МОТОРНО-ОСЕВОЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА С УПРУГОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к устройствам моторно-осевых подшипниковых узлов колесно-моторных блоков тягового подвижного состава, и может быть применена в экипажной части грузовых тепловозов.
Известен колесно-моторный блок локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, опирающийся на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники скольжения, и зубчатую передачу, причем малое зубчатое колесо размещено на валу тягового электродвигателя, а большое зубчатое колесо - на оси колесной пары (Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986, С. 41-43, 45-49, рис. 3.1, 3.3).
Недостаток указанного колесно-моторного блока, применяемого на тепловозах серий 2ТЭ10, ТЭМ2, 2ТЭ116 отечественных железных дорог, состоит в том, что моторно-осевые подшипники скольжения требуют значительного расхода смазки и имеют низкую надежность и долговечность (Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М: Транспорт, 1986, С. 48-49).
Известен моторно-осевой подшипниковый узел колесно-моторного блока с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя, содержащий конические роликоподшипники фирмы Тимкен, опирающиеся на ось колесной пары, установленные в корпус подшипников и зафиксированные между ступицей зубчатого колеса и лабиринтным кольцом, а также стакан и кольцо из двух половин (Устройство, эксплуатация и ремонт тепловозов серии 2ТЭ25А (2ТЭ25К): учеб. пособие / Зайцев Г.К. - М.: ОАО РЖД, 2014, С. 17, рис. 1.9).
Недостатком указанного моторно-осевого подшипникового узла, применяемого на тепловозе 2ТЭ25А, является сложность его монтажа, поскольку осевой зазор в подшипниках обеспечивается после посадки подшипников и лабиринтного кольца на ось колесной пары за счет выемки кольца, состоящего из двух половин, и его шлифовки на величину зазора с последующей установкой на стакан роликоподшипника и закреплением подшипниковых узлов (Устройство, эксплуатация и ремонт тепловозов серии 2ТЭ25А (2ТЭ25К): учеб. пособие / Зайцев Г.К. - М.: ОАО РЖД, 2014, С. 17). Кроме того, применение импортных подшипников затрудняет снабжение депо запасными частями.
Известен колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя, состоящий из колесной пары, тягового электродвигателя с установленной на вал шестерней, кожуха зубчатой передачи, закрывающего зацепление шестерни и зубчатого колеса, расположенного на колесной паре, причем тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары через роликовый радиальный сферический подшипник качения, располагающийся в корпусе, представляющем собой жесткую полутрубу, на конце которой имеется фланец с унифицированным посадочным местом под подшипник качения, при этом корпус тягового электродвигателя содержит унифицированное ответное место крепления корпуса моторно-осевого подшипника качения, дополнительно содержит роликовый радиальный сферический подшипник качения, установленный с противоположной стороны от зубчатого колеса в отдельном корпусе в виде жесткой полутрубы, на конце которой имеется фланец с унифицированным посадочным местом под подшипник качения, причем корпус тягового электродвигателя содержит унифицированное ответное место крепления корпуса подшипника качения, при этом между корпусами подшипников качения установлен защитный кожух оси колесной пары, а между колесом и расположенным рядом с ним роликовым радиальным сферическим подшипником качения смонтировано упорное кольцо (Патент на полезную модель №184320, Российская Федерация, МПК В61С 9/50, публ. 2018).
Недостаток указанного колесно-моторного блока состоит в том, что из-за малого пространства между зубчатым колесом и корпусом тягового электродвигателя трудно разместить сферический подшипник достаточной грузоподъемности, что приводит к снижению надежности и долговечности колесно-моторного блока.
Известен колесно-моторный блок с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя, состоящий из колесной пары с буксовыми узлами, тягового электродвигателя с установленной на вал шестерней, кожуха зубчатой передачи, закрывающего зацепление шестерни и зубчатого колеса, расположенного на колесной паре, причем тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары через роликовый радиальный сферический подшипник качения, располагающийся в корпусе подшипников, на одном из торцов которого имеется фланец с посадочным местом под роликовый радиальный сферический подшипник качения, при этом унифицированы места крепления корпуса подшипников и ответные места крепления тяговых электродвигателей для возможности установки коллекторных или асинхронных двигателей различной мощности, дополнительно содержит роликовый радиальный сферический подшипник качения, который установлен в стакан, соединенный при помощи фланцевого соединения с корпусом подшипников, при этом корпус подшипников выполнен разъемным, а плоскость разъема между крышкой и основанием корпуса подшипников проходит горизонтально через ось колесной пары, причем с торцов подшипников качения со стороны тягового электродвигателя сформированы радиальные лабиринтные уплотнения, а с торцов подшипников качения со стороны зубчатого колеса и колеса колесной пары сформированы торцевые лабиринтные уплотнения (Патент на полезную модель №188827, Российская Федерация, МПК В61С 9/50, публ. 2019).
