Механическая передача тепловоза Советский патент 1982 года по МПК B61C9/12 

(5) МЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ТЕПЛОВОЗА

., . ,

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструкции трансмиссии тепловоза.

Известна механическая передача, содержащая узел для передачи мощности от двигателя на колесные пары локомотива, узел для ступенчатого регулирования крутящего момента, а также коробку передач и главную муфту 1.

Недостаток этой передачи - неудовлетворительные весогабаритные характеристики. .

Известна механическая передача тепловоза, содержащая электромагнитную муфту сцепления, внутренний ро- тор которой кинематически связан с одной стороны с валом двигателя и с другой - с первой ведущей шестерней передачи, а наружный ротор - с второй ведущей шестерней, и две па- раллельно расположенные коробки переменных передач, входные валы которых кинематически связаны с указанными ведущими шестернями передачи. а выходные валы - с выходным валом передачи 2.

Недостатком известного устройства является низкая надёжность.

Цель изобретения - повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что механическая передача, содержащая эле к,т рома гнитную муфту сцепления, внутренний ротор которой кинематически связан, с одной стороны с валом теплового двигателя и с другой - с первой .ведущей шестерней, а наружный ротор - с второй ведущей шестерней передачи и две параллельно расположенные коробки перемены передач, входные валы которых кинема тически связаны с указанными ведущими шестернями передачи, а выходные валы - с выходным валом передачи, снабжена обгонной муфтой, установленной между внутренним ротором электромагнитной муфты сцепления и 39 второй ведущей шестерней передачи и двумя парами шестерни, установленных попарно с возможностью осевого перемещения на входных валах коробон перемены передач, а также двумя дополнительными шестернями, установлен ными с возможностью осевого перемещения на выходных валах коробок пере мены передач. На чертеже представлена кинематическая схема механической передачи. Тепловой двигатель 1 соединен с внутренним ротором 2 скользящей элек тромагнитной муфты, который, в свою очередь, соединен с ведущей шестерней 3 передачи через обгонную муфту k. Наружный ротор 5 скользящей электромагнитной муфты соединен с ведуще шестерней 6 передачи. На входные валы коробок 7 и 8 передач насажены подвижные шестерни 9 Ю и 11,12,а на выходные - дополнительные подвижные шестерни 13 и 1. В коробках 7 и 8 передач на входных, промежуточных и выходных валах насажены блоки шестерен 15-18 и 19-22, шестерни 23 и 24, подвижные шестерни 25 и 26. До полнительные подвижные шестерни 13 и 1 k выходньГХ валов коробок 7 и В пере дач в сцепленирм состоянии соединяются с шестерней выходного вала 27 передачи. Электрические машины 28 и 29 соединены соответственно с входными валами коробок 7 и В передач. Электрическая машина 30 соединена с ведущей шестерней 3 передачи. Переключения скоростей в коробка 1 7 и В передач,сцепление и расцеплени подвижных шестерен 9, Ю и 11, 12 на входных валах и дополнительных подвижных шестерен 13 и Ш на выходных валах коробок 7 и 8 передач с соответствующими шестернями автоматическое, (Автоматика управления механиз мами переключения в механической передаче и автоматика управлейия элект рическими машинами не показаны|. Механическая передача работает следующим образом. При 1невращающемся выходном вале .27 передачи и работающем тепловом двигателе 1 сцепляются дополнительная подвижная шестерня 13с шестерней выходного вала 27 передачи, а в коробке 7 передач подвижная шестерня 25 с шестерней 23, т.е. коробка 7 пе редач включается на самое большое пе редаточное отношение. Подвижная шестерня 9 предварительно сцеплена с 4 ведущей шестерней 6 передачи. После всех этих переключений подается плавно ток возбуждения на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты. Вал теплового двигателя 1, имея постоянную минимальную частоту вращения, передает вращающий момент на внутренний ротор 2 скльзящей электромагнитной муфты, который электромагнитным путем передается на наружный ротор 5 этой же муфты и далее на ведущую шестерню 6 передачи, подвижную шестерню 9, входной вал коробки 7 передач, блоки шестерен 1518-, шестерню 23, подвижную шестерню 25, выходной вал коробки 7 передач, дополнительную подвижную шестерню 13, на шестерню и выходной вал 27 передачи. Частота вращения этого вала увеличивается при минимальной и постоянной частоте вращения вала теплового двигателя 1 до тех пор, пока частота вращения наружного ротора 5 скользящей электромагнитной муфты не будет меньше частоты вращения внутреннего ротора 2 той же муфты на величину скольжения. Если тормозной момент на выходном валу 27 передачи меньше вращающего, дальнейшее увеличение частоты вращения этого вала проис одит за счет увеличения частоты вращения вала теплового двигателя 1, и это увеличение частоты вращения происходит до определенного предела, обусловленного максимальной частотой вращения вала теплового двигателя 1. Если и далее происходит уменьшение тормозного момента выходного вала 27 передачи для того, чтобы не превысить максимальной частоты вращения вала теплового двигателя 1, следует механическую передачу переключить на следующий скоростной режим. Для этого коробка 8 передач в состоянии покоя переключается, как ранее коробка 7 передач, на самое |большое передаточное число, т.е,. подвижная шестерня 2б сцепляется с шестерней 2k. Далее вводится в зацепление прдвйжная шестерня 10с ведущей шестерней 3 передачи, соединяются электрические машины 28 и 29г что позволяет частоту вращения входного вала коробки В передач с подвижной шестерней 11 увеличить до частоты вращения входного вала коробки 7 передач и, когда их частоты сравняются, т.е. произойдет синхронное вращение валов, вводится в зацеплени подвижная шестерня 11 с ведущей шестерней 6 передачи. После этого снимается ток возбуждения с внутреннего ротора 2 скользящей электромагнитной муфты, подвижная шестерня 3 выводится из зацепления с ведущей шестерней 6 передами, разъединяются электрические машины 28 и 29, а соединяются электрические машины 29 и 30, что позволяет снизить частоту вращения входного вала коробки 8 передач относительно входного вала коробки 7 передач на величину, равную корню квадратному из козффициента регулирования коробок передач, а следовательно, на эту же величину снижается и частота вращения выходного вала коробки 8 передач и дополнительной подвижной шестерни Н, Окружные скорости дополнительной подвижной шестерни 1 и шестерни выходного вала 27 передачи, одинаковы, что позволяетдополнительную подвижную шестерню k сцепить с шеетерней выходного вала 27 передачи. После этих переключений плавно подается ток возбуждения на внутренний ротор 2 скользящей электромагнит ной муфты, которая берет на себя нагрузку, одновременно снимая ее с обгонной муфты 4, при этом частота вра щения вала теплового двигателя 1 сни жается до минимального значения. Далее подвижные шестерни 10 и 13 входного и выходного валов коробки 7 передач выводятся из зацепления соответственно с. ведущей шестерней 3 п редачи, и шестерней выходного вала 27 передачи, коробка 7 передач останавливается и подготавливается на следующее передаточное отношение. С вала теплового двигателя 1 крутящий момент передается на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты и далее электромагнитным путем на наружный ротор 5 этой же муфты, шестерни 6 и 11, на входной вал коробки 8 передач, блоки шестерен 1922, шестерню 2k, подвижную шес-терню 2б, выходной вал коробки 8передач дополнительную подвижную шестерню Т, на шестерню и выходной вал 27 передачи. При дальнейшем уменьшении тормозного момента на выходном валу 27 передачи происходит увеличение частоты его вращения, а следовательно, увеличение частоты вращения вала Теплового двигателя 1. Когда частота вращения вала теплового двигателя 1 достигает максимального значения, следует механическую передачу переключить на следующее передаточное отношение. Для этого в коробке 7передач, находящейся в покое, подвижная шестерня 25 сцепляется с блоком шестерен 17. Далее вводится в зацепление подвижная шестерня 12 с ведущей шестерней 3 передачи, соединяются электрические машины 28 и 29, что позволяет частоту вращения входного вала коробки 7 передач с подвижной шестерней 9 увеличить до частоты вращения входного вала коробки 8 передач и, когда частоты их сравняются, т.е. произойдет синхронное вращение валов, вводится в зацепление подвижная шестерня 9 с ведущей шестерней 6 передачи. После этого сниматеся ток возбуждения с внутреннего ротора 2 скользящей электромагнитной муфты, подвижная шестерня 11 выводится из зацепления с ведущей шестерней 6 передачи, разъединяются электрические машины 28 и 29, а соединяются электрические машины 29 и 30, что позволяет снизить частоту вращения входного вала коробки 7 передач относительно.входного вала коробки 8 передач на величину, равную корню квадратному из коэффициента регулирования коробок передач, а следовательно, на эту же величину снижается и частота вращения выходного вала коробки 7 передач с дополнительной подвижной шестерней 13« Окружные скорости дополнительной подвижной шестерни 13 и шестерни выходного вала 27 передачи одинаковы, что позволяет дополнительную подвижную шестерню 13 сцепить с шестерней выходного вала 27 передачи. После этих переключений плавно лодается ток возбуждения на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты, которая берет на себя нагрузку. Одновременно снимая ее с обгонно.й .муфты А, при этом частота вращения вала теплового двигателя 1 снижается до минимального значения. После этого пбдвижные шестерни 12 и 1 входного и выходного валов коробки 8передан выводятся из зацепления соответственно с ведущей шестерней 3 передачи и шестерней выходного вала 27 передачи, коробка 8 передач останавливается и подготавливается на 7 следующее передаточное отношение. Крутящий момент теплового двигателя 1 с вала передается на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты и далее электромагнитным путем на внутренний ротор 5 этой же муфты, шестерни 6 и 9 на входной вал коробки 7 передач, блоки шестерен подвижную шестер ню 25, выходной вал коробки 7 передач, дополнительную подвижную шестерню 13, на шестерню и выходной вал 27 передачи. Если и далее будет уменьшаться Уормозной момент на рыходном вале 27 передачи, следует включать в работу поочередно коробки 8 и 7 передач с соответствующим передаточ-; ным отношением. Наибольшая частота ;вращения выходного вала 27 передачи наступает в тот момент, когда в раб .тающей коробке 8 передач подвижная шестерня 26 сцеплена с блоком шесте рен 19. Если произойдет увеличение тормозного момента на выходном валу 27 передачи, частота вращения его, а следовательно, и частота вращения в ла теплового двигателя 1 начнут уменьшаться.Весь поток мощности пр ходит, через коробку 7 в которой сцеплены подвижная шестерня 25 с блоком шестерен 17/. Так как коробка 8 передач находится в покое, в ней подвижную шестерню 26 сцепляют с шестерней 2, Когда частота вращения вала теплового двигателя 1 уменьшится до минимального значения .соединяются электрические машины 28 и 29, что позволяет частоту вращени входного вала коробки 8 передач С подвижной шестерней 12 увеличить до частоты вращения входного вала коробки 7 передач и, когда их частоты сравняютсяi т.е. произойдет синхрон ное вращение валов, вводится в зацепление подвижная шестерня 12 с ве дущей шестерней 3 передачи. После этого разъединяются электрические ма шины 28 и 29 а соединяются электрические машины 28 и 30. Когда частоты вращения валов але .трических машин 28 и 5о сравняются, частота вращения входного вала коробки 8 передач будет больше частоты вращения входного вала коробки 7 передач на величину корня квадрат 9 ного из коэффициента регулирования коробок передач, что, в конечном счете, позволит сравнять окружные скорости дополнительной подвижной шестерни I и шестерни выходного вала 27 передачи, которые сцепляются между собой. Электрические машины 28 и 30 разъединяются. Далее постепенно уменьшается ток возбуждения на внутреннем роторе 2 скользящей электромагнитной муфты, что позволяет увеличить частоту вращения вала теплового двигателя 1. Это проис-; ходит до тех пор, пока не возьмет на себя нагрузку обгонная муфта «i после чего подвижные шестерни 9 и 13 входного и выходного валов коробки 7 передач выводятся из зацепления соответственно с ведущей шестерней 6 передачи и с шестерней выходного вала 27 передачи. Коробка 7 передач останавливается и подготавливается на следующее передаточное ношение. На внутренний ротор 2 скользящей электромагнитнс)й муфты подается ток возбуждения, что позволяет увеличить частоту вращения наружного ротора 5 этой же муфты, а вместе с ним и ведущей шестерни 6 передачи. Когда скольжение между роторами 2 и 5 скользящей электромагнитной муфты достигает значения скольжения при установившемся режиме работы этой муфты (в пределах l-), сцепляется подвижная шестерня I1 с ведущей шестерней 6 передачи, а шестерня 12 выводится из зацепления с ведущей шестерней 3 передачи. Крутящий момент вала теплового двигателя 1 поступает на скользящую электромагнитную муфту, коробку 8 передач, Дополнительную подвижную шестерню Ни выходной вал 27 передачи. Электрические машины 28, 29 и 30 (ДОЛЖНЫ быть синхронизированными асинхронными, т.е.представлять собой комбинацию синхронной и асинхронной машин, мощность каждой из них не превышает 0,5 мощности -теплового двигателя 1. На чертеже коробки 7 и 8 передач показаны трехступенчатыми, но они могут быть двухступенчатыми или многоступенчатыми, для этого требуется уменьшить или увеличить количество блоков шестерен. Изобретение позволяет значительно повысить надежность передачи.