ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2013 года по МПК B61C9/38 

Изобретение относится к приводному устройству для ввода движения привода в ось колесной пары рельсового транспортного средства.

Изобретение относится также к рельсовому транспортному средству, содержащему, по меньшей мере, одно такое приводное устройство.

Из уровня техники известны для дизель-электрических или электрических рельсовых транспортных средств с максимальными скоростями до 160 км/ч как полностью амортизированные, так и частично амортизированные и не амортизированные приводные устройства. Однако рельсовые транспортные средства с максимальными скоростями свыше 160 км/ч имеют, согласно уровню техники, в приводных агрегатах и локомотивах с высокими мощностями (свыше 4000 кВт) лишь полностью амортизированные приводные устройства. Грузовые составы с меньшими максимальными скоростями и высокими тяговыми усилиями при трогании с места часто снабжены простым приводом с моторноосевым подшипником без сцепления, при этом тяговый электродвигатель выполнен надежным и тяжелым и через коробку передач опирается на ось колесной пары через так называемый моторноосевой подшипник. При больших скоростях удары, которые передаются за счет неровностей рельсов через колеса на оси колесных пар, отрицательно воздействуют на приводное устройство. Кроме того, нагрузка на рельсовый путь очень велика за счет больших не амортизированных масс.

Поэтому, согласно уровню техники, рельсовые транспортные средства для максимальных скоростей свыше 160 км/ч, в частности приводные агрегаты и локомотивы, снабжены полностью амортизированными приводными устройствами, например, карданными приводами с полым валом, которые имеют сложную конструкцию и большую массу.

В основу изобретения положена задача создания имеющего особенно простую конструкцию и небольшую массу приводного устройства для рельсового транспортного средства высокой мощности, в частности, для приводных агрегатов и локомотивов, для диапазона скоростей свыше 160 км/ч, которое можно одновременно экономично применять для тяжелых грузовых составов с меньшей скоростью и большими тяговыми усилиями, и большой мощностью.

Задача решена, согласно изобретению, с помощью приводного устройства для ввода движения привода в ось колесной пары транспортного средства, содержащего

- тяговый электродвигатель,

- коробку передач,

- расположенное между тяговым электродвигателем и коробкой передач сцепление, которое имеет конструктивные элементы сцепления, и

- удерживающие средства, которые полностью амортизируют тяговый электродвигатель, однако удерживают приводное устройство с частичной амортизацией на рельсовом транспортном средстве, при этом

коробка передач опирается на тяговый электродвигатель и опора осуществляется так, что уменьшаются относительные движения конструктивных элементов сцепления в плоскостях сцепления.

Согласно изобретению предусмотрено, что между коробкой передач и тяговым электродвигателем расположено сцепление, которое передает вращение вала тягового электродвигателя на коробку передач. Коробка передач опирается на тяговый электродвигатель так, что уменьшаются относительные движения конструктивных элементов в плоскостях сцепления для обеспечения простой и компактной конструкции сцепления. В основе этого лежит понимание того, что полностью амортизированный тяговый электродвигатель при скоростях свыше 160 км/ч достаточно защищен от ударов также тогда, когда на тяговый электродвигатель опирается лишь частично амортизированная или не амортизированная коробка передач. Это обеспечивает возможность выполнения тягового электродвигателя более легким по сравнению с тяговым электродвигателем при приводе с моторноосевыми подшипниками.