Недостаток указанного колесно-моторного блока тот же, что и у описанного выше.
Известен колесно-моторный блок, состоящий из колесной пары, тягового электродвигателя с установленной на вал шестерней, кожуха зубчатой передачи, закрывающего зацепление шестерни и зубчатого колеса, расположенного на колесной паре, электродвигатель опирается на ось колесной пары через роликовый радиальный сферический и роликовый радиальный подшипники качения, располагающиеся в корпусе подшипников, представляющем собой жесткую полутрубу, на концах которой имеются фланцы с посадочными местами под подшипники качения, при этом унифицированы места крепления корпуса подшипников и ответные места крепления тяговых электродвигателей для возможности установки коллекторных или асинхронных двигателей различной мощности (Патент на полезную модель №146099, Российская Федерация, МПК В61С 9/50, публ. 2018).
Недостаток указанного колесно-моторного блока тот же, что и у описанных предыдущих, в связи с размещением радиального сферического подшипника между корпусом тягового электродвигателя и ступицей зубчатого колеса.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран моторно-осевой подшипниковый узел колесно-моторного блока с упругой зубчатой передачей железнодорожного транспортного средства, содержащий подшипники качения, полую трубу, охватывающую с зазором среднюю часть оси колесной пары, являющуюся опорой остова тягового электродвигателя, подшипники качения смонтированы на наружных посадочных поверхностях концевых участков полой трубы, охватывающей с зазором ступицы упругого ведомого зубчатого колеса и колесного центра, а наружные обоймы подшипников качения размещены в корпусах с фланцами, которые установлены соответственно на дисках колесного центра и ведомой шестерни, а фланец корпуса подшипника качения, установленного на диске ведомой шестерни, имеет расположенные по его окружности отверстия под резинометаллические элементы (А.С. СССР №564194, МПК В61С 9/48, публ. 1977).
Недостатком прототипа является небольшое пространство для размещения подшипника со стороны ведомого зубчатого колеса (далее название используется вместо «ведомой шестерни»), что ограничивает возможность повышения надежности и долговечности подшипникового узла.
Техническая проблема состоит в снижении расходов на эксплуатацию узла путем повышения его надежности и долговечности.
Техническая проблема достигается тем, что моторно-осевой подшипниковый узел колесно-моторного блока с упругой зубчатой передачей железнодорожного транспортного средства, содержащий два роликовых подшипника качения, полую трубу, охватывающую с зазором среднюю часть оси колесной пары, являющуюся опорой остова тягового электродвигателя, подшипники качения смонтированы на наружных посадочных поверхностях концевых участков полой трубы, охватывающей с зазором ступицы упругого ведомого зубчатого колеса и колесного центра, а наружные обоймы подшипников качения размещены в корпусах с фланцами, которые установлены соответственно на дисках колесного центра и ведомого зубчатого колеса, а фланец корпуса подшипника качения, установленного на диске ведомого зубчатого колеса, имеет расположенные по его окружности отверстия под резинометаллические элементы, дополнительно содержит шариковый подшипник качения, размещенный вместе с одним из роликовых подшипников в корпусе подшипника качения, установленного на диске упругого ведомого зубчатого колеса, при этом роликовый подшипник размещен со стороны колесного центра, ближайшего к упругому ведомому зубчатому колесу, шариковый подшипник размещен в корпусе подшипника качения с зазором по наружному диаметру, корпус подшипника качения, установленного на диске упругого ведомого зубчатого колеса, установлен на диске колесного центра, ближайшего к упругому ведомому зубчатому колесу, и выполнен разъемным из двух частей, соединенных болтовыми соединениями, при этом часть корпуса подшипника качения, расположенная со стороны остова тягового электродвигателя, имеет кольцевой выступ со стороны, противоположной ближнему из колесных центров.
Технический результат заключается в том, что выполнение корпуса подшипника качения со стороны ведомого зубчатого колеса в виде диска и ступицы ведомого зубчатого колеса, установленных на диск колесного центра, позволяет увеличить габариты подшипника качения, тем самым повысив его надежность и срок службы, что ведет к снижению затрат на ремонт и обслуживание подшипникового узла.
