ПРИВОДНОЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЛЬСОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1999 года по МПК B61C9/44 

Изобретение относится к приводному агрегату для электрических рельсовых транспортных средств.

У движущихся с высокой скоростью транспортных средств массы неподрессоренных конструктивных элементов должны поддерживаться на возможно низком уровне, в значительной степени должны способствовать бережному отношению к дороге и оказывать влияние на ходовые качества. Поэтому для скоростного подвижного состава вообще использовались полностью подрессоренные приводы. Как правило, для этого тяговые двигатели вместе с зубчатой передачей устанавливаются на раме тележки, а передача крутящего момента между передачей и неподрессоренными колесными парами (ось с колесами) осуществляется таким образом, что относительные перемещения в раме могут восприниматься за счет величины прогиба рессор.

В противоположность этому имеется простой классический привод с роликовыми моторно-осевыми подшипниками, недостатком которого являются значительные обратные действия большой доли неподрессоренных сил инерции вследствие непосредственного жесткого опирания на ось колесной пары.

Эти обратные действия ухудшают динамику движения таким образом, что приводы с роликовыми моторно-осевыми подшипниками малопригодны для высоких скоростей движения. У этих приводов нет подвижности поперек направления движения (подвижность в направлении Y).

Из заявки на патент ФРГ N 3438088 C1 известно, что для передачи усилий между содержащим ведущую ось электрического рельсового транспортного средства полым валом и ведущим колесом предусмотрена резиновая эластичная муфта, которая расположена между сидячим на полом валу диском и привинченным к ведущему колесу фрикционным диском между двумя металлическими кольцами. При этом ведущее колесо имеет по обеим сторонам диска колеса выемку по типу кольцевого диска.

Известен приводной агрегат для электрических рельсовых транспортных средств, содержащий тяговый двигатель, механическую передачу, состоящую из вала-шестерни и большого колеса, ступицу большого колеса, приводимого в действие от тягового двигателя с помощью вала-шестерни, образующую уменьшенный на величину конца полого вала полый вал передачи, который расположен на одной стороне оси колесной пары и охватывает эту ось с зазором, и муфту, служащую в качестве точки опоры и центра шарнира приводного агрегата, неподвижную в радиальном направлении и допускающую поперечные и угловые перемещения от ступицы и осуществляющую передачу крутящего момента двигателя на боковую поверхность одного из колес колесной пары (см. DE 2106662, B 61 C 9/44. 06.11.80г.)
С помощью известного из выложенной заявки ФРГ 2106662 приводного агрегата упрощаются полностью подрессоренные приводы в направлении неподрессоренных приводов и комбинируются преимущества обоих типов приводов в благоприятной системе привода, которая благодаря упругости в поперечном направлении уменьшает силы инерции в приводах, аналогичных приводам с роликовыми моторно-осевыми подшипниками.

В этом приводном агрегате в соответствии с выложенной заявкой ФРГ N 2106662 полый вал, на котором сидит большое колесо передачи и который содержит ось колесной пары, опирается с помощью шарнирной рычажной муфты на ведущее колесо. Однако для такой шарнирной рычажной муфты требуется сравнительно много места. Хотя она с помощью отклонения шарнирного рычага допускает осевую подвижность, которая однако отрицательно дает о себе знать в форме пружинящих возвращающих усилий. Эти возвращающие усилия вновь приводят к нежелательным осевым колебаниям шарнирного рычага и тем самым приводного агрегата.

Задачей изобретения является создание такого приводного агрегата, у которого муфта, служащая в качестве точки опоры и центра шарнира при уменьшении воздействия сил инерции, расположенная между ступицей конца полого вала и боковой поверхностью одного из колес колесной пары, имеет осевую (т.е. возможную поперек направления движения) подвижность без мешающих, возвращающих и пружинящих усилий, однако для этого она остается неподвижной в радиальном направлении. При этом муфта должна способствовать легкому монтажу и по возможности быть выполнена с экономией занимаемого места.

Для решения поставленной задачи в приводном агрегате для электрических рельсовых транспортных средств, содержащем тяговый двигатель, механическую передачу, состоящую из вала-шестерни и большого колеса, ступицу большого колеса, приводимого в действие от тягового двигателя с помощью вала-шестерни, образующую уменьшенный на величину конца полого вала полый вал передачи, который расположен на одной стороне оси колесной пары и охватывает эту ось с зазором, и муфту, служащую в качестве точки опоры и центра шарнира приводного агрегата, неподвижную в радиальном направлении и допускающую поперечные и угловые перемещения от ступицы и осуществляющую передачу крутящего момента двигателя на боковую поверхность одного из колес колесной пары, муфта выполнена из двух половин, одна из которых, расположенная со стороны ступицы, выполнена с наружным зубчатым венцом с круговыми зубьями, входящими в зацепление с оснащенной внутренним зубчатым венцом с прямыми зубьями и выполненной в виде соединительной втулки второй половиной муфты, причем колеса выполнены дисковыми, соединительная втулка муфты прочно соединена с внутренней боковой поверхностью ближайшего к муфте дискового колеса, а упомянутая одна половина муфты прочно соединена со ступицей с возможностью разъема с помощью несущего элемента муфты.

Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью схематического примера выполнения.

Фигура чертежа показывает привод с унифицированным тяговым двигателем 1, который только на стороне B имеет комплектный подшипниковый щит, напротив, на стороне A в передаче он установлен интегрированно вместе с ней. Для этого вал 2а ротора 2 с помощью эластичной, допускающей осевое и угловое смещение, однако жесткой в радиальном направлении мембранной муфты 3 сочленен с валом-шестерней 4, который установлен в жестком корпусе 5 передачи. Для сочлененного с валом-шестерней 2 вала 2а ротора имеется трехточечная опора. Корпус 5 передачи находится в непосредственном силовом и геометрическом замыкании (свинчивание) со стойкой корпуса тягового двигателя в точном положении и включает также большое колесо 6, которое приводится от вала-шестерни 4. Вращающееся большое колесо С соединено со ступицей 7, которая в ограждающем жестком корпусе 5 передачи опирается с помощью воздействующих снаружи на окружность ступицы роликоподшипников 8 и в качестве конца полого вала окружает вал 9 имеющей два колеса 10 или 10а колесной пары с определенным радиальным зазором. С целью уменьшения массы колеса 10, 10а выполнены в виде дисковых колес. Установленная в корпусе 5 передачи ступица 7 центрированно соединена с колесом 10 с помощью смазываемой предпочтительно пластичной смазкой муфты 11, соединительной втулки 11а и половины 11b которой имеют возможность углового перемещения относительно друг друга и представляют собой передающий крутящий момент шарнир без радиального смещения, однако с подвижностью в осевом направлении.

Для этого соединительная втулка 11а со стороны колеса выполнена с внутренними прямыми зубьями и с помощью несущего элемента муфты соединена с внутренней боковой поверхностью дискового колеса 10. Половина муфты 11b со стороны ступицы имеет наружный зубчатый венец с круговыми зубьями и также с помощью несущего элемента муфты соединена со ступицей 7. Система муфт служит в качестве шарнира приводного агрегата, причем с помощью его точки отклонения Y воспринимаются все перемещения колесной пары. Разумеется можно также оснащать соединительную втулку 11a наружным зубчатым венцом, а половину муфты 11b - внутренним зубчатым венцом.

Позицией 12 обозначен штуцер для впуска воздуха для вентиляции двигателя со стороны A. Кроме того, в этом приводе предусмотрены такие хорошо зарекомендовавшие себя конструктивные элементы, как, например, смазывание маслом опорного узла (8) большого колеса и бесконтактные лабиринтные уплотнения (13) между ступицей 7 и корпусом 5 передачи. Жесткий неразъемный корпус 5 передачи имеет кроме того нижнюю, на чертеже не показанную, прифланцованную масляную ванну, которая после демонтажа освобождает отверстие в корпусе, предназначенное для выполнения монтажных работ на большом колесе и/или промежуточном колесе (например, для установки тормозных дисков).

Надлежащую точку подвески X тягового двигателя 1 на раме подвески получают из удлинения соединительных прямых между двумя узловыми точками, одна из которых с помощью центральной точки отклонения Y находится в муфте 11, а другая узловая точка является общим центром тяжести Z приводной системы, включая тяговый двигатель 1. Свободные силы инерции могут поглощаться за счет жесткости подвески тележки и/или с помощью дополнительной боковой опоры.