В рамках данного изобретения понятие частично амортизированный конструктивный элемент обозначает конструктивный элемент, который предназначен для крепления на опоре с помощью удерживающих средств, при этом одна часть удерживающих средств содержит пружинные элементы, а другая часть выполнена в виде удерживающих средств без пружин. При этом удерживающие средства с пружинными элементами имеют характеристику пружины, которая представляет взаимосвязь между противодействующей силой и ходом пружины. Удары, которые передаются от опоры через удерживающие средства с пружинными элементами на коробку передач, воспринимаются за счет этого с амортизацией и уменьшаются за счет присущего пружинным элементам демпфирующего действия. В качестве примера не амортизированной коробки передач можно назвать коробку передач с осевой подвеской, которая содержит охватывающее ось колесной пары большое зубчатое колесо, которое соединено без возможности проворачивания с осью колесной пары. Приводное устройство, согласно изобретению, имеет частично амортизированную или не амортизированную коробку передач, которая имеет более простую конструкцию по сравнению с коробками передач полностью амортизированного приводного устройства. За счет более простой конструкции можно уменьшить массу приводного устройства. Кроме того, обеспечивается более высокая независимость от технического обслуживания приводного устройства. Коробку передач можно закреплять на рельсовом транспортном средстве, например, так, что часть веса коробки передач опирается на ось колесной пары и/или на тележку, и/или на шасси рельсового транспортного средства. Например, коробка передач может быть соединена без амортизации с осью колесной пары и/или с тележкой. При этом существенным является то, что коробка передач опирается на тяговый электродвигатель, так что уменьшаются относительные движения конструктивных элементов сцепления в плоскостях сцепления. В зависимости от выполнения сцепления могут существовать направления в плоскостях сцепления, вдоль которых относительное движение конструктивных элементов сцепления в плоскостях сцепления не оказывает отрицательного воздействия на свойства сцепления. Для обеспечения надежного сцепления конструктивных элементов сцепления в плоскостях сцепления, опора коробки передач на тяговый электродвигатель выполнена так, что, по меньшей мере, уменьшается относительное движение конструктивных элементов сцепления в плоскостях сцепления, которые могли бы создавать помехи для правильного вхождения друг в друга конструктивных элементов сцепления. Для этого коробка передач может быть, например, шарнирно соединена с тяговым электродвигателем.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что приводное устройство предназначено для скоростей движения рельсового транспортного средства свыше 160 км/ч.

Приводное устройство, согласно изобретению, можно с преимуществом использовать как в медленных рельсовых транспортных средствах, например, грузовых составах, так и быстро движущихся рельсовых транспортных средствах высокой мощности. За счет простой и легкой конструкции особенно предпочтительным является применение в рельсовых транспортных средствах с максимальной скоростью свыше 160 км/ч.

Также предпочтительно, что приводное устройство предназначено для тяговых усилий при трогании с места, по меньшей мере, 250 кН, в частности, по меньшей мере, 280 кН.

Это обеспечивает возможность создания универсального локомотива с особенно небольшими нагрузками на ось.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что удерживающие средства имеют удерживающие электродвигатель средства для полностью амортизированного удерживания тягового электродвигателя на рельсовом транспортном средстве.

Тяговый электродвигатель может удерживаться удерживающими средствами электродвигателя с полной амортизацией, например, на тележке.

Может быть также предпочтительным, что коробка передач имеет предназначенное для охвата оси колесной пары большое зубчатое колесо с осью большого зубчатого колеса, при этом вал электродвигателя проходит параллельно оси большого зубчатого колеса.

Другими словами, электродвигатель предназначен для расположения на рельсовом транспортном средстве поперек его направления движения. Например, тяговый электродвигатель может быть предназначен для поперечного расположения на тележке. Это обеспечивает компактную конструкцию приводного устройства.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что удерживающие электродвигатель средства предназначены для упругого в поперечном направлении крепления тягового электродвигателя.

Может быть также предпочтительно предусмотрено, что удерживающие средства содержат крепежные средства для не амортизированного крепления в рельсовом транспортном средстве.

Поскольку, согласно изобретению, для диапазона скоростей свыше 160 км/ч достаточно закреплять лишь тяговый электродвигатель с полной амортизацией в рельсовом транспортном средстве, то для удерживания приводного устройства предусмотрены также крепежные средства для не амортизированного его крепления в рельсовом транспортном средстве. Они имеют более простую конструкцию, чем пружинные удерживающие средства.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что крепежные средства содержат крепежные средства коробки передач для крепления коробки передач на оси колесной пары.

Крепежные средства коробки передач могут, например, соединять коробку передач без возможности проворачивания с осью колесной пары, так что коробка передач выполнена с опорой на ось. Такая коробка передач имеет особенно простую конструкцию и имеет небольшой вес.

Может быть также предпочтительным, что сцепление является многодисковым сцеплением или многодисковым сцеплением со стальными дисками.

Многодисковое сцепление со стальными дисками не требует технического обслуживания и имеет компактную конструкцию при одновременно небольшой массе. Это создает при расположении приводного устройства на тележке достаточное место для предназначенного для высоких скоростей тягового электродвигателя большой мощности.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения может быть предусмотрено, что коробка передач имеет предусмотренное для охвата оси колесной пары большое зубчатое колесо и находящуюся с ним в зацеплении на торцевой стороне шестерню, которая соединена со сцеплением и приводится в движение с помощью сцепления тяговым электродвигателем.

Большое зубчатое колесо может быть, например, соединено без возможности проворачивания с осью колесной пары.

Может быть также предпочтительным, что тяговый электродвигатель имеет вал двигателя, при этом в смонтированном состоянии приводного устройства шестерня, сцепление и вал двигателя расположены соосно на одной оси, при этом шестерня выполнена в виде полого вала и, по меньшей мере, частично окружает сцепление.

Такая конструкция приводного устройства является особенно компактной.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что коробка передач опирается с помощью крепежных средств коробки передач на тяговый электродвигатель.

Крепежное средство коробки передач может быть, например, моторноосевым подшипником или соединенной жестко или шарнирно с коробкой передач и тяговым электродвигателем штангой. Согласно другому примеру выполнения крепежных средств коробки передач, коробка передач может быть приварена к тяговому электродвигателю. Крепежные средства коробки передач могут быть также, например, конструктивным элементом коробки передач или тягового электродвигателя, или же общим корпусом, который окружает коробку передач и тяговый электродвигатель.

Может быть также предпочтительным, что крепежные средства коробки передач обеспечивают не амортизированное и не демпфированное крепление.

Может быть также предпочтительным, что коробка передач опирается на упор против проворачивания тягового электродвигателя.

Может быть также предпочтительным, что коробка передач шарнирно закреплена на тяговом электродвигателе.

Жесткое соединение коробки передач с тяговым электродвигателем не обязательно необходимо для уменьшения относительных движений конструктивных элементов в плоскостях сцепления.

Согласно другому предпочтительному примеру выполнения, коробка передач может быть жестко соединена с тяговым электродвигателем.

Другой задачей изобретения является создание рельсового транспортного средства, по меньшей мере, с одним приводным устройством, которое предназначено для максимальных скоростей свыше 160 км/ч и имеет особенно небольшую вызванную весом осевую нагрузку.

Задача решена, согласно изобретению, с помощью рельсового транспортного средства, содержащего, по меньшей мере, одно приводное устройство по любому из пп. 1-16 формулы изобретения, при этом рельсовое транспортное средство предназначено для максимальных скоростей свыше 160 км/ч.

Может быть также предпочтительным, что приводные устройства рельсового транспортного средства имеют вместе приводную мощность, по меньшей мере, 4000 кВт.

В предпочтительном варианте выполнения рельсового транспортного средства может быть предусмотрено, что рельсовое транспортное средство имеет тяговое усилие при трогании с места, по меньшей мере, 250 кН, в частности, по меньшей мере, 280 кН.

Такое рельсовое транспортное средство пригодно для использования в качестве универсального локомотива.

Другие целесообразные варианты выполнения и преимущества изобретения являются предметом приведенного ниже описания примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаково действующие конструктивные элементы и на которых схематично изображено:

фиг.1 - часть продольного разреза первого примера выполнения приводного устройства, согласно изобретению;

фиг.2 - второй пример выполнения расположенного на оси колесной пары приводного устройства, на виде сверху;

фиг.3 - второй пример выполнения приводного устройства, показанного на фиг.2, на виде сбоку параллельно оси колесной пары;

фиг.4 - второй пример выполнения приводного устройства, показанного на фиг.3, на виде сбоку с противоположной стороны;

фиг.5 - третий пример выполнения приводного устройства, на виде сверху;

фиг.6 - третий пример выполнения приводного устройства, показанного на фиг.5, на виде сбоку параллельно оси колесной пары;

фиг.7 - третий пример выполнения приводного устройства, показанного на фиг.6, на виде сбоку с противоположной стороны.

На фиг.1 показана часть вала 1 электродвигателя, на котором расположено соосно многодисковое сцепление 2 со стальными дисками так, что вал тягового электродвигателя соединен с многодисковым сцеплением 2 при рассматривании от тягового электродвигателя перед первой плоскостью 3 сцепления с многодисковым сцеплением 2 со стальными дисками, а полый вал шестерни 4 соединен с многодисковым сцеплением 2 со стальными дисками после второй плоскости сцепления 5, при этом полый вал шестерни 4 охватывает в качестве части коробки передач многодисковое сцепление 2 со стальными дисками в ее средней, имеющей форму оси, зоне с образованием зазора. При вращении вала 1 тягового электродвигателя, через первую плоскость 3 сцепления и вторую плоскость 5 сцепления передается вращение полого вала шестерни 4, которая через расположенные на торцевой стороне большого зубчатого колеса 6 зубья передает это вращение на большое зубчатое колесо 6. Относительно полого вала шестерни 4 противоположные большому зубчатому колесу 6 и не вращающиеся ни вместе с большим зубчатым колесом 6, ни с полым валом шестерни 4 части коробки передач закреплены через упор 7 против проворачивания тягового электродвигателя (не изображен) на тяговом электродвигателе (не изображен), так что удары в коробку передач за счет опоры коробки передач на тяговый электродвигатель не проявляются внутри плоскостей 3 и 5 сцепления, поскольку эти движения здесь взаимно компенсируются. Другими словами, за счет этого конструктивные элементы 8, 9, 10, 11 перемещаются одинаково в плоскостях 3, 5 многодискового сцепления 2 со стальными дисками.

На фиг.2 показан другой пример выполнения приводного устройства 12, согласно изобретению, которое предназначено для расположения на оси 13 колесной пары. Приводное устройство 12 имеет тяговый электродвигатель 14, коробку передач 15 и сцепление 16. От коробки передач 15 показан корпус 17 коробки передач, который находящимся в нем большим зубчатым колесом охватывает ось 13 колесной пары, а находящейся в зацеплении с большим зубчатым колесом шестерней - среднюю зону сцепления 16. Тяговый электродвигатель имеет для охлаждения вход 18 для охлаждающего воздуха и подвешен с полной амортизацией в точках 19, 20, 21 подвески на тележке (не изображена). Для предотвращения вызывания действующими на колеса 22, 23 ударами, которые передаются через ось 13 колесной пары на коробку передач 15, относительных движений в плоскостях 3, 5 сцепления расположенных по обеим сторонам плоскостей сцепления конструктивных элементов сцепления, коробка передач 15 опирается на упор 24 против проворачивания тягового электродвигателя 14.

На фиг.3 показано на виде сбоку приводное устройство, согласно фиг.2. Служащие для подвески тягового электродвигателя 14 на тележке (не изображена) несущие рычаги 25 с точкой 21 подвески проходят между тяговым электродвигателем 14 и коробкой передач 15. Тяговый электродвигатель 14 дополнительно подвешен в расположенной на корпусе тягового электродвигателя точке 20 подвески с полной амортизацией на тележке.

На фиг.4 показано на виде сбоку с противоположной стороны относительно фиг.3 приводное устройство. Служащие между коробкой передач 15 и тяговым электродвигателем 14 для подвески тягового электродвигателя несущие рычаги 25 закрыты коробкой передач 15. Коробка передач 15 опирается с помощью упора 24 против проворачивания на тяговый электродвигатель 14.

На фиг.5 показан на виде сверху третий пример выполнения предназначенного для расположения на оси 13 колесной пары приводного устройства 26. При этом приводное устройство 26 отличается от показанного на фиг.2 приводного устройства 12 по-другому расположенными несущими рычагами 30 для подвески тягового электродвигателя 14 на тележке, при этом несущие рычаги 30 закреплены своим одним концом на тяговом электродвигателе и заканчиваются на своих других концах в точках 28, 29 подвески. Точки 28, 29, 27 подвески выполнены по-другому по сравнению с показанной на фиг.2 подвеской тягового электродвигателя 14.

На фиг.6 показано приводное устройство 26, согласно фиг.5, на виде сбоку. Служащие для подвески тягового электродвигателя 14 на тележке (не изображена) несущие рычаги 30 с точками 28, 29 подвески проходят между тяговым электродвигателем 14 и коробкой передач 15. Тяговый электродвигатель 14 дополнительно подвешен в расположенной на корпусе тягового электродвигателя точке 27 подвески с полной амортизацией на тележке (не изображена).

На фиг.7 показано на виде сбоку с противоположной стороны относительно фиг.6 приводное устройство 26. Служащие между коробкой передач 15 и тяговым электродвигателем 14 для подвески тягового электродвигателя несущие рычаги 25 закрыты коробкой передач 15. Коробка передач 15 опирается с помощью упора 24 против проворачивания на тяговый электродвигатель 14.

Перечень позиций

1 Вал тягового электродвигателя

2 Многодисковое сцепление со стальными дисками

3 Плоскость сцепления

4 Полый вал шестерни

5 Плоскость сцепления

6 Большое зубчатое колесо

7 Упор против проворачивания тягового электродвигателя

8 Конструктивный элемент сцепления

9 Конструктивный элемент сцепления

10 Конструктивный элемент сцепления

11 Конструктивный элемент сцепления

12 Второй пример выполнения приводного устройства

13 Ось колесной пары

14 Тяговый электродвигатель

15 Коробка передач

16 Сцепление

17 Корпус коробки передач

18 Вход для охлаждающего воздуха

19 Точка подвески тягового электродвигателя на тележке

20 Точка подвески тягового электродвигателя на тележке

21 Точка подвески тягового электродвигателя на тележке

22 Колесо

23 Колесо

24 Упор против проворачивания тягового электродвигателя

25 Несущий рычаг

26 Третий пример выполнения приводного устройства

27 Точка подвески тягового электродвигателя на тележке

28 Точка подвески тягового электродвигателя на тележке

29 Точка подвески тягового электродвигателя на тележке

30 Несущий рычаг

31 Верхняя кромка рельса.

Изобретение относится к области рельсового транспорта. Приводное устройство (12), согласно изобретению, обеспечивает возможность создания имеющего особенно простую конструкцию и небольшую массу приводного устройства для рельсового транспортного средства большой мощности для диапазона скоростей свыше 160 км/ч. Для этого приводное устройство (12) имеет тяговый электродвигатель (14), коробку передач (15), расположенное между тяговым электродвигателем (14) и коробкой передач (15) сцепление (16), удерживающие средства, которые полностью амортизируют тяговый электродвигатель, однако удерживают приводное устройство (12) в целом с частичной амортизацией на рельсовом транспортном средстве. При этом коробка передач (15) опирается на тяговый электродвигатель (14), и опора осуществляется так, что уменьшаются относительные движения конструктивных элементов сцепления в плоскостях (3, 5) сцепления (16). Технический результат заключается в упрощении конструкции и уменьшении массы приводного устройства. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Приводное устройство (12, 26) для ввода движения привода в ось (13) колесной пары рельсового транспортного средства, содержащего тяговый электродвигатель (14), коробку передач (15), расположенное между тяговым электродвигателем (14) и коробкой передач (15) сцепление (2, 16), которое имеет конструктивные элементы (8, 9, 10, 11) сцепления, и удерживающие средства, которые полностью амортизируют тяговый электродвигатель, однако удерживают приводное устройство в целом с частичной амортизацией на рельсовом транспортном средстве, при этом коробка передач (15) опирается на тяговый электродвигатель (14), и опора осуществляется так, что уменьшаются относительные движения конструктивных элементов (8, 9, 10, 11) сцепления в плоскостях (3, 5) сцепления (2, 16).

2. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что приводное устройство (12, 26) предназначено для скоростей движения рельсового транспортного средства свыше 160 км/ч.

3. Приводное устройство по п.2, отличающееся тем, что приводное устройство (12, 26) предназначено для тяговых усилий при трогании с места, по меньшей мере, 250 кН, в частности, по меньшей мере, 280 кН.

4. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что удерживающие средства имеют удерживающие электродвигатель средства для полностью амортизированного удерживания тягового электродвигателя (14) на рельсовом транспортном средстве.

5. Приводное устройство по п.4, отличающееся тем, что коробка передач (15) имеет предназначенное для охвата оси (13) колесной пары большое зубчатое колесо (6) с осью большого зубчатого колеса, при этом тяговый электродвигатель (14) имеет вал (1), который проходит параллельно оси большого зубчатого колеса.

6. Приводное устройство по п.4, отличающееся тем, что удерживающие электродвигатель средства предназначены для упругого в поперечном направлении крепления тягового электродвигателя (14).

7. Приводное устройство по п.6, отличающееся тем, что удерживающие средства содержат крепежные средства для неамортизированного крепления в рельсовом транспортном средстве.

8. Приводное устройство по п.7, отличающееся тем, что крепежные средства содержат крепежные средства коробки передач для крепления коробки передач (15) на оси (13) колесной пары.

9. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что сцепление (2, 16) является многодисковым сцеплением или многодисковым сцеплением (2) со стальными дисками.

10. Приводное устройство по п.9, отличающееся тем, что коробка передач (15) имеет предусмотренное для охвата оси (13) колесной пары большое зубчатое колесо (6) и находящуюся с ним в зацеплении на торцевой стороне шестерню (4), которая соединена со сцеплением и приводится в движение с помощью сцепления тяговым электродвигателем (14).

11. Приводное устройство по п.10, отличающееся тем, что тяговый электродвигатель (14) имеет вал (1) двигателя, при этом в смонтированном состоянии приводного устройства (12, 26) шестерня (4), сцепление (2, 16) и вал (1) двигателя расположены соосно на одной оси, при этом шестерня (4) выполнена в виде полого вала и, по меньшей мере, частично окружает сцепление (2, 16).

12. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что коробка передач (15) опирается с помощью крепежных средств коробки передач на тяговый электродвигатель.

13. Приводное устройство по п.12, отличающееся тем, что крепежные средства коробки передач обеспечивают неамортизированное и недемпфированное крепление.

14. Приводное устройство по п.13, отличающееся тем, что коробка передач (15) опирается на упор (24) против проворачивания тягового электродвигателя (14).

15. Приводное устройство по любому из пп.12-14, отличающееся тем, что коробка передач (15) шарнирно закреплена на тяговом электродвигателе (14).

16. Приводное устройство по любому из пп.12-14, отличающееся тем, что коробка передач (15) жестко соединена с тяговым электродвигателем (14).

17. Рельсовое транспортное средство, содержащее, по меньшей мере, одно приводное устройство по любому из пп.1-16, при этом рельсовое транспортное средство предназначено для максимальных скоростей свыше 160 км/ч.

18. Рельсовое транспортное средство по п.17, отличающееся тем, что приводные устройства (12, 26) имеют вместе приводную мощность, по меньшей мере, 4000 кВт.

19. Рельсовое транспортное средство по п.17 или 18, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство имеет тяговое усилие при трогании с места, по меньшей мере, 250 кН, в частности, по меньшей мере, 280 кН.