ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ЛОКОМОТИВА Российский патент 2003 года по МПК B61C9/50 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для тягового привода локомотивов и путевых машин преимущественно с асинхронными электродвигателями.

Известны тяговые приводы локомотивов и электропоездов, состоящие из электродвигателя, осевого редуктора с зубчатой передачей и передаточного механизма, соединяющего хвостовик якоря электродвигателя с ведущим валом осевого редуктора. Так, например, в тяговом приводе моторного вагона электропоезда ЭР9М применяется электродвигатель постоянного тока РТ-51Д с максимальным числом оборотов 2080 мин^-1, а в качестве передаточного механизма, соединяющего хвостовики якоря электродвигателя и ведущего вала осевого редуктора, используется резинокордная муфта (см. Электропоезд ЭР9М. Руководство по эксплуатации. М., "Транспорт", 1978 г., с. 21-24). Данный привод является аналогом заявленного.

Недостатком описанного выше тягового привода является то, что в случае применения асинхронного электродвигателя с предельным числом оборотов 4000 мин^-1 (при этом числе оборотов параметры массы и к.п.д. асинхронного электродвигателя оптимальны), конструкция привода становится не пригодной для использования, во-первых, потому, что резинокордная муфта не способна выдержать обороты выше 2500 мин^-1 из-за высоких значений центробежных сил, а во-вторых, потому, что в одноступенчатой зубчатой передаче практически невозможно получить передаточное отношение более пяти единиц, то есть при одноступенчатой передаче невозможно использовать скоростные возможности асинхронного электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является тяговый привод локомотива, принятый за прототип, содержащий электродвигатель, вал якоря которого соединен посредством передаточного механизма с ведущим валом, осевой редуктор с двухступенчатой зубчатой передачей, у которой ведомое зубчатое колесо первой цилиндрической ступени жестко соединено с центральным (солнечным) зубчатым колесом второй планетарной ступени передачи и оба они установлены с помощью подшипника качения на оси колесной пары, при этом опорное (коронное) зубчатое колесо закреплено на несущем корпусе осевого редуктора, а сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральным и опорным зубчатыми колесами, установлены на подшипниках качения, опирающихся на пальцы, жестко связанные с водилом, закрепленным на оси колесной пары (a.c. CCCP 765067, бюллетень 35, 20.09.80 г.).

Недостатком данного тягового привода является то, что водило напрессовано на ось колесной пары, вследствие чего внутренние кольца подшипников качения, посредством которых несущий корпус опирается на колесную пару, приходится сажать из-за отсутствия места на ступицы центра колеса и водила, что создает определенные технологические трудности, так как размеры посадочных поверхностей изменяются неопределенным образом из-за допуска на величину диаметрального натяга при их напрессовке. Кроме того, расположение однорядной планетарной ступени со стороны, противоположной по отношению к центру колеса колесной пары, увеличивает ширину редуктора, сокращая габариты для размещения электродвигателя и передаточного механизма. Усложняется также и конструкция осевого редуктора.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции и технологии сборки осевого редуктора, а также дальнейшее уменьшение его ширины по направлению оси колесной пары.

Указанная цель достигается тем, что в тяговом приводе локомотива содержится электродвигатель, жестко закрепленный на раме тележки, осевой редуктор с жестким несущим корпусом, опирающимся на ось колесной пары посредством подшипников качения и соединенный с рамой тележки горизонтальной тягой. При этом выходной вал электродвигателя соединен с входным валом осевого редуктора передаточным механизмом, выполненным в виде быстроходной уравновешенной шарнирно-поводковой муфты. В жестком корпусе установлены двухступенчатая зубчатая передача, включающая цилиндрическую зубчатую передачу в первой ступени и планетарную однорядную зубчатую передачу во второй ступени, причем ведомое зубчатое колесо цилиндрической передачи жестко соединено с центральным (солнечным) зубчатым колесом, и оба они с помощью подшипника качения установлены на оси колесной пары, а опорное (коронное) зубчатое колесо закреплено на корпусе осевого редуктора. Водило планетарной однорядной передачи расположено со стороны диска колеса колесной пары и жестко соединено с ним, а сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральным и опорным зубчатыми колесами, установлены на подшипниках качения и опираются через резиновые элементы на полые продольно разрезные пальцы, размещенные в цилиндрических отверстиях водила и зажатые в них посредством болта двумя коническими сухарями.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема заявляемого тягового привода локомотива, на фиг. 2 показана в разрезе конструкция установки сателлита в водиле.

