УЗЕЛ ПОДВЕШИВАНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для крепления тягового электродвигателя к раме тележки локомотива.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки локомотива, содержащий моторно-осевые подшипники тягового электродвигателя и подвеску, состоящую из пружин, качающихся подвесок с шарнирами скольжения и траверс (См. Медель В.Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Т. 1. Конструкция и динамика. - М., Гострансжелдориздат, 1957, С.160).
Недостатком указанного узла подвешивания тягового электродвигателя является его сложность и наличие большого числа деталей, изнашиваемых в процессе эксплуатации и требующих восстановления или замены.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки локомотива, содержащий смонтированные на кронштейне раме тележки или остове тягового электродвигателя предварительно сжатые упругие элементы, установленную между ними траверсу, части которой расположены соответственно между выступами остова двигателя или в поперечных проемах кронштейна рамы тележки (См. Шацилло А.А. Тяговый привод электроподвижного состава, Трансжелдориздат, М., 1961, С. 80-81, рис. 73).
Этот узел подвешивания, применяемый на отечественных грузовых и маневровых тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10М, ТЭМ18 и ряде других локомотивов, также имеет свои недостатки. Наличие трущихся и изнашиваемых частей увеличивает стоимость ремонта, при замыкании витков пружин возможны удары, которые могут привести к повреждению тягового электродвигателя или рамы тележки.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки, содержащий подвеску, резиновые и стальные шайбы, втулку, запрессованную в головку подвески, и цилиндрический валик (См. Бирюков И.В., Беляев И.В., Рыбников Е.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.; Транспорт, 1986, С. 51-52, рис. 3.4).
Данный узел подвешивания применяется на электровозах серий ВЛ80 и ВЛ10 отечественных железных дорог.К его недостаткам относятся износ втулки и валика при поперечном перемещении тягового электродвигателя относительно рамы тележки и трудоемкость монтажа подвески из-за необходимости стягивания гайкой резиновых шайб.
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки, содержащий подвеску и запрессованные в нее сферические резинометалли-ческие шарниры с клиновыми валиками, вставленными в пазы рамы тележки и кронштейнов электродвигателей и закрепленными болтами со стопорными шайбами (См. Зайцев Г.К. Устройство, эксплуатация и ремонт тепловозов серии 2ТЭ25А (2ТЭ25К): учеб. пособие. - М.: ОАО «Российские железные дороги», 2014, С. 20-21, рис. 1.13).
Недостаток данного узла подвешивания, применяемого на тепловозе 2ТЭ25А и электровозе 2ЭС6 отечественных железных дорог, состоит в том, что в условиях повышения действующих на шарниры нагрузок вследствие применения асинхронных тяговых электродвигателей, при ограниченных габаритах для размещения шарниров, деформации резинометаллических блоков превышают допустимые. В эксплуатации имелись случаи разрушения резинометаллических шарниров на электровозе ЭС6 (См. Корнев A.M., Липунов Д.В. Модернизация системы подвешивания тягового электродвигателя электровоза постоянного тока 2ЭС6: статья. - Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов. Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции с международным участием (10 ноября 2016 г. ). Омск, 2016, С. 237).
Известен узел подвешивания тягового электродвигателя, содержащий тягу, в головках которой установлены резинометаллические блоки, один из которых развернут относительно другого на 90°, валики и резьбовые соединения (См. Бирюков И.В., Беляев И.В., Рыбников Е.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.; Транспорт, 1986, С. 51-52, рис. 3.2.).
Недостаток данной подвески тот же, что и описанной выше. Кроме того, сферический резинометаллический блок, подобный показанному в (См. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография. А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. М., Транспорт, 1984, С. 166-167, рис. 80), затруднительно использовать в качестве верхнего резинометаллического блока из-за его большой ширины. Попытка уменьшить ширину резинометаллического блока при заданном диаметре приводит к снижению радиальной жесткости блока из-за уменьшения фактора формы, представляющего собой соотношение нагруженной поверхности к свободной, увеличению деформации резинового слоя под воздействием продольных нагрузок, действующих на подвеску, и дальнейшему сокращению срока службы подвески.
В качестве прототипа предполагаемой полезной модели выбран узел подвешивания тягового электродвигателя, содержащий тягу, в головках которой установлены резинометаллические блоки, один из которых развернут относительно другого на 90°, валики и резьбовые соединения, оба резинометаллических блока выполнены сферическими двухслойными, наружная втулка, резиновая втулка и внутренняя металлическая арматура каждого из резинометаллических блоков выполнены разъемными из двух половин, раздвинутых до запрессовки резинометаллического блока в тягу на величину предварительной деформации резины, при этом плоскость разъема перпендикулярна продольной оси тяги (См. Патент на полезную модель №199736, СПК В61С 9/50 (2020.02). Узел подвешивания тягового электродвигателя. / Воробьев В.И., Измеров О.В., Копылов C.O., Космодамианский А.С, Капустин М.Ю., Стрекалов Η.Н., Самотканов А.В., Шевченко Д.Н. Опубл. 31.07.2020, бюл. №22.).
