RU224549U1

RU224549U1 - LOCOMOTIVE TRACTION DRIVE

Info

Publication number: RU224549U1
Application number: RU2023132849U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Воробьев; Сергей Николаевич Злобин; Олег Васильевич Измеров; Степан Олегович Копылов
Filing date: 2023-12-06
Publication date: 2024-03-28

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, связанные разъемным соединением и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников, расположенных на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, причем разъемное соединение осевого редуктора с тяговым электродвигателем содержит неподвижно связанный с корпусом тягового электродвигателя палец, входящий в отверстие сферического шарнира, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой, дополнительно содержит листовую рессору, концы которой связаны болтовыми соединениями с корпусом тягового электродвигателя, а середина - с корпусом сферического шарнира, палец входит в отверстия кронштейна, расположенного на корпусе осевого редуктора, и имеет проточку, в которую входит стопорная пластина, связанная болтовыми соединениями с кронштейном, а на сферическом шарнире установлены эластичные диафрагмы. Технический результат заключается в том, что, благодаря связи осевого редуктора с корпусом тягового электродвигателя посредством листовой рессоры, тяговый привод не содержит паза кронштейна и ползуна, трущиеся поверхности сферических шарниров защищены эластичными диафрагмами от попадания пыли и влаги, что предотвращает их износ и снижает расходы на эксплуатацию локомотива.

The utility model relates to rail vehicles, namely to devices for transmitting torque from a traction motor to a wheel pair. A traction drive of a locomotive, containing a traction motor and an axial gearbox, connected by a detachable connection and supported on the axis of the wheel pair using bearings located at opposite ends of the traction motor housing, wherein the detachable connection of the axial gearbox with the traction motor contains a pin fixedly connected to the traction motor housing into the hole of the spherical hinge, and the shaft of the traction motor and the shaft of the axial gearbox are connected by an elastic-compensation clutch, additionally contains a leaf spring, the ends of which are bolted to the housing of the traction motor, and the middle - with the housing of the spherical hinge, the pin enters the holes of the bracket located on the housing of the axial gearbox, and has a groove into which a locking plate enters, connected by bolted connections to the bracket, and elastic diaphragms are installed on the spherical hinge. The technical result is that, due to the connection of the axial gearbox with the traction motor housing via a leaf spring, the traction drive does not contain a bracket groove and a slider, the rubbing surfaces of the spherical hinges are protected by elastic diaphragms from dust and moisture, which prevents their wear and reduces operating costs. operation of the locomotive.

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, namely to devices for transmitting torque from a traction motor to a wheel pair.

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 (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, containing a traction electric motor resting on the axis of the wheel pair through motor-axle bearings, and a gear train, with a small gear wheel located on the shaft of the traction motor, and a large gear wheel on the axis of the wheel pair (Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction transmissions of electric rolling stock of railways. - M.: Transport, 1986. - P. 41-43, Fig. 3.1).

Недостаток данного 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 (Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М.: Транспорт, 1986. - С. 43).The disadvantage of this traction drive, used on diesel locomotives of the 2TE10, TEM2, 2TE116 series of domestic railways, is that when a one-way gear drive operates, the reactive force acting on the gear from the meshing side creates an extremely uneven load on the motor-axial bearings from the gear side transmissions and on the side of the commutator, which leads to their uneven wear with a subsequent increase in the skew angle of the traction motor housing relative to the wheel pair (Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction transmissions of electric rolling stock of railways. - M .: Transport, 1986. - P. 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 (Конструкция, расчет и проектирование локомотивов: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Локомотиво-строение». 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 traction drive of a locomotive contains a traction electric motor suspended on the bogie frame, an axial gearbox, a torsion shaft passing through the hollow rotor shaft of the traction motor and connected to the axial gearbox shaft and the traction motor shaft by compensation couplings (Design, calculation and design of locomotives: a textbook for students universities studying in the specialty “Locomotive Construction”. A.A. Kamaev, V.A. Kamaev, ed. pp. 133-134, fig. 91).

Недостатком данного тягового привода, применяемого 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 с опорно-рамным тяговым электродвигателем и осевым редуктором составляет 188 мм, что почти на 40 мм больше диаметра вала тяговых электродвигателей электровозов с опорно-осевым подвешиванием, а масса составляет 2400 кг, что на 20% выше массы асинхронных тяговых электродвигателей той же мощности для привода с опорно-осевым подвешиванием тяговых асинхронных электродвигателей (около 2000 кг).The disadvantage of this traction drive, used on the diesel locomotive 2TE121, electric locomotives EP1 and EP10 of domestic railways and DSZ railways of Ukraine, is the limited ability to reduce the mass of the traction motor by increasing the rotor speed, due to the need to increase the internal diameter of the rotor bearings to accommodate a torsion shaft inside the motor shaft . Thus, the outer diameter of the shaft of the STA-1200 asynchronous traction electric motor with a power of 1200 kW with a drive with a support-frame traction motor and an axial gearbox is 188 mm, which is almost 40 mm larger than the diameter of the shaft of traction electric motors of electric locomotives with support-axial suspension, and the weight is 2400 kg, which is 20% higher than the mass of asynchronous traction electric motors of the same power for a drive with axial support suspension of traction asynchronous electric motors (about 2000 kg).

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и осевой редуктор, связанные вместе разъемным соединением, 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 (Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 с асинхронными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации. Часть 4. Описание и работа. Механическое оборудование и системы вентиляции. 2ЭС10.00.000.000 РЭЗ. - ООО «Уральские локомотивы». - С. 28-32, рис. 3.5).A known traction drive of a locomotive contains a traction motor and an axial gearbox, connected together by a detachable connection, and resting on the axis of the wheelset using bearings, and the traction motor on the side opposite to the axial gearbox rests on the axis of the wheelset through one bearing, a detachable connection with the housing the axial gearbox is made stationary, the axle gearbox rests on the axis of the wheelset with the help of one bearing, the rotor shaft of the traction electric motor at one end rests on the stator of the traction motor through a bearing, and at the opposite end - on the bearings of the axle gearbox shaft, to which the rotor shaft of the traction motor is connected by means of a membrane couplings (DC freight electric locomotive 2ES10 with asynchronous traction motors. Operating manual. Part 4. Description and operation. Mechanical equipment and ventilation systems. 2ES10.00.000.000 REZ. - Ural Locomotives LLC. - P. 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 щита со стороны редуктора 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 износ бандажей колесной пары. Установлено, что применение упругих зубчатых колес уменьшало склонность к боксованию и снижало интенсивность износа бандажей на 15%. (Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. - М: Транспорт, 1986. - С. 59). Перечисленные недостатки ведут к увеличению затрат при эксплуатации и ремонте тягового привода.The disadvantages of the specified 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 on the gearbox side and the gearbox housing. In addition, bending of the axis of the wheelset when exposed to static and dynamic loads from the axle boxes leads to a misalignment of the large gear of the axial gearbox relative to the small one, 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 axle of the wheelset and the rotor shaft of the traction motor leads to the occurrence of dynamic moments in the traction drive, which increases the tendency of the locomotive to slip and increases wear of the tires of the wheelset. It was found that the use of elastic gears reduced the tendency to slip and reduced the wear rate of the tires by 15%. (Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction transmissions of electric rolling stock of railways. - M: Transport, 1986. - P. 59). The listed disadvantages lead to increased costs during operation and repair of the traction drive.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и осевой редуктор, связанные вместе разъемным соединением и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников, подшипники, с помощью которых тяговый электродвигатель опирается на ось колесной пары, расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, разъемное соединение осевого редуктора с тяговым электродвигателем содержит неподвижно связанный с корпусом тягового электродвигателя палец, входящий в отверстие сферического шарнира, и ползун, перемещающийся в пазу кронштейна осевого редуктора, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой (Патент РФ №164797, МПК В61С 9/48, публ. 2016).As a prototype of the proposed utility model, a locomotive traction drive was selected, containing a traction electric motor and an axial gearbox, connected together by a detachable connection and supported on the axis of the wheel pair using bearings; the bearings, with the help of which the traction motor rests on the axis of the wheel pair, are located at opposite ends of the housing traction electric motor, the detachable connection of the axial gearbox with the traction electric motor contains a pin fixedly connected to the body of the traction motor, which enters the hole of the spherical hinge, and a slider moving in the groove of the axial gearbox bracket, and the traction motor shaft and the axial gearbox shaft are connected by an elastic compensation coupling (Patent RF No. 164797, IPC V61S 9/48, publ. 2016).

Недостаток прототипа заключается в том, что паз кронштейна и сопрягаемый с ним ползун не защищены от загрязнений, влаги и иных внешних воздействий, что приводит к коррозии трущихся поверхностей кронштейна и ползуна и росту расходов в эксплуатации на восстановление кронштейна и ползуна.The disadvantage of the prototype is that the groove of the bracket and the slider mating with it are not protected from dirt, moisture and other external influences, which leads to corrosion of the rubbing surfaces of the bracket and slider and increased operational costs for restoring the bracket and slider.

Техническая проблема состоит в снижении расходов на эксплуатацию локомотива при ремонте и обслуживании привода.The technical problem is to reduce the cost of operating the locomotive during repair and maintenance of the drive.

Техническая проблема достигается тем, что в тяговом приводе локомотива, содержащем тяговый электродвигатель и осевой редуктор, связанные разъемным соединением и опирающиеся на ось колесной пары с помощью подшипников, расположенных на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя, причем разъемное соединение осевого редуктора с тяговым электродвигателем содержит неподвижно связанный с корпусом тягового электродвигателя палец, входящий в отверстие сферического шарнира, а вал тягового электродвигателя и вал осевого редуктора связаны упруго-компенсационной муфтой, дополнительно содержит листовую рессору, концы которой связаны болтовыми соединениями с корпусом тягового электродвигателя, а середина - с корпусом сферического шарнира, палец входит в отверстия кронштейна, расположенного на корпусе осевого редуктора, и имеет проточку, в которую входит стопорная пластина, связанная болтовыми соединениями с кронштейном, а на сферическом шарнире установлены эластичные диафрагмы.The technical problem is achieved by the fact that in the traction drive of a locomotive, containing a traction electric motor and an axial gearbox, connected by a detachable connection and supported on the axis of the wheel pair using bearings located at opposite ends of the traction motor housing, wherein the detachable connection of the axial gearbox with the traction electric motor contains a fixedly connected with the body of the traction motor, a pin entering the hole of the spherical joint, and the shaft of the traction motor and the shaft of the axial gearbox are connected by an elastic-compensation coupling, additionally contains a leaf spring, the ends of which are bolted to the body of the traction motor, and the middle - with the body of the spherical joint, the pin fits into the holes of the bracket located on the axial gearbox housing and has a groove into which a locking plate fits, bolted to the bracket, and elastic diaphragms are installed on the spherical hinge.

Технический результат заключается в том, что, благодаря связи осевого редуктора с корпусом тягового электродвигателя посредством листовой рессоры, тяговый привод не содержит паза кронштейна и ползуна, трущиеся поверхности сферических шарниров защищены эластичными диафрагмами от попадания пыли и влаги, что предотвращает их износ и снижает расходы на эксплуатацию локомотива.The technical result is that, due to the connection of the axial gearbox with the traction motor housing via a leaf spring, the traction drive does not contain a bracket groove and a slider, the rubbing surfaces of the spherical hinges are protected by elastic diaphragms from dust and moisture, which prevents their wear and reduces operating costs. operation of the locomotive.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид тягового привода локомотива; на фиг. 2 - вид тягового привода со стороны осевого редуктора; на фиг. 3 - шарнир в разрезе.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of the traction drive of the locomotive; in fig. 2 - view of the traction drive from the axial gearbox side; in fig. 3 - sectional view of the hinge.

Тяговый привод локомотива (фиг. 1 и 2) содержит тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2, опирающиеся на ось 3 колесной пары 4 с помощью подшипников 5 и 6, подшипники 5, расположены на противоположных концах корпуса тягового электродвигателя 1, разъемное соединение осевого редуктора 2 с тяговым электродвигателем 1 содержит неподвижно связанный с корпусом тягового электродвигателя 1 палец 7, входящий в отверстие сферического шарнира 8, вал 9 тягового электродвигателя 1 и вал 10 осевого редуктора 2 связаны упруго-компенсационной муфтой 11.The traction drive of the locomotive (Fig. 1 and 2) contains a traction motor 1 and an axial gearbox 2, resting on the axis 3 of the wheel pair 4 using bearings 5 and 6, bearings 5 are located at opposite ends of the housing of the traction motor 1, a detachable connection of the axial gearbox 2 with the traction electric motor 1 contains a pin 7 fixedly connected to the housing of the traction electric motor 1, which enters the hole of the spherical joint 8, the shaft 9 of the traction electric motor 1 and the shaft 10 of the axial gearbox 2 are connected by an elastic compensation coupling 11.

Тяговый привод содержит листовую рессору 12, концы которой связаны болтовыми соединениями 13 с корпусом тягового электродвигателя 1, а середина - с корпусом 14 сферического шарнира 8, палец 7 входит также в отверстия кронштейна 15, расположенного на корпусе осевого редуктора 2, и имеет проточку 16, в которую входит стопорная пластина 17, связанная болтовыми соединениями 18 с кронштейном 15, а на сферическом шарнире 8 установлены эластичные диафрагмы 19 (фиг. 3).The traction drive contains a leaf spring 12, the ends of which are connected by bolted connections 13 with the housing of the traction motor 1, and the middle - with the housing 14 of the spherical hinge 8, the pin 7 also fits into the holes of the bracket 15 located on the housing of the axial gearbox 2, and has a groove 16, which includes a locking plate 17, connected by bolted connections 18 to a bracket 15, and elastic diaphragms 19 are installed on the spherical hinge 8 (Fig. 3).

Предлагаемый тяговый привод локомотива работает следующим образом.The proposed locomotive traction drive operates as follows.

Вращающий момент от вала 8 тягового электродвигателя 1 передается валу 10 осевого редуктора 2 через упруго-компенсационную муфту 11. При этом усилие реакции при реализации тягового усилия передается от осевого редуктора 2 на тяговый электродвигатель 1 через разъемное соединение в виде пальца 7, входящего в отверстия кронштейна 15, расположенного на корпусе осевого редуктора 2, отверстие сферического шарнира 8, корпус 14 сферического шарнира 8, и листовую рессору 12, концы которой связаны болтовыми соединениями 13 с корпусом тягового электродвигателя 1, а середина - с корпусом 14 сферического шарнира 8, предотвращая тем самым при вращении валов 9 и 10 циклическую деформацию упругих элементов упруго-компенсационной муфты 11 и обеспечивая надежность работы муфты 11. При проезде неровностей пути, возникающие в валах привода, динамические моменты амортизируются упруго-компенсационной муфтой 11. При этом подвижность соединения тягового электродвигателя 1 и осевого редуктора 2 в радиальном направлении относительно оси 3 колесной пары 4 обеспечивается за счет податливости листовой рессоры 12, а подвижность соединения тягового электродвигателя 1 и осевого редуктора 2 в угловом и осевом направлениях обеспечивается угловой подвижностью сферического шарнира 8 и его возможностью перемещаться в осевом направлении. При этом эластичные диафрагмы 19 защищают трущиеся поверхности шарнира 8 и пальца 7 от попадания пыли и влаги.The torque from the shaft 8 of the traction motor 1 is transmitted to the shaft 10 of the axial gearbox 2 through the elastic-compensation coupling 11. In this case, the reaction force during the implementation of the traction force is transmitted from the axial gearbox 2 to the traction motor 1 through a detachable connection in the form of a pin 7 that fits into the holes of the bracket 15, located on the housing of the axial gearbox 2, the hole of the spherical hinge 8, the housing 14 of the spherical hinge 8, and the leaf spring 12, the ends of which are connected by bolted connections 13 with the housing of the traction motor 1, and the middle - with the housing 14 of the spherical hinge 8, thereby preventing when shafts 9 and 10 rotate, cyclic deformation of the elastic elements of the elastic-compensation coupling 11 and ensuring the reliability of the operation of the coupling 11. When driving through uneven paths that arise in the drive shafts, dynamic moments are absorbed by the elastic-compensation coupling 11. At the same time, the mobility of the connection of the traction motor 1 and the axial the gearbox 2 in the radial direction relative to the axis 3 of the wheel pair 4 is ensured due to the compliance of the leaf spring 12, and the mobility of the connection of the traction motor 1 and the axial gearbox 2 in the angular and axial directions is ensured by the angular mobility of the spherical joint 8 and its ability to move in the axial direction. In this case, elastic diaphragms 19 protect the rubbing surfaces of the hinge 8 and pin 7 from dust and moisture.

Claims

A traction drive of a locomotive, containing a traction motor and an axial gearbox, connected by a detachable connection and supported on the axis of the wheel pair using bearings located at opposite ends of the traction motor housing, wherein the detachable connection of the axial gearbox with the traction motor contains a pin fixedly connected to the traction motor housing into the hole of the spherical joint, and the shaft of the traction motor and the shaft of the axial gearbox are connected by an elastic-compensation coupling, characterized in that it additionally contains a leaf spring, the ends of which are bolted to the body of the traction motor, and the middle - with the body of the spherical joint, the pin enters the hole of the bracket located on the axial gearbox housing and has a groove into which a locking plate enters, bolted to the bracket, and elastic diaphragms are installed on the spherical hinge.