КОЛЕСНО-МОТОРНЫЙ БЛОК Российский патент 2008 года по МПК B61C9/50 

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к области тягового привода локомотивов.

Известен колесно-моторный блок (КМБ) отечественных электровозов серий ВЛ22, ВЛ22М, в котором тяговый электродвигатель (ТЭД) одной стороной остова через моторно-осевые подшипники (МОП) скольжения опирается на ось колесной пары, а другой стороной через пружинный комплект опирается на раму тележки. Колесные пары связаны с ТЭД через двухсторонние прямозубые зубчатые передачи, в которых упругие ведомые зубчатые колеса, насаженные на удлиненные ступицы двух колесных центров, напрессованных на одну ось колесной пары, находятся в зацеплении с шестернями, напрессованными на вал ТЭД. Буксы колесных пар - челюстные, без поводков, внутри закрываемого крышкой корпуса находятся роликовые подшипники [1].

Недостатком известного КМБ является то, что в указанном КМБ постоянно возникали проблемы, связанные с износом деталей ведомых зубчатых колес, вкладышей, МОП, пружинной подвески ТЭД, контактных поверхностей челюстных букс и кронштейнов рамы тележки.

Известен колесно-моторный блок, принятый за прототип, установленный в тележках электровозов ВЛ10, ВЛ80, который состоит из ТЭД, его подвески, колесной пары с буксами, тяговой зубчатой передачи.

Тяговый двигатель с одной стороны остова с помощью подвески (удлиненного рым-болта с резиновыми шайбами) шарнирно соединен с рамой тележки, а другой стороной остова опирается на ось колесной пары через разъемные моторно-осевые подшипники скольжения, смазываемые жидкой смазкой.

Колесная пара состоит из оси, колесных центров, бандажей, бандажных колец, ведомых зубчатых колес. На наружные поверхности колесных центров с натягом насажены бандажи, закрепленные бандажными кольцами, а на их удлиненные ступицы - ведомые зубчатые колеса тяговой зубчатой передачи. Собранных два колеса (колесные центры с бандажами и ведомыми зубчатыми колесами) симметрично напрессованы на одну ось колесной пары.

Буксы колесных пар выполнены в виде литого корпуса с боковыми приливами с пазами для крепления буксовых поводков и нижним приливом с проушиной для крепления рессоры. Внутри корпуса размещены два роликовых подшипника и бесконтактные лабиринтные уплотнения, закрытые герметичной крышкой. В буксе находится консистентная смазка.

Тяговая зубчатая передача - жесткая, двухсторонняя, косозубая. Она состоит из двух ведущих зубчатых колес (шестерен) и двух ведомых зубчатых колес, попарно заключенных в защитные кожухи. Шестерни насажены на конические концы (хвостовики) вала якоря ТЭД с натягом. Кожухи состоят из двух половин, плотно пригнанных друг к другу с уплотнением из губчатой резины и прикрепленных к остову ТЭД. Нижняя часть кожуха является масляной ванной для смазки зубчатой передачи [2].

Известный КМБ обладает рядом существенных недостатков, указанных ниже, отрицательно влияющих на эксплуатационные качества.

Так, крепление (подвеска) ТЭД к раме с помощью рым-болта и резиновых шайб вследствие высокой жесткости ограничивает возможность поворота остова ТЭД вместе с колесной парой при ее движении по рельсовой колее, сопровождающемся угловыми и линейными перемещениями относительно рамы тележки.

Использование в КМБ моторно-осевых подшипников скольжения требует применения жидкой смазки и устройств ее подачи в зону контакта. Однако это не предотвращает износа подшипников, что приводит к изменению межцентрового расстояния в тяговой передаче и с течением времени эксплуатации все более значительно ухудшает условия работы зубчатых колес и тяговых электродвигателей.