Недостатком прототипа является то, что расположение узла подвешивания, определяемое расстоянием между корпусом тягового электродвигателя и поперечной балкой рамы тележки может не совпадать с расположением наивыгоднейшей точки подвеса, при которой доля веса тягового электродвигателя, входящая в состав неподрессоренных частей, будет наименьшей (См. Конструкция и динамика тепловозов [Текст]: [Учебник для вузов ж.-д. транспорта] / Под ред. проф., д-ра техн. наук В.Н. Иванова. - 2-е изд., доп. - Москва: Транспорт, 1974, С. 241-242). Это ведет к увеличению воздействия железнодорожного экипажа на путь и к увеличению расходов на эксплуатацию и ремонт железнодорожного пути. Другим недостатком прототипа является то, что длина тяги узла подвешивания может быть ограничена конфигурацией поперечной балки, например, при расположении над узлом подвешивания шкворневого узла, что характерно для двухосных тележек. Уменьшение длины тяги влечет за собой уменьшение расстояния между продольными осями шарниров и, соответственно - увеличение углов поворота шарниров при поперечном смещении тягового электродвигателя относительно рамы тележки, увеличение относительной деформации резиновых элементов шарниров, сокращение срока их службы и увеличение расходов на ремонт подвижного состава.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении расходов на эксплуатацию и ремонт подвижного состава и железнодорожного пути посредством снижения воздействия неподрессоренных частей на путь и уменьшения деформации резиновых элементов шарниров.
Это достигается тем, что в узле подвешивания тягового электродвигателя, содержащем тягу, в головках которой установлены резинометаллические блоки, один из которых развернут относительно другого на 90°, валики и резьбовые соединения, оба резинометаллических блока выполнены сферическими двухслойными, наружная втулка, резиновая втулка и внутренняя металлическая арматура каждого из резинометаллических блоков выполнены разъемными из двух половин, раздвинутых до запрессовки резинометаллического блока в тягу на величину предварительной деформации резины, при этом плоскость разъема перпендикулярна продольной оси тяги, тяга имеет серповидную форму, а для резинометаллического блока, продольная ось которого лежит в одной плоскости с продольной осью железнодорожного пути, продольная ось резинометаллического блока перпендикулярна оси, соединяющей между собой центры обоих резинометаллических блоков.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображен узел подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки локомотива, на фиг. 2 - сечение по кронштейну тягового электродвигателя, на фиг. 3 - разрез по верхнему резинометаллическому блоку.
Предлагаемый узел подвешивания тягового электродвигателя содержит тягу 1, в головках которой установлены резинометаллические блоки 2 и 3, блок 2 развернут относительно блока 3 на 90°, валики 4 и 5, и резьбовые соединения 6 и 7. Оба резинометаллических блока 2 и 3 выполнены сферическими двухслойными, наружная втулка 8, резиновая втулка 9 и внутренняя металлическая арматура 10 каждого из резинометаллических блоков (2 и 3) выполнены разъемными из двух половин (фиг. 3), раздвинутых до запрессовки резинометаллического блока в тягу 1 на величину предварительной деформации резины, при этом плоскость разъема перпендикулярна продольной оси тяги 1, а нижний валик 5 выполнен с кольцевым пазом, в который входит планка 11, крепящаяся с помощью резьбового соединения 7 к кронштейну тягового электродвигателя 12.
Тяга 1 имеет серповидную форму, а для резинометаллического блока 2, продольная ось в-в которого (Фиг. 1) лежит в одной плоскости с продольной осью железнодорожного пути (на Фиг. 1 не показано), продольная ось в-в резинометаллического блока 2 перпендикулярна оси г-г, соединяющей между собой центры резинометаллических блоков 2 и 3.
Предлагаемый узел подвешивания тягового электродвигателя работает следующим образом. При поперечном перемещении кронштейна тягового электродвигателя 12 относительно верхнего резинометаллического блока 2 во время прохождения кривых участков пути резинометаллические блоки 2 и 3 деформируются, обеспечивая свободное перемещение электродвигателя относительно рамы тележки. При угловом повороте кронштейна тягового электродвигателя 12 во время колебаний тягового электродвигателя на вертикальных неровностях пути деформируется упругий резинометаллический блок 3, обеспечивая свободный поворот тягового электродвигателя относительно оси упругого резинометаллического блока 3.
При выкатке колесно-моторного блока откручиваются болты 7, вынимается планка 11, и нижний валик 5 выбивается ударами инструмента по торцу нижнего валика 5 из отверстий кронштейна тягового электродвигателя 12.
При запрессовке резинометаллического блока 2 или 3 в отверстие в тяге 1 половины наружной втулки 8, резиновой втулки 9 и внутренней металлической арматуры 10 сближаются, обеспечивая предварительную деформацию резинового слоя в направлении действия силы, передаваемой тягой 1 подвески.
Благодаря тому, что тяга 1 имеет серповидную форму, кронштейн тягового электродвигателя 12 может быть расположен в наивыгоднейшей точке подвеса, а валик 4 резинометаллического блока 2 может быть расположен на корпусе шкворневого узла (на Фиг. 1. не показан) при этом тяга 1 будет огибать тяговый электродвигатель, благодаря чему может быть также увеличено расстояние между резинометаллическими блоками 2 и 3 и уменьшена деформация сдвига резины резинометаллических блоков 2 и 3 при поперечных перемещениях тягового электродвигателя относительно рамы тележки. Благодаря тому, что продольная ось резинометаллического блока в-в перпендикулярна оси г-г, соединяющей между собой центры обоих резинометаллических блоков, продольная ось в-в резинометаллического блока 2 перпендикулярна оси г-г, соединяющей между собой центры резинометаллических блоков 2 и 3, усилие F (см. Фиг. 1) от тяги 1 воздействует на резинометалличесский блок 2 только в радиальном направлении, для которого жесткость резинометаллического блока максимальна, и, следовательно, деформации сжатия резины минимальны, что также обеспечивает увеличение срока службы резинометаллического блока.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в снижении расходов на эксплуатацию и ремонт железнодорожного пути благодаря снижению веса неподрессоренных частей, воздействующих на путь, за счет расположения подвешивания тягового электродвигателя в наивыгоднейшей точке вследствие серповидной формы тяги, а также в снижении расходов на эксплуатацию и ремонт подвижного состава благодаря увеличению срока службы резинометаллических блоков вследствие снижения деформаций сжатия и сдвига резины.