УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ ВЕДУЩИХ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами.
Известно (см. Лужнов Ю.М., Прунцев А.П. Влияние постоянного магнитного поля на трение твердых тел. - Труды МИИТ, 1974, вып. 467), что коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл», помимо физических свойств пары трения, зависит от напряженности магнитного поля в пятне контакта и может быть повышен. Для более детального исследования влияния магнитного поля на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках (см. В.П. Тихомиров, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, Г.В. Багров, М.И. Борзенков, И.А. Бутрин. Моделирование сцепления колеса с рельсом. Орел, ОрелГТУ, 2007, С. 95-101). Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей контакта «сталь по стали» при создании сильных магнитных полей в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем на 20%. В настоящее время данное явление объясняется прежде всего эффектом магнитопластичности, одной из главной причин которого считают увеличение подвижности дислокаций при воздействии внешнего электромагнитного поля под влиянием электронных спинов, локализованных на дефектах кристаллической решетки (см. Полетаев В.А., Потемкин Д.А. Энергетический анализ влияния магнитного поля на механические свойства стали. Вестник Ивановского государственного энергетического университета (ИГЭУ). - 2007 №3. - С. 8-11).
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, обеспечивающую электромагнитное сцепление колес с рельсами, выполненную из изолированного провода, установленную на оси колесной пары и подключенную к источнику питания с помощью проводов, причем намагничивающая катушка установлена на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, при этом токопроводящие провода размещены внутри тележки электровоза. (см. Б.П. Цалоев, Г.К. Пиранишвили. Устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами. Патент РФ №2055748, опубл. 10.03.1996).
Недостаток прототипа состоит в том, что при использовании его на тележке грузового электровоза с опорно-осевым приводом указанное устройство имеет низкую эффективность, поскольку часть энергии магнитного потока рассеивается в редукторе и остове тягового электродвигателя. Этот фактор является существенным, поскольку подавляющее большинство грузовых локомотивов России и стран СНГ имеют опорно-осевой тяговый привод (см. Алексеев А.Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. Л., «Энергия», 1977, С. 25, рис. 1-4).
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение силы сцепления ведущих колес локомотива с рельсами при опорно-осевом приводе и эффективности устройства за счет сокращения потерь энергии магнитного потока.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами намагничивающая обмотка в виде катушки, распложена на каркасе из немагнитного материала, который неподвижно закреплен на остове тягового двигателя между моторно-осевыми подшипниками и расположен соосно с осью колесной пары с зазором. Катушка из изолированного провода подключена к источнику питания. Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами.
Предлагаемое устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами содержит колесную пару с колесами 1 и осью 2, тяговый электродвигатель 10, который опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники 7, катушку 3, обмотка которой выполнена из изолированного провода и подключена к источнику питания 4 с помощью проводов 5. Катушка 3 установлена на немагнитном каркасе 6, который расположен соосно с осью колесной пары с зазором, каркас закреплен на остове тягового двигателя 10 между моторно-осевыми подшипниками 7.
Остов тягового двигателя 10 опирается на ось колесной пары 2 через подшипники 7, материал которых обладает немагнитными свойствами. Ось колесной пары в магнитной системе выполняет роль сердечника с обмоткой. Для сокращения потерь энергии магнитного потока зубчатое колесо 8 и кожух редуктора 9 соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку 11. К остову тягового электродвигателя 10 прикреплен каркас 6 из немагнитного материала в виде цилиндрического паза для обмотки.
Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами работает следующим образом.
При пропускании по катушке 3 тока от источника питания возникает магнитный поток, проходящей через ось 2, оба колеса 1 и рельсы (на фиг. 1 не показаны), что приводит к изменению физико-механических свойств в зоне контакта металлических тел (колес с рельсами) и изменяет коэффициент сцепления колес 1 с рельсами. При этом катушка 3 расположена на каркасе 6 между моторно-осевыми подшипниками 7, каркас и подшипники выполнены немагнитного материала, это позволяет пропускать магнитный поток через колеса и рельсы.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что размещение катушки на немагнитном каркасе вдоль оси колесной пары при опорно-осевом приводе позволяет пропускать магнитный поток через колеса и рельсы, увеличить силу сцепления между ведущими колесами и рельсами, тем самым повысив производительность локомотива и эффективность устройства.