Применение в буксах роликовых подшипников меньшей грузоподъемности (чем конические), без эффективных контактных уплотнений не обеспечивает длительных межремонтных пробегов локомотивов вследствие необходимости пополнения смазки, постоянного контроля и обслуживания.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности колесно-моторного блока и локомотива в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в колесно-моторном блоке, состоящем из тягового электродвигателя с ведущими шестернями, одной стороной остова через моторно-осевые подшипники опирающегося на ось колесной пары, а другой стороной шарнирно соединенного с рамой тележки, и колесной пары, на ось которой напрессованы колеса с ведомыми зубчатыми колесами двухсторонней тяговой зубчатой передачи, а с торцов оси установлены буксы, содержащие роликовые подшипники и уплотнения, заключенные в корпуса с крышками, остов тягового электродвигателя соединен с рамой тележки с помощью поводка, оснащенного по концам упругими сферическими шарнирами, а на ось колесной пары остов оперт через напрессованные на нее моторно-осевые подшипники качения, размещенные в стаканах, установленных в корпусе, выполненном в виде трубы, с зазором охватывающей ось колесной пары, в концевых частях которой размещены стаканы, а между ними у корпуса выполнен продольный срез с фланцем вдоль него, которым с помощью болтов корпус соединен с остовом, причем между стаканами и корпусом установлены дистанционные кольца, между моторно-осевыми подшипниками качения и ведомыми зубчатыми колесами установлены лабиринтные уплотнительные кольца, а на остове установлен страховочный упор, расположенный над рамой тележки с гарантированным зазором между ним и рамой тележки.

Кроме того, оба ведомых зубчатых колеса напрессованы непосредственно на ось колесной пары с зазором между ними и торцами колес, в зонах этих зазоров на оси выполнены разгрузочные канавки, по ширине превышающие зазоры, а в буксах установлены двухрядные конические роликовые подшипники с эластичными износостойкими контактными уплотнениями.

Существенными признаками изобретения, отличными от прототипа, являются следующие:

1. ТЭД одной стороной остова подвешен на раме тележки посредством поводка, оснащенного с обоих концов упругими сферическими шарнирами.

2. ТЭД другой стороной остова опирается на ось колесной пары через напрессованные на нее моторно-осевые подшипники качения, размещенные в стаканах, установленных в корпусе, выполненном в виде трубы, с зазором охватывающей ось колесной пары, в концевых частях которой размещены стаканы, а между ними труба имеет продольный срез и фланец вдоль него, которым с помощью болтов корпус соединен с остовом, причем между стаканами и остовом установлены дистанционные кольца, между стаканами и ведомыми зубчатыми колесами установлены лабиринтные уплотнительные кольца.

3. На остове ТЭД установлен страховочный упор, расположенный над рамой с гарантированным зазором.

4. Ведомые зубчатые колеса двухсторонней тяговой зубчатой передачи напрессованы непосредственно на ось колесной пары с зазором между ними и торцами колес, а в зонах этих зазоров на оси выполнены разгрузочные канавки, по ширине превышающие зазоры.

5. В корпусах букс установлены двухрядные роликовые конические подшипники с эластичными контактными износостойкими уплотнениями.

Таким образом, поставленная в основу изобретения техническая задача решается именно благодаря наличию совокупности существенных признаков.

На фиг.1 дан общий вид КМБ спереди; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг.4 - вид В фиг.1.

Колесно-моторный блок содержит следующие основные узлы: колесную пару 1, тяговый электродвигатель (ТЭД) 2, двухстороннюю тяговую зубчатую передачу 3, буксы 4 (фиг.1).

Колесная пара 1 содержит ось 5, на которую напрессованы колеса 6, ведомые зубчатые колеса 7 двухсторонней тяговой зубчатой передачи 3, моторно-осевые подшипники качения 8, буксовые двухрядные конические роликовые подшипники 9 (фиг.2).

