RU176845U1

RU176845U1 - Locomotive traction drive

Info

Publication number: RU176845U1
Application number: RU2017105535U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Воробьев; Дмитрий Яковлевич Антипин; Олег Васильевич Измеров; Антон Сергеевич Новиков; Александр Анатольевич Пугачев; Денис Андреевич Бондаренко; Сергей Геннадьевич Шорохов
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-01-30

Abstract

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к устройствам для передачи крутящего момента от тягового двигателя к колесной паре.Тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и осевой редуктор, имеющие соосное расположение вала тягового электродвигателя и вала малого зубчатого колеса осевого редуктора и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников.Отличительной особенностью предлагаемого тягового привода локомотива является то, что подшипники, с помощью которых тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары, расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, осевой редуктор и тяговый связаны с рамой тележки двумя подвесками, длина которых выполнена одинаковой, верхние и нижние шарниры подвески тягового электродвигателя выполнены соосными соответственно верхним и нижним шарнирам подвески осевого редуктора, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсирующей муфтой.Предложенный тяговый привод локомотива позволяет сократить расходы при его производстве и в его эксплуатации, за счет простоты сборки тягового привода и демонтажа тягового электродвигателя путем раздельного опирания тягового электродвигателя и осевого редуктора на ось колесной пары и раздельного подвешивания тягового электродвигателя и осевого редуктора к раме тележки при одновременном обеспечении соосности валов тягового электродвигателя и осевого редуктора и амортизации динамических моментов при проезде неровностей пути без ограничений для повышения частоты вращения ротора тягового электродвигателя.The utility model relates to rail vehicles, and in particular to devices for transmitting torque from a traction engine to a wheel pair. A locomotive traction drive comprising a traction motor and an axial gear having a coaxial arrangement of the traction motor shaft and the shaft of the small gear wheel of the axial gear the axis of the wheelset with bearings. A distinctive feature of the proposed locomotive traction drive is that the bearings with which the traction electric the gear is supported by the axle of the wheel pair, located on opposite ends of the traction motor housing, the axial gear and the traction are connected to the trolley frame by two suspensions, the length of which is the same, the upper and lower hinges of the traction motor suspension are made coaxial with the upper and lower hinges of the axle gear suspension, and the shaft of the traction motor and the shaft of the axial gearbox are connected by an elastic-compensating coupling. The proposed traction drive of the locomotive can reduce costs when it is used production and its operation, due to the simplicity of assembling the traction drive and dismantling the traction motor by separately supporting the traction motor and axial gear on the axle of the wheel pair and separately hanging the traction motor and axial gear to the frame of the trolley while ensuring alignment of the shafts of the traction motor and axial gear and amortization of dynamic moments when traveling irregularities of the path without restrictions to increase the rotational speed of the rotor of the traction motor.

Description

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к устройствам для передачи крутящего момента от тягового двигателя к колесной паре.The utility model relates to rail vehicles, and in particular to devices for transmitting torque from a traction engine to a wheelset.

Известны тяговые приводы рельсовых транспортных средств, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предполагаемой полезной модели.Traction drives of rail vehicles are known, the combination of features of which is similar to the set of essential features of the proposed utility model.

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, опирающийся на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, и зубчатую передачу, причем малое зубчатое колесо размещено на валу тягового электродвигателя, а большое зубчатое колесо - на оси колесной пары (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986, С. 41-43, рис. 3.1).A traction drive of a locomotive is known, comprising a traction motor, supported by a wheel pair axis through motor-axial bearings, and a gear transmission, the small gear wheel being placed on the shaft of the traction motor, and the large gear wheel being located on the axis of the wheel pair (see Biryukov I.V. ., Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction gears of electric rolling stock of railways. - M.: Transport, 1986, S. 41-43, Fig. 3.1).

Недостатком известного тягового привода, применяемого на тепловозах серий 2ТЭ10, ТЭМ2, 2ТЭ116 отечественных железных дорог, состоит в том, что при работе односторонней зубчатой передачи реактивное усилие, действующее на шестерню со стороны зацепления, создает крайне неравномерную нагрузку на моторно-осевые подшипники со стороны зубчатой передачи и со стороны коллектора, что приводит к неравномерному их износу с последующим ростом угла перекоса корпуса тягового электродвигателя относительно колесной пары (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986, С. 43).A disadvantage of the known traction drive used on diesel locomotives of the 2TE10, TEM2, 2TE116 series of domestic railways is that when a single-sided gear operates, the reactive force acting on the gear from the gearing side creates an extremely uneven load on the motor-axial bearings from the gear transmission from the side of the collector, which leads to uneven wear and tear, followed by an increase in the skew angle of the traction motor housing relative to the wheelset (see Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybni s IK electric rolling traction transmission railways -. M .: Transport, 1986, pp 43).

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, подвешенный на раме тележки, осевой редуктор, торсионный вал, проходящий через полый вал ротора тягового электродвигателя и связанный с валом осевого редуктора и валом тягового электродвигателя компенсационными муфтами (см. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение». А.А. Камаев, Н.Г. Апанович, В.А. Камаев и др.; Под ред. А.А. Камаева. - М.: Машиностроение, 1981, С. 133-134, рис. 91).A known locomotive traction drive containing a traction motor suspended on a trolley frame, an axial gearbox, a torsion shaft passing through the hollow shaft of the traction motor rotor and connected to the shaft of the axial gearbox and the traction motor shaft by compensation couplings (see. Design, calculation and design of locomotives: Tutorial for university students enrolled in the specialty “Locomotive Engineering.” A.A. Kamaev, N.G. Apanovich, V.A. Kamaev and others; Edited by A.A. Kamaev. - M.: Mechanical Engineering, 1981, C . 133-134, Fig. 91).

Недостатком данного тягового привода, примененном на тепловозе 2ТЭ121, электровозах ЭП1 и ЭП10 отечественных железных дорог и ДСЗ железных дорог Украины, является ограничение возможности снизить массу тягового электродвигателя путем повышения частоты вращения ротора, вследствие необходимости повышать внутренний диаметр подшипников ротора для размещения внутри вала электродвигателя торсионного вала. Так, наружный диаметр вала асинхронного тягового электродвигателя СТА-1200 мощностью 1200 кВт с приводом такого типа составляет 188 мм, что почти на 40 мм больше диаметра вала тяговых электродвигателей электровозов с опорно-осевым приводом, а масса составляет 2400 кг, что на 20% выше массы асинхронных тяговых электродвигателей той же мощности для опорно-осевого привода (около 2000 кг).The disadvantage of this traction drive, used on a 2TE121 diesel locomotive, EP1 and EP10 electric locomotives of Ukrainian railways and DSZ of Ukrainian railways, is the limitation of the ability to reduce the mass of the traction motor by increasing the rotor speed, due to the need to increase the inner diameter of the rotor bearings to accommodate the torsion shaft motor shaft . Thus, the outer diameter of the shaft of the STA-1200 asynchronous traction electric motor with a power of 1200 kW with this type of drive is 188 mm, which is almost 40 mm larger than the shaft diameter of the traction electric motors of electric locomotives with axial-axis drive, and the mass is 2400 kg, which is 20% higher masses of asynchronous traction electric motors of the same power for axial-axis drive (about 2000 kg).

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и осевой редуктор, имеющие соосное расположение вала тягового электродвигателя и вала малого зубчатого колеса осевого редуктора и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников, причем тяговый электродвигатель со стороны, противоположной осевому редуктору, опирается на ось колесной пары через один подшипник, разъемное соединение с корпусом осевого редуктора выполнено неподвижным, осевой редуктор опирается на ось колесной пары с помощью одного подшипника, вал ротора тягового электродвигателя одним концом опирается на статор тягового электродвигателя через подшипник, а противоположным концом - на подшипники вала осевого редуктора, с которым вал ротора тягового электродвигателя соединен посредством мембранной муфты (см. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 с асинхронными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации, часть 4. Описание и работа. Механическое оборудование и системы вентиляции. 2ЭС 10.00.000.000 РЭ3. ООО «Уральские локомотивы», С. 28-32, рис. 3.5.).As a prototype of the proposed utility model, a locomotive traction drive containing a traction motor and an axial gearbox having a coaxial arrangement of the traction motor shaft and the shaft of the small gear wheel of the axial gearbox and resting on the axle of the pair of wheels with bearings, the traction motor from the side opposite to the axial gearbox, was selected leans on the axis of the wheel pair through one bearing, detachable connection with the axle gear housing is fixed, the axial gear rests on the axle of the wheelset with one bearing, the shaft of the rotor of the traction electric motor is supported at one end on the stator of the traction motor through the bearing, and the opposite end on the bearings of the shaft of the axial gear, to which the shaft of the rotor of the traction motor is connected via a membrane coupling (see DC freight electric locomotive 2ES10 with asynchronous traction electric motors. Operation manual, part 4. Description and operation. Mechanical equipment and ventilation systems. 2ES 10.00.000.000 RE3. Ural Locomotives LLC, pp. 28-32, fig. 3.5.).

Недостатками указанного тягового привода, примененного для электровоза 2ЭС10 отечественных железных дорог, являются весьма жесткие требования к технологической точности изготовления сопрягаемых поверхностей корпуса тягового электродвигателя, подшипникового шита приводного конца и корпуса редуктора. Кроме того, изгиб оси колесной пары при воздействии на нее статических и динамических нагрузок со стороны букс ведет к перекосу большого зубчатого колеса осевого редуктора относительно малого, неравномерному распределению контактных нагрузок по длине зубьев и снижению долговечности работы осевого редуктора. Отсутствие упругих звеньев между осью колесной пары и валом ротора тягового электродвигателя приводит к возникновению динамических моментов в тяговом приводе, что увеличивает склонность локомотива к боксованию и повышает износа бандажей колесной пары (установлено (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986, С. 59), что применение упругих зубчатых колес уменьшало склонность к боксованию и снижало интенсивность износа бандажей на 15%) Перечисленные недостатки ведут к увеличению затрат при эксплуатации и ремонте тягового привода.The disadvantages of this traction drive, used for the 2ES10 electric locomotive of domestic railways, are very stringent requirements for the technological accuracy of manufacturing the mating surfaces of the traction motor housing, the bearing shield of the drive end and the gear housing. In addition, the bending of the axle pair of the axle under the influence of static and dynamic loads from the axle box side leads to a skew of the large gear wheel of the axial gearbox with a relatively small, uneven distribution of contact loads along the length of the teeth and a decrease in the durability of the axial gearbox. The absence of elastic links between the axis of the wheel pair and the rotor shaft of the traction electric motor leads to dynamic moments in the traction drive, which increases the locomotive's tendency to skidding and increases the wear of the wheel pair bandages (found (see Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybnikov IK Traction gears of electric rolling stock of railways. - M .: Transport, 1986, P. 59), that the use of elastic gears reduced the tendency to skidding and reduced the wear rate of bandages by 15%) The listed disadvantages lead to to increase costs in the operation and repair of traction drive.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в сокращении расходов при производстве тягового привода и в его эксплуатации.The problem the utility model aims to solve is to reduce costs in the production of a traction drive and in its operation.

Это достигается тем, что подшипники, с помощью которых тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары, расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, осевой редуктор и тяговый связаны с рамой тележки двумя подвесками, длина которых выполнена одинаковой, верхние и нижние шарниры подвески тягового электродвигателя выполнены соосными соответственно верхним и нижним шарнирам подвески осевого редуктора, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсирующей муфтой.This is achieved by the fact that the bearings with which the traction motor rests on the axle of the wheel pair are located at opposite ends of the traction motor housing, the axial gear and traction are connected to the trolley frame by two suspensions, the length of which is the same, the upper and lower hinges of the traction motor suspension are made coaxial to the upper and lower hinges of the axial gear suspension, and the shaft of the traction motor and the shaft of the axial gear are connected by an elastic-compensating coupling.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1. изображен общий вид тягового привода локомотива, а на фиг. 2 и фиг. 3 - боковые виды тягового привода со стороны осевого редуктора и тягового электродвигателя.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where in Fig.1. shows a general view of the traction drive of the locomotive, and in FIG. 2 and FIG. 3 - side views of the traction drive from the side of the axial gear and the traction motor.

