УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ЭЛЕКТРОВОЗА С РЕЛЬСАМИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам для увеличения сцепления колесной пары с рельсами электровозов, работающих на постоянном и переменном токах и предназначенных для тяги тяжеловесных составов и для тяги составов на железнодорожных участках, имеющих большой уклон пути относительно горизонтальной линии.
Известно устройство для увеличения сцепления колес электровоза с рельсами (А.С. СССР N 379432, МПК В61C 15/04, 1973), в которых для уменьшения боксования колес электровоза о рельсы на раме электровоза жестко закреплены электромагниты с некоторым зазором над головкой рельса. Данные электромагниты позволяют увеличить сцепление колесной пары электровоза с рельсами за счет получения дополнительной силы притяжения электромагнита с ферромагнитному рельсу.
Электровоз с таким устройством рассчитан только для движения на узкоколейных железных дорогах (600, 900 мм) со скоростью 10-12 км/ч и предназначен для работы на рудничных и угольных разработках. Поэтому при такой скорости движения нет опасности для электровоза попасть в аварию в случае отрыва электромагнита от рамы и последующем попадании его между рельсом и набегающем на него колесом.
Электромагниты также включаются на крутых поворотах пути во избежание опрокидывания электровоза по инерции.
Недостаток электровозов с такими электромагнитами заключается в низкой надежности их работы, особенно это касается электровозов, предназначенных для работы на ширококолейных путях (1520 мм) железных дорог, на которых электровозы двигаются относительно с высокими скоростями 80-100 км/ч и более. При случайном отрыве электромагнита от электровоза или при попадании между ним и рельсом постороннего предмета вызывает не только аварию электровоза, но и крушение целого состава поезда с тяжелыми последствиями.
Известно устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами (RU №2055748, В60С 15/04, опубл. 10.03.1996), выбранное в качестве прототипа, содержит 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. Эта намагничивающая катушка намотана на каркас, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно оси 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.
.
Подшипник качения представляет собой шариковый подшипник, выполнен разборным ввиду того, что в процессе изготовления колесной пары в ее завершенном виде на ее ось невозможно надеть цельный шариковый подшипник. Поэтому он состоит из двух половинок верхнего кольца, разрезанного диаметрально пополам, а нижним кольцом служит сама ось колесной пары, не имеющей на поверхности канавку для движения по ней шариков, так как шарики не испытывают боковое давление вдоль оси, и канавка ослабляет поперечную прочность оси.
Предлагаемое устройство используется при осуществлении тяги длинных и тяжеловесных составов и на больших уклонах пути, построенных в гористых местах.
Данное устройство характеризуется низкой надежностью работы, т.к. при запитывании катушки, образуется электромагнитное поле, которое намагничивает подшипник качения, в результате металлическая пыль, образующаяся при трении оси колесной пары о шарики подшипника и верхнее кольцо, скапливается в зазоре между осью колесной пары и верхним кольцом, что приводит к повышенному износу подшипника, а в экстремальных случаях, к его заклиниванию.
Перед автором стояла задача повысить надежность работы устройства для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами за счет переноса источника электромагнитной силы - катушки из области оси колесной пары на раму тележки.
Технический результат достигается следующим образом. В устройстве для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами, содержащем колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, увеличивающую сцепление колес с рельсами, выполненную из изолированного провода и подключенную к источнику питания, катушка установлена на каркасе, который расположен на стержне П-образного ферромагнитного сердечника, который неподвижно закреплен на тележке электровоза таким образом, что колесо пары расположено с зазорами на обе стороны между ярмами П-образного ферромагнитного сердечника.
Устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами представлено на чертеже. На раме 1 электровоза для каждого колеса жестко закреплен П-образный сердечник 2 электромагнита 3. Полюсы 4 ярем 5 электромагнита 3 направлены в сторону боковых сторон колеса 6. Между полюсами 4 и боковыми сторонами колеса 6 есть воздушные зазоры 7. На стержне 8 П-образного сердечника 2 электромагнита 3 расположен каркас 9 с электрической обмоткой 10. Колесо 6 опирается на рельс 11. Электрическая обмотка 10 соединена с источником питания 12.
Работа устройства для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами осуществляется следующим образом. При появлении боксования колеса 6 относительно рельса 11. Обмотка 10 электромагнита 3 запитывается электрическим током от источника питания 12, который создает магнитный поток Ф, путь которого показан пунктирной линией на чертеже и проходит по стержню 8, двум ярмам 5, двум воздушным зазорам 7 и колесу 6. В результате сказанного между колесом 6 и рельсом 11 возникает притягивающая электромагнитная сила, которая увеличивает силу сцепления колеса 6 с рельсом 11, что приводит к увеличению максимальной силы тяги, при которой начинается боксование.
Можно заметить, что использование П-образного сердечника 2 позволило отказаться от использования подшипника качения и тем самым повысить надежность работы всего устройства. Повышению надежности также способствует расположение электромагнита 3 на раме 1 тележки, т.е. над колесной парой, т.к. в этом случае обмотка электромагнита 3 менее подвержена механическому влиянию предметов, находящихся на верхнем строении пути: щебня балласта, посторонних предметов и т.п.