При этом подшипники качения 8 размещены в стаканах 10, установленных в корпусе 11, выполненном в виде трубы, с зазором «а» охватывающей ось 5 колесной пары 1 (фиг.2 и 3). В концевых частях трубы размещены стаканы 10, а между ними у корпуса 11 выполнен продольный срез с фланцем 12, которым с помощью болтов 13 корпус 11 соединен с остовом 14 ТЭД 2. Между стаканами 10 и корпусом 11 установлены дистанционные кольца 15, а между подшипниками 8 и ведомыми зубчатыми колесами 7 установлены лабиринтные уплотнительные кольца 16. Между торцами колес 6 и ведомых зубчатых колес 7 имеется зазор «б», а в зонах зазоров «б» на оси 5 выполнены разгрузочные канавки 17, по ширине превышающие эти зазоры и способствующие снижению напряжений в оси 5 колесной пары 1 от натягов в зонах посадок.

Тяговый электродвигатель 2 (фиг.2, 3, 4) содержит упомянутый остов 14, якорь 18 на валу 19, установленном на подшипниках 20 в щитах 21, расположенных с торцов остова 14. На конических концах вала 19 с натягом установлены шестерни 22, находящиеся в зацеплении с ведомыми зубчатыми колесами 7 и образующие с ними двухстороннюю тяговую зубчатую передачу 3, закрытую кожухами 23. Кожухи 23 состоят из двух половин, плотно пригнанных друг к другу и прикрепленных к остову 14 ТЭД 2. Нижняя часть кожуха 23 является масляной ванной для жидкой смазки зубчатой передачи. Подшипники смазываются консистентной смазкой. Остов 14 одной стороной опирается на ось 5 колесной пары 1 через напрессованные на нее моторно-осевые подшипники качения 8, а другой стороной остов 14 шарнирно соединен с рамой 24 (показана условно) тележки с помощью поводка 25, оснащенного по концам упругими сферическими шарнирами 26.

Кроме того, на остове 14 ТЭД 2 установлен страховочный упор 27 (фиг.3, 4), расположенный над рамой 24 тележки с гарантированным зазором «в» между ним и рамой 24 тележки.

Буксы 4 (фиг.1, 2, 4) установлены с торцов оси 5 колесной пары 1. Каждая букса 4 (фиг.4) содержит корпус 28, в котором установлены двухрядный конический роликовый подшипник 9 с эластичными износостойкими контактными уплотнениями 29, удерживающими смазку внутри подшипника 9, и лабиринтное кольцо 30. На корпусе 28 буксы 4 (фиг.4) предусмотрен паз 31 для крепления буксового поводка 32, соединяющего буксу 4 с рамой 24 тележки. Корпус 28 закрыт крышкой 33.

Колесная пара 1 с находящимися на ней буксами 4 соединена с ТЭД 2 с помощью болтов 13 (фиг.1, 3), ввинченных в остов 14 через отверстия во фланце 12 корпуса 11, образуя в сборе колесно-моторный блок. При этом ведущие шестерни 22 входят в зацепление с ведомыми зубчатыми колесами 7, образуя двухстороннюю тяговую зубчатую передачу 3.

Колесно-моторный блок работает следующим образом.

Вращательный момент от вала 19 с якорем 18 ТЭД 2 через ведущие шестерни 22 передается на ведомые зубчатые колеса 7 и, следовательно, на ось 5 и колеса 6 колесной пары 1.

Тормозной момент действует в обратном направлении - от движущих колес 6 на ось 5, ведомые зубчатые колеса 7, шестерни 22, вал 19 и якорь 18 ТЭД 2, который в режиме электрического торможения работает как генератор.

Ведомые зубчатые колеса 7 и шестерни 22 работают в условиях постоянного межосевого расстояния (централи) ввиду практически отсутствия износа моторно-осевых подшипников качения 8 и вследствие этого имеют более длительный срок службы по сравнению с известными аналогами.

При движении колесной пары 1 по рельсовой колее, особенно при прохождении кривых, тяговый электродвигатель 2 имеет возможность поворачиваться вместе с колесной парой 1 относительно рамы 24 тележки благодаря наличию поводка 25 с упругими сферическими шарнирами 26. Это способствует меньшему воздействию на гребни колес 5 колесной пары 1.