Благодаря тому, что ось 9 колесной пары может смещаться в направлении Y (т. е. поперек направления движения) на определенную величину (осевая подвижность муфты), исключаются обратные воздействия массы тягового двигателя на силы тяги на ободе ведущего колеса. Поперечные ускорения колеса при движении по кривой или синусоидальном движении по рельсовому пути также передаются только до соединительной втулки 11а, что уменьшает износ гребня бандажа и рельсов. В качестве неподрессоренной массы при поперечных перемещениях остается только колесная пара, частично с соединительной втулкой 11a. При вертикальном подрессоривании к этому положительно добавляется незначительное увеличение массы двигателя. У левого колеса 10 получается определенное колебательное движение вокруг точки отклонения Y, без всякой нагрузки со стороны массы двигателя. У правого колеса 10а уменьшается доля массы двигателя благодаря длинному плечу рычага оси 9 колесной пары.

Другие преимущества получаются при монтаже колесной пары 10/10a. С одной стороны, ось 9 колесной пары с колесом 10, включая предварительно смонтированную соединительную втулку 11a, можно вставлять через передачу - полый вал, т. е. через ступицу 7. С другой стороны, только дисковое колесо 10а можно насаживать до зацепления с зубчатыми венцами соединительной втулки 11а и половины 11b муфты. Отсутствует необходимость дорогостоящих монтажных работ, таких как, например, напрессовка большого колеса, подшипников и других конструктивных элементов.

Ступица 7, как основной вал передачи, также может быть легко соединена с несущим элементом тормозного диска. При варианте выполнения с тормозными дисками используется передача с промежуточным зубчатым колесом. Существенное преимущество при выполнении привода с тормозными дисками заключается в том, что для замены изношенных тормозных дисков не требуется демонтаж передачи, а необходим лишь требующий небольших затрат демонтаж колесной пары и снятие тормозного диска с несущего элемента тормозных дисков.

Приводной агрегат содержит тяговый двигатель, механическую передачу, состоящую из вала-шестерни и большого колеса, ступицу большого колеса, приводимого в действие от тягового двигателя с помощью вала-шестерни. Полый вал передачи расположен на одной стороне оси колесной пары и охватывает эту ось с зазором. В качестве точки опоры и центра шарнира приводного агрегата служит муфта, допускающая поперечные и угловые перемещения от ступицы и осуществляющая передачу крутящего момента двигателя на боковую поверхность одного из колес колесной пары. Муфта выполнена из двух половин, одна из которых, расположенная со стороны ступицы, выполнена с наружным зубчатым венцом с круговыми зубьями, входящими в зацепление с зубьями второй половины муфты. Колеса выполнены дисковыми, соединительная втулка муфты соединена с внутренней боковой поверхностью ближайшего к муфте дискового колеса. Одна половина муфты соединена со ступицей с возможностью разъема. Обеспечивается легкий монтаж муфты, не требуется напрессовки колеса и подшипников. 1 ил.

Приводной агрегат для электрических рельсовых транспортных средств, содержащий тяговый двигатель, механическую передачу, состоящую из вала-шестерни и большого колеса, ступицу большого колеса, приводимого в действие от тягового двигателя с помощью вала-шестерни, образующую уменьшенный на величину конца полого вала полый вал передачи, который расположен на одной стороне оси колесной пары и охватывает эту ось с зазором, и муфту, служащую в качестве точки опоры и центра шарнира приводного агрегата, неподвижную в радиальном направлении и допускающую поперечные и угловые перемещения от ступицы и осуществляющую передачу крутящего момента двигателя на боковую поверхность одного из колес колесной пары, отличающийся тем, что муфта выполнена из двух половин, одна из которых, расположенная со стороны ступицы, выполнена с наружным зубчатым венцом с круговыми зубьями, входящими в зацепление с оснащенной внутренним зубчатым венцом с прямыми зубьями и выполненной в виде соединительной втулки второй половиной муфты, причем колеса выполнены дисковыми, соединительная втулка муфты прочно соединена с внутренней боковой поверхностью ближайшего к муфте дискового колеса, а упомянутая одна половина муфты прочно соединена со ступицей с возможностью разъема с помощью несущего элемента муфты.