Сущность устройства поясняется следующими графическими материалами.
На фиг. 1 представлен общий вид моторно-осевого подшипникового узла колесно-моторного блока с упругой зубчатой передачей железнодорожного транспортного средства, на фиг. 2 - разрез по оси колесной пары.
Моторно-осевой подшипниковый узел колесно-моторного блока с упругой зубчатой передачей железнодорожного транспортного средства содержит подшипники 1, 2 и 3 качения, полую трубу 4, охватывающую с зазором среднюю часть оси колесной пары 5 и являющуюся опорой остова тягового электродвигателя 6. Подшипники 1, 2 и 3 качения смонтированы на наружных посадочных поверхностях концевых участков полой трубы 4, охватывающей с зазором ступицы упругого ведомого зубчатого колеса 7 и колесного центра 8, а наружные обоймы подшипников 1, 2 и 3 качения размещены в корпусах 9 и 10 с фланцами, которые установлены соответственно на дисках упругого ведомого зубчатого колеса 7 и колесного центра 8, а фланец корпуса 9 подшипника 1 качения, установленного на диске упругого ведомого зубчатого колеса 7, имеет расположенные по его окружности отверстия под резинометаллические элементы 11.
Моторно-осевой подшипниковый узел имеет три подшипника 1, 2 и 3 качения, два из которых (1 и 3) выполнены радиальными роликовыми, а подшипник 2 выполнен шариковым. Шариковый подшипник 2 и роликовый подшипник 1 размещены в корпусе 9, установленном на диске упругого ведомого зубчатого колеса 7, при этом роликовый подшипник 1 размещен со стороны колесного центра 12, ближайшего к упругому ведомому зубчатому колесу 7, шариковый подшипник 2 размещен в корпусе 9 с зазором по наружному диаметру. Корпус 9 подшипника 1 качения, установленного на диске упругого ведомого зубчатого колеса 7, установлен на диске колесного центра 12, ближайшего к упругому ведомому зубчатому колесу 7, и выполнен разъемным из двух частей 13 и 14, соединенных болтовыми соединениями 15, при этом часть 14 корпуса 9 подшипника 1 качения, расположенная со стороны остова тягового электродвигателя 6, имеет кольцевой выступ 16 со стороны, противоположной ближнему из колесных центров 12.
Моторно-осевой подшипниковый узел колесно-моторного блока с упругой зубчатой передачей железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
Тяговый электродвигатель 6 при помощи полой трубы 4 нагружает роликовые подшипники 1 и 3, которые воспринимают радиальные усилия, возникающие на полой трубе 4 при передаче крутящего момента зубчатой передачей, вес тягового электродвигателя 6 и динамические нагрузки, возникающие при прохождении вертикальных неровностей пути. Шариковый подшипник 2 не нагружается радиальным усилием, поскольку он размещен в корпусе 9 с зазором по наружному диаметру.
Динамические нагрузки, возникающие при прохождении горизонтальных неровностей пути и воздействующие на моторно-осевой подшипниковый узел в направлении вдоль оси колесной пары 5, воспринимаются шариковым подшипником 2, поскольку внутреннее кольцо подшипника 2 с одной стороны упирается во внутреннее кольцо подшипника 1, посаженное с натягом на трубу 4, а с другой - в выступ на трубе 4, а наружное кольцо подшипника 2 с одной стороны упирается в наружное кольцо подшипника 1, которое, в свою очередь, упирается в выступ на корпусе 9, а с другой стороны наружное кольцо подшипника 2 упирается в кольцевой выступ 16.
При движении железнодорожного транспортного средства вращаются наружные обоймы подшипников 1, 2 и 3, а их внутренние обоймы неподвижно закреплены на полой трубе 4.
Поскольку корпус 9 подшипника 1 качения, установленного на диске упругого ведомого зубчатого колеса 7, установлен на диске колесного центра 12, место, где в известных моторно-осевых узлах расположена ступица ведомого зубчатого колеса, напрессованного на ось колесной пары, высвобождается для увеличения габарита радиального подшипника 1 качения, расположенного со стороны зубчатой передачи и более нагруженного усилиями, действующими при передаче крутящего момента зубчатой передачей, а также позволяет разместить в корпусе 9 шариковый подшипник 2, выполняющий роль упорного подшипника.