В буксах 4 корпуса 28 и двухрядные конические роликовые подшипники 9 воспринимают как вертикальные нагрузки от веса локомотива и воздействия со стороны рельсового пути, так и горизонтальные боковые поперечные и продольные усилия от колесной пары 1 на раму 24 тележки через буксовые поводки 32. Эластичные износостойкие контактные уплотнения 29 надежно удерживают смазку внутри буксового подшипника 9 и корпуса 28, способствуя созданию оптимальных условий работы буксового узла.

В эксплуатации в случае обрыва поводка 25 ТЭД 2 коснется страховочным упором 27 рамы 24 тележки и удержит ТЭД 2 от падения на рельсовый путь, что повышает безопасность движения.

Заявляемый колесно-моторный блок содержит узлы повышенной надежности по сравнению с прототипом и аналогами, что позволит увеличить межремонтные пробеги локомотива без повышения эксплуатационных затрат и повысить допускаемые нагрузки.

Источники информации.

1. В.А.Раков, П.К.Пономаренко. Электровоз. / 4-е перераб. изд., М., Госжелдориздат, 1952, сс.80-134, 164-166.

2. Электровоз ВЛ10. Руководство по эксплуатации. / Под общей ред. О.А.Кикнадзе, М., Транспорт, 1975, с.12-24, рис.3-13.

Колесно-моторный блок локомотива состоит из тягового электродвигателя и колесной пары. Остов (14) тягового электродвигателя соединен с рамой тележки с помощью поводка (25), оснащенного по концам упругими сферическими шарнирами. На ось (5) колесной пары остов оперт через напрессованные на нее моторно-осевые подшипники качения (8), размещенные в стаканах (10), установленных в корпусе, выполненном в виде с зазором охватывающей ось колесной пары трубы, в концевых частях которой размещены стаканы. Между ними у корпуса (11) выполнен продольный срез с фланцем вдоль него, которым с помощью болтов корпус соединен с остовом. Между стаканами и корпусом установлены дистанционные кольца (15). Между моторно-осевыми подшипниками качения и ведомыми зубчатыми колесами установлены лабиринтные уплотнительные кольца (16). На остове установлен страховочный упор, расположенный над рамой тележки с гарантированным зазором между ним и рамой тележки. Повышается эксплуатационная надежность колесно-моторного блока и локомотива в целом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Колесно-моторный блок, состоящий из тягового электродвигателя с ведущими шестернями, одной стороной остова через моторно-осевые подшипники опирающегося на ось колесной пары, а другой стороной шарнирно соединенного с рамой тележки, и колесной пары, на ось которой напрессованы колеса с ведомыми зубчатыми колесами двухсторонней тяговой зубчатой передачи, а с торцов оси установлены буксы, содержащие роликовые подшипники и уплотнения, заключенные в корпуса с крышками, отличающийся тем, что остов тягового электродвигателя соединен с рамой тележки с помощью поводка, оснащенного по концам упругими сферическими шарнирами, а на ось колесной пары остов оперт через напрессованные на нее моторно-осевые подшипники качения, размещенные в стаканах, установленных в корпусе, выполненном в виде трубы, с зазором охватывающей ось колесной пары, в концевых частях которой размещены стаканы, а между ними у корпуса выполнен продольный срез с фланцем вдоль него, которым с помощью болтов корпус соединен с остовом, причем между стаканами и корпусом установлены дистанционные кольца, между моторно-осевыми подшипниками качения и ведомыми зубчатыми колесами установлены лабиринтные уплотнительные кольца, а на остове установлен страховочный упор, расположенный над рамой тележки с гарантированным зазором между ним и рамой тележки.2. Колесно-моторный блок по п.1, отличающийся тем, что оба ведомых зубчатых колеса напрессованы непосредственно на ось колесной пары с зазором между ними и торцами колес, а в зонах этих зазоров на оси выполнены разгрузочные канавки, по ширине превышающие зазоры.3. Колесно-моторный блок по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в буксах установлены двухрядные конические роликовые подшипники с эластичными износостойкими контактными уплотнениями.