Тяговый привод локомотива состоит из электродвигателя 1, жестко закрепленного на раме тележки 2, осевого тягового редуктора, смонтированного в жестком несущем корпусе 3, один конец которого опирается посредством подшипников качения 4 и 5 на ось колесной пары 6, а второй посредством реактивной тяги 7 соединен с рамой тележки 2. В жестком несущем корпусе 3 осевого редуктора установлена двухступенчатая зубчатая передача, состоящая из первой цилиндрической ступени, включающей ведущее зубчатое колесо 8 и ведомое зубчатое колесо 9, и второй планетарной ступени, включающей центральное (солнечное) зубчатое колесо 10, шесть сателлитов 11, опорное (коронное) зубчатое колесо 12 и водило 13. Ведущее зубчатое колесо 8 напрессовано на входной вал 14, установленный на подшипниках качения 15 в осевом тяговом редукторе с жестким несущим корпусом 3, ведомое зубчатое колесо 9 жестко соединено с центральным зубчатым колесом 10 планетарной ступени, и оба они установлены посредством подшипника качения 16 на оси колесной пары 6. Планетарное колесо 12 закреплено в жестком несущем корпусе 3, а водило 13 связано жестко с центром колеса 17 оси колесной пары 6. Сателлиты 11 установлены в водиле 13 на подшипниках качения 18 и опираются через резиновые элементы 19 на полые продольно разрезные пальцы 20, размещенные в цилиндрических отверстиях водила 13 и затянутые в них посредством болта 21 коническими сухарями 22. Зубчатые колеса и подшипники качения смазываются единым трансмиссионным маслом путем его разбрызгивания из ванны зубьями ведомого колеса 9.

Выходной вал 23 электродвигателя 1 соединен с входным валом 14 осевого редуктора с жестким несущим корпусом 3 передаточным механизмом. В качестве передаточного механизма в нашем случае использована быстроходная уравновешенная шарнирно-поводковая муфта 24.

Тяговый привод локомотива работает следующим образом.

Вращающий момент от выходного вала 23 электродвигателя 1 через быстроходную уравновешенную шарнирно-поводковую муфту 24 передается входному валу 14 осевого редуктора с жестким несущим корпусом 3. При этом возможна радиальная расцентровка соединяемых валов 14 и 23 до 30 мм и осевой перекос их до 3^o. Благодаря этому свойству быстроходной уравновешенной шарнирно-поводковой муфты 24 обеспечивается свобода перемещений оси колесной пары 6 в раме тележки 2. От ведущего вала 14 момент передается ведущему зубчатому колесу 8, далее ведомому зубчатому колесу 9 и жестко связанному с ним центральному зубчатому колесу 10, а от него на сателлиты 11, которые, отталкиваясь от опорного зубчатого колеса 12, передают силу на подшипники качения 18, резиновые элементы 19 и на полые продольно разрезные пальцы 20, а от них на водило 13, где сила снова преобразуется во вращающий момент и передается центру колеса 17 оси колесной пары 6. Колесная пара реализует силу тяги локомотива.

