RU239539U1

RU239539U1 - LOCOMOTIVE TRACTION DRIVE

Info

Publication number: RU239539U1
Application number: RU2025124346U
Authority: RU
Inventors: Андрей Сергеевич Космодамианский; Владимир Иванович Воробьев; Олег Васильевич Измеров; Александр Анатольевич Пугачев; Артем Евгеньевич Карпов; Андрей Анатольевич Фатеев; Вадим Олегович Корчагин; Сергей Иванович Баташов; Михаил Юрьевич Капустин; Александр Васильевич Самотканов; Дмитрий Николаевич Шевченко; Евгