RU213366U1 - Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами.

Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения концов индукторов, удаленных друг от друга, закрытую кожухом, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами является то, что каркас катушки имеет овальную форму, при этом большая ось овала расположена вертикально, между кожухом и каркасом катушки имеется зазор, каркас катушки подвешен на корпусе тягового электродвигателя с помощью амортизаторов и связан с корпусом тягового электродвигателя в поперечном направлении с помощью кронштейна и рычага с шарнирами.

Предложенное устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами позволяет использовать его для перспективных локомотивов с повышенной осевой нагрузкой, благодаря снижению нагрузок на верхнее строение пути при проезде неровностей за счет амортизации ударов, действующих на катушку при проезде неровностей пути вследствие крепления катушки к корпусу двигателя с помощью амортизаторов, кронштейна и рычага с шарнирами, наличия зазора между каркасом катушки и корпусом и выполнения каркаса катушки овальной формы с вертикально расположенной большой осью.

Description

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет увеличения сцепления ведущих колес с рельсами.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее электромагнит, подключенный к источнику тока (см. Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. Патент США US3307058 А от 20 января 1964 года).

Недостатком известного устройства является слабая величина создаваемого магнитного потока, не позволяющая значительно увеличить сцепление колеса с рельсом, в связи с тем, что по требованиям вписывания устройства в габарит подвижного состава между электромагнитом и рельсом должен быть создан значительный воздушный зазор.

Известен магнитный догружатель рельсового транспортного средства, содержащий смонтированные на боковой балке тележки вертикально расположенные гидроцилиндры, связанные с магнитом, траверсу, жестко связанную со штоками гидроцилиндров и шарнирно посредством тяг с магнитом, датчики усилий, связанные с приводом (см. В.В. Мишин, В.А. Зябрев, А.И. Лебедев, В.А. Салов и Э.М. Шляхов. Магнитный догружатель рельсового транспортного средства. Авторское свидетельство СССР №1286453, Бюл. №4 30.01.87.).

Недостатком указанного устройства является дополнительное сопротивление движению, создаваемое вследствие контакта электромагнита с рельсом, что делает невозможным применение этого устройства на локомотиве в режиме тяги.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее разрезное колесо с размещенными внутри электромагнитами (см. John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. Патент США US709484 A, 24 февраля 1902 г.).

Недостатком устройства является его низкая надежность вследствие большой концентрации нагрузок в контакте разрезного колеса с рельсом.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее катушку электромагнита, охватывающую диск колеса локомотива по хорде и подключенную к источнику тока (см. Wehner David Е. Electromagnetic traction increaser. Патент США US2198928 А, 2 декабря 1936 г.).

Недостатком устройства является его недостаточная эффективность, не позволяющая существенно увеличить сцепление колеса с рельсом вследствие ограниченного пространства для размещения электромагнита и необходимостью больших зазоров между неподвижным электромагнитом и вращающимся колесом, во избежание заклинивания колеса при попадании в зазор камешков балласта и случайно оказавшихся на пути костылей, болтов и гаек. Испытания тепловоза ТЭМ2УС с катушкой электромагнита, охватывающей диск колеса по хорде, показали увеличение сцепных свойств лишь на 4%.

(см. Е.А. Ситников, И.Н. Родионов, В.П. Гриневич. Исследования по повышению тяговых свойств маневровых тепловозов путем применения электромагнитного увеличения сцепления и более оптимальных схем соединения тяговых электродвигателей. Отчет ВНИТИ №И-108-82, Коломна, 1982 г, лист 46.)

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары, катушка размещена между диском колеса колесной пары и большим зубчатым колесом, каркас связан с корпусом редуктора, подшипники качения размещены с одного торца каркаса катушки и связаны со статором тягового электродвигателя, устройство содержит датчик продольного усилия, размещенный на тяге подвески, осредняющий фильтр, сумматор, блок установки и ключ, при этом при реализации локомотивом силы тяги в подвеске, препятствующей повороту тягового электродвигателя вокруг оси возникает усилие, и на выходе датчика продольного усилия появляется сигнал, который поступает на вход осредняющего фильтра, с выхода осредняющего фильтра сигнал поступает на один из входов сумматора, на второй вход которого поступает сигнал от блока установки, если величина сигнала с выхода осредняющего фильтра становится меньше величины сигнала от блока установки, на выходе сумматора возникает сигнал, который поступает на вход ключа, ключ открывается, и от источника питания на катушку поступает ток, величина которого пропорциональна величине сигнала с выхода сумматора (см. патент на полезную модель №194613, Российская Федерация, СПК В61С 15/08 (2019.08). Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами. / Воробьев В.И., Измеров О.В., Пугачев А.А., Космодамианский А.С, Капустин М.Ю., Стрекалов Н.Н., Самотканое А.В., Шевченко Д.Н., Корчагин В.О. Опубл. 17.12.2019, бюл. №35.).

Недостатком данного устройства является то, что оно может быть применено только для тягового привода, в котором малое зубчатое колесо тяговой передачи расположено между роторными подшипниками тягового электродвигателя, в то время, как на большинстве отечественных магистральных и маневровых тепловозов малое зубчатое колесо расположено консольно на конце вала тягового электродвигателя, вследствие чего тяговая передача расположена ближе к колесному центру, чем в данном устройстве, и место между большим зубчатым колесом и диском колесного центра недостаточно для размещения катушки.

Известно устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, обеспечивающую электромагнитное сцепление колес с рельсами, выполненную из изолированного провода, установленную на оси колесной пары и подключенную к источнику питания с помощью проводов, причем намагничивающая катушка установлена на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, при этом токопроводящие провода размещены внутри тележки электровоза, (см. Б.П. Цалоев, Г.К. Пиранишвили. Устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами. Патент РФ №2055748, опубл. 10.03.1996.).

Недостаток указанного устройства состоит в том, что при использовании его на тележке грузового локомотива с опорно-осевым приводом указанное устройство имеет низкую эффективность, поскольку остов тягового электродвигателя при опорно-осевом приводе расположен близко к оси колесной пары (см. Алексеев А.Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. Л., «Энергия», 1977, С.25, рис. 1-4), что не позволяет выполнить катушку с габаритами, обеспечивающими требуемую величину магнитного потока.

Известно устройство для увеличения сцепления колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового двигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на остове тягового двигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку (см. патент на полезную модель №196905, Российская Федерация, СПК В61С 15/08 (2019.08). Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами. / Воробьев В.И., Измеров О.В., Корчагин В.О., Маслов М.А., Космодамианский А.С, Капустин М.Ю., Стрекалов Н.Н., Самотканов А.В., Шевченко Д.Н. Опубл. 19.03.2020, бюл. №8.).

Недостаток устройства тот же, что и указанного выше, поскольку остов тягового электродвигателя при опорно-осевом приводе расположен близко к оси колесной пары, что ограничивает пространство для размещения катушки.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения концов индукторов, удаленных друг от друга, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора (см. патент РФ на полезную модель №208748. СПК В61С 15/08. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами. / Воробьев В.И., Измеров О.В., Космодамианский А.С, Пугачев А.А., Стрекалов Н.Н., Капустин М.Ю., Самотканов А.В. Шевченко Д.Н., Николаев Е.В. Опубл. 10.01.2022.).

Недостаток прототипа заключается в том, что жесткое крепление катушки на корпусе тягового электродвигателя увеличивает неподрессоренную массу локомотива, что ведет к увеличению воздействия локомотива на путь и тем самым препятствует применению устройства на перспективных магистральных локомотивах с повышенной осевой нагрузкой.

Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность применения устройства на перспективных локомотивах с повышенной осевой нагрузкой за счет снижения неподрессоренной массы.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащем намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения концов индукторов, удаленных друг от друга, закрытую кожухом, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, каркас катушки имеет овальную форму, при этом большая ось овала расположена вертикально, между кожухом и каркасом катушки имеется зазор, каркас катушки подвешен на корпусе тягового электродвигателя с помощью амортизаторов и связан с корпусом тягового электродвигателя в поперечном направлении с помощью кронштейна и рычага с шарнирами.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг. 1 изображен общий вид устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, а на Фиг. 2 - поперечное сечение тягового электродвигателя и оси колесной пары.

Предлагаемое устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами содержит намагничивающую обмотку 1 в виде катушки 2 из изолированного провода, подключенную к источнику питания 3 с помощью проводов 4 и установленную на каркасе 5, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками 6 тягового электродвигателя 7, каркас 5 катушки 2 выполнен из немагнитного материала и закреплен на корпусе 8 тягового электродвигателя 7 вдоль оси колесной пары 9, причем зубчатое колесо 10 и кожух редуктора 11 соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку 12. Статор 13 тягового электродвигателя 7 выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов 14. Как видно из Фиг. 2, длина каждого из индукторов 14 по наружной стороне будет равна L_И=πR_Иϕ/180, где R_И - радиус индуктора 14 по наружной стороне, а ϕ - угол между торцами индуктора в градусах. Как показано на Фиг. 2, ϕ<180°, таким образом, L_И меньше, чем длина полуокружности с радиусом, равным R_И, и два индуктора 14 вместе образуют лишь часть окружности. Концы индукторов 14 соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары 9, по линии В₁В₂ (см. Фиг. 2), а противоположные концы индукторов 14 не смыкаются друг с другом. Корпус 8 тягового электродвигателя 7 имеет выемку в месте расположения концов индукторов 14, удаленных друг от друга. Выемка закрыта кожухом 15, каркас 5 катушки 2 закреплен на корпусе 8 тягового электродвигателя 7 с помощью кожуха 15. Как видно из Фиг. 2, расстояние L от наружной поверхности каркаса 5 катушки 2 до центра вала 16 тягового электродвигателя 7 меньше, чем величина R_И (радиус индуктора 14 по наружной стороне).

Каркас 5 катушки 2 имеет овальную форму, при этом большая ось овала расположена вертикально, между кожухом 15 и каркасом 5 катушки 2 имеется зазор 17, каркас 5 катушки 2 подвешен на корпусе 8 тягового электродвигателя 7 с помощью амортизаторов 18 и связан с корпусом 8 тягового электродвигателя 7 в поперечном направлении с помощью кронштейна 19 и рычага 20 с шарнирами 21.

Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами работает следующим образом.

При пропускании по катушке 2 тока от источника питания 3 возникает магнитный поток, проходящей через ось колесной пары 9, оба колеса колесной пары и рельсы (показаны на Фиг. 2), что приводит к изменению физико-механических свойств в зоне контакта металлических тел (колес с рельсами) и изменяет коэффициент сцепления колес с рельсами. Кожух 15 препятствует попаданию пыли и грязи внутрь тягового электродвигателя 7.

При проезде стыковых неровностей пути возникают удары в вертикальном направлении, которые передаются на корпус 8 тягового электродвигателя 7, и далее передаются на каркас 5 и катушку 2 через амортизаторы 18. Благодаря тому, что между кожухом 15 и каркасом 5 катушки 2 имеется зазор 17, каркас 5 и катушка 2 могут перемещаться относительно кожуха 15 на величину деформации амортизаторов 18. Благодаря тому, что каркас 5 катушки 2 имеет овальную форму, при этом большая ось овала расположена вертикально, при вертикальном перемещении катушки 2 относительно оси колесной пары 9 вследствие деформации амортизаторов 18 катушка 2 не задевает об ось колесной пары 9. Амортизаторы 18, деформируясь, снижают ударные усилия, действующие на катушку 2, в результате чего снижается суммарное воздействие необрессоренных масс на путь. Рычаг 20 с шарнирами 21 не позволяет катушке 2 смещаться относительно оси в поперечном направлении, не препятствуя перемещению катушки 2 в вертикальном направлении при деформации амортизаторов 18.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что крепление катушки к корпусу двигателя с помощью амортизаторов, кронштейна и рычага с шарнирами, при наличии зазора между каркасом катушки и корпусом и выполнения каркаса катушки овальной формы с вертикально расположенной большой осью, позволяет амортизировать удары, действующие на катушку, что ведет к снижению нагрузок на верхнее строение пути при проезде неровностей и позволяет использовать устройство для перспективных локомотивов с повышенной осевой нагрузкой.

Claims (1)

1. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения концов индукторов, удаленных друг от друга, закрытую кожухом, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, отличающееся тем, что каркас катушки имеет овальную форму, при этом большая ось овала расположена вертикально, между кожухом и каркасом катушки имеется зазор, каркас катушки подвешен на корпусе тягового электродвигателя с помощью амортизаторов и связан с корпусом тягового электродвигателя в поперечном направлении с помощью кронштейна и рычага с шарнирами.

Images