Тяговый привод локомотива (фиг. 1) содержит тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2 с соосным расположением вала 3 тягового электродвигателя 1 и вала 4 малого зубчатого колеса осевого редуктора 2, опирающиеся на ось колесной пары 5 с помощью подшипников 6 и 7.The traction drive of the locomotive (Fig. 1) contains a traction motor 1 and an axial gear 2 with a coaxial arrangement of the shaft 3 of the traction motor 1 and the shaft 4 of the small gear wheel of the axial gear 2, based on the axle of the pair of wheels 5 using bearings 6 and 7.

При этом подшипники 6 расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя 1, а осевой редуктор 2 связан с тяговым электродвигателем 1 с одной стороны через ось колесной пары 5, подшипники 6 и 7, а с другой стороны - через подвески 8 и 9, которыми тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2 связаны с рамой тележки 10, при этом длина подвесок 8 и 9 выполнена одинаковой, а верхние и нижние шарниры подвески 8 тягового электродвигателя 1 выполнены соосными соответственно верхним и нижним шарнирам подвески 9 осевого редуктора 2. Вал тягового электродвигателя и вала малого зубчатого колеса осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой 11 (фиг. 2, 3).In this case, bearings 6 are located at opposite ends of the body of the traction motor 1, and the axial gear 2 is connected to the traction motor 1 on the one hand through the axis of the wheelset 5, bearings 6 and 7, and on the other hand, through the suspensions 8 and 9, by which the traction motor 1 and the axial gearbox 2 are connected with the frame of the carriage 10, while the length of the suspensions 8 and 9 is made the same, and the upper and lower hinges of the suspension 8 of the traction motor 1 are made coaxial with the upper and lower hinges of the suspension 9 of the axial gearbox 2. Shaft traction motor shaft and the small toothed-wheel gear unit axially connected elastically compensating sleeve 11 (FIGS. 2, 3).

Предлагаемый тяговый привод работает следующим образом. Вращающий момент от вала 3 тягового электродвигателя 1 передается валу малого зубчатого колеса осевого редуктора 4 через упруго-компенсационную муфту 11. Усилие реакции при реализации тягового усилия передается от осевого редуктора 2 на раму тележки 10 через подвеску 9. Подвеска 9 имеет ту же самую длину, что и подвеска 8 тягового электродвигателя 1, а верхний и нижний шарниры подвески 9 расположены соосно верхнему и нижнему шарнирам подвески 8 тягового электродвигателя 1. При этом тяговый электродвигатель 1, как и редуктор 2, опираются на колесную пару 5 через подшипники 6 и 7. Таким образом, редуктор 2 оказывается связанным с тяговым электродвигателем 1 с двух сторон - через подвески 8 и 9 и раму тележки 10 с одной стороны, и через подшипники 6 и 7 и колесную пару 5, что предотвращает возможность поворота или радиального перемещения осевого редуктора 2 относительно тягового электродвигателя 1 при вертикальном перемещении колесной пары 5 во время прохождения неровностей пути или под воздействием силы тяги. Отсутствие радиальных смещений вала 3 тягового электродвигателя 1 относительно вала малого зубчатого колеса осевого редуктора 2 предотвращает циклическую радиальную деформацию упругих элементов упруго-компенсирующей муфты 11 и обеспечивает надежность работы муфты 11. Подвеска 8 предотвращает поворот тягового электродвигателя 1 вокруг оси колесной пары 5 при реализации тягового усилия. Подшипники 6 и 7 воспринимают осевые усилия и обеспечивают одинаковое осевое перемещение тягового электродвигателя 1 и осевого редуктора 2 при осевом перемещении колесной пары 5 при проезде кривых участков пути, что исключает осевую деформацию упругих элементов упруго-компенсирующей муфты 11. При проезде неровностей пути возникающие в валопроводах привода динамические моменты амортизируются упруго-компенсирующей муфтой 11.The proposed traction drive operates as follows. The torque from the shaft 3 of the traction motor 1 is transmitted to the shaft of the small gear wheel of the axial gearbox 4 through an elastic-compensating coupling 11. The reaction force during the implementation of the traction force is transmitted from the axial gearbox 2 to the frame of the carriage 10 through the suspension 9. The suspension 9 has the same length, as the suspension 8 of the traction motor 1, and the upper and lower hinges of the suspension 9 are aligned with the upper and lower hinges of the suspension 8 of the traction motor 1. In this case, the traction motor 1, like the gearbox 2, rests on the wheel pair 5 through bearings 6 and 7. Thus, the gearbox 2 is connected to the traction motor 1 on two sides — through the suspensions 8 and 9 and the frame of the trolley 10 on one side, and through bearings 6 and 7 and the wheel pair 5, which prevents the possibility of rotation or radial movement of the axial gear 2 relative to the traction motor 1 during vertical movement of the wheelset 5 during the passage of irregularities of the path or under the influence of traction. The absence of radial displacements of the shaft 3 of the traction motor 1 relative to the shaft of the small gear wheel of the axial gear 2 prevents cyclic radial deformation of the elastic elements of the elastic-compensating coupling 11 and ensures the reliability of the coupling 11. The suspension 8 prevents the rotation of the traction motor 1 around the axis of the wheel pair 5 when implementing traction . Bearings 6 and 7 absorb axial forces and provide the same axial movement of the traction motor 1 and axial gear 2 during axial movement of the pair of wheels 5 when driving along curved sections of the track, which eliminates the axial deformation of the elastic elements of the elastic compensating clutch 11. When driving uneven paths arising in the shaft lines the drive dynamic moments are absorbed by the elastic compensating clutch 11.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что раздельное опирание тягового электродвигателя и осевого редуктора на колесную пару при обеспечении подвижного соединения тягового электродвигателя и осевого редуктора в радиальном направлении относительно оси колесной пары и в направлении вдоль оси колесной пары с помощью подшипников и подвесок обеспечивает простоту сборки тягового привода и демонтажа тягового электродвигателя, одновременно предотвращая значительные радиальные смещения вала осевого редуктора относительно вала тягового электродвигателя, что позволило применить для соединения указанных валов одиночную упруго-компенсирующую муфту, которая, в свою очередь, обеспечивает амортизацию динамических моментов при проезде неровностей пути, при этом не требуя увеличения диаметра вала тягового электродвигателя для размещения торсиона внутри последнего и не препятствуя повышению частоты вращения ротора тягового электродвигателя, что, в совокупности, ведет к сокращению расходов при производстве тягового привода и в его эксплуатации.The technical and economic effect of the claimed utility model consists in the fact that the traction electric motor and the axial gearbox are supported separately on the wheelset while providing a movable connection between the traction motor and the axial gears in the radial direction relative to the axis of the wheel pair and in the direction along the axis of the wheel pair with bearings and suspensions provides ease of assembly of the traction drive and dismantling of the traction motor, while preventing significant radial displacements of the axial shaft of the gearbox relative to the shaft of the traction motor, which made it possible to use a single elastically-compensating coupling to connect the said shafts, which, in turn, provides amortization of dynamic moments during travel irregularities, without requiring an increase in the diameter of the shaft of the traction motor to accommodate the torsion bar inside the latter preventing the increase in the rotational speed of the rotor of the traction electric motor, which, in aggregate, leads to a reduction in costs in the production of the traction drive and its operation being published.

Claims

Traction drive of a locomotive comprising a traction motor and an axial gear having coaxial arrangement of the shaft of the traction motor and the shaft of a small gear wheel of the axial gear and resting on the axle of the pair of wheels using bearings, characterized in that the bearings by which the traction motor is supported on the axis of the pair of wheels are located at opposite ends of the body of the traction electric motor, the axial gear and the traction are connected to the frame of the trolley by two suspensions, the length of which is the same, hnie and lower hinges traction motor suspension respectively formed by coaxial upper and lower hinges suspension axial gear, and the shaft of the traction motor and the associated gear shaft axially elastically compensating coupling.