В планетарной ступени осевого редуктора реализуется передаточное отношение в пределах 3,4 ÷ 3,6, а в цилиндрической - от 1,5 до 2,5. В результате двухступенчатая передача (цилиндрическая и планетарная) перекрывает широкий диапазон передаточных отношений от 5,1 до 9, что вполне приемлемо для быстроходных асинхронных электродвигателей. По сравнению с двухступенчатой цилиндрической передачей сочетание цилиндрической и планетарной ступеней почти в два раза снижает ширину редуктора по направлению оси колесной пары, причем при расположении планетарной ступени со стороны центра колеса выгода получается наибольшей и редуктор значительно упрощается (исключается прессовая посадка водила на ось, а подшипники качения располагаются не на ступицах, а на оси колесной пары). Кроме того, получается более высокий к.п.д. передачи, значительно ниже нагружены подшипники качения и зубья зубчатых колес, в особенности в планетарной ступени. Благодаря установке сателлитов на резиновых элементах нагрузка равномерно распределяется по шести потокам и при ширине планетарных зубчатых колес всего в 50 мм удельная нагрузка на зубья будет эквивалента цилиндрической передаче при ширине венца последней 300 мм. Низкая нагруженность зубьев планетарной ступени позволяет уменьшить модуль зацепления до 6 мм против 10 мм у цилиндрической передачи, что, с одной стороны, существенно уменьшает стоимость изготовления зубчатых колес планетарной ступени, а с другой - обеспечивает высокую надежность работы этой ступени в эксплуатации.

Разрезные пальцы 20 посредством болта 21 и двух конических сухарей 22 устанавливаются в цилиндрических отверстиях водила 13 с натягом, что исключает их износ.

Улучшаются также условия работы и цилиндрической ступени, так как ведущее зубчатое колесо теперь имеет не 17 зубьев, а все 36. Следовательно, нагрузка на зубья и подшипники качения в этой ступени также уменьшится почти в два раза.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для тягового привода локомотивов и путевых машин преимущественно с асинхронными двигателями. В тяговом приводе локомотива содержится электродвигатель, жестко закрепленный на раме тележки, осевой редуктор с жестким несущим корпусом, опирающимся на ось колесной пары посредством подшипников качения, и соединенный с рамой тележки горизонтальной тягой. Выходной вал электродвигателя соединен с входным валом осевого редуктора передаточным механизмом, выполненным в виде быстроходной уравновешенной шарнирно-поводковой муфты. В жестком корпусе установлена двухступенчатая зубчатая передача, включающая цилиндрическую зубчатую передачу в первой ступени и планетарную однорядную зубчатую передачу во второй ступени, причем ведомое зубчатое колесо цилиндрической передачи жестко соединено с центральным (солнечным) зубчатым колесом, и оба они с помощью подшипника качения установлены на оси колесной пары, а опорное (коронное) зубчатое колесо закреплено на корпусе осевого редуктора. Водило планетарной однорядной передачи расположено со стороны диска колеса колесной пары и жестко соединено с ним, а сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральным и опорным зубчатым колесами, установлены на подшипниках качения и опираются через резиновые элементы на полые продольно разрезные пальцы, размещенные в цилиндрических отверстиях водила и зажатые в них посредством болта двумя коническими сухарями. Техническим результатом является упрощение конструкции и уменьшение габаритов привода. 2 ил.

Тяговый привод локомотива, состоящий из электродвигателя, закрепленного на раме тележки, осевого редуктора с жестким несущим корпусом, опирающимся на ось колесной пары посредством подшипников качения и соединенным с рамой тележки реактивной тягой, выходного вала электродвигателя, соединенного с входным валом осевого редуктора передаточным механизмом, в жестком корпусе которого установлена двухступенчатая зубчатая передача, включающая цилиндрическую зубчатую передачу в первой ступени и планетарную однорядную зубчатую передачу во второй ступени, причем ведомое зубчатое колесо цилиндрической передачи жестко соединено с центральным (солнечным) зубчатым колесом и оба они с помощью подшипника качения установлены на оси колесной пары, а опорное (коронное) зубчатое колесо закреплено на корпусе осевого редуктора, отличающийся тем, что водило планетарной однорядной зубчатой передачи расположено со стороны диска колеса колесной пары и жестко соединено с ним, а сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральным и опорным зубчатыми колесами, установлены на подшипниках качения и опираются через резиновые элементы на полые продольно разрезные пальцы, размещенные в цилиндрических отверстиях водила и затянутые в них посредством болта двумя коническими сухарями.