягового электродвигателя 13 и вала-шестерни 5, карданный вал позволяет работать тяговому приводу со смещениями до 20-30 мм в осевом и радиальном направлениях, при этом упругие упорно-уплотнительные элементы 14 удерживают вал 6 и шарнирную муфту 4 с двух сторон в стационарном положении.
Отсутствие дополнительных элементов конструкции для крепления, в том числе сменной ступицы, съемных стаканов в первой шарнирной плоскости и использование во второй шарнирной плоскости шарнирной муфты 11 с бочкообразным зубчатым венцом 9 упрощает конструкцию карданного соединения и технологию сборки, уменьшает габариты соединения вдоль его продольной оси и повышает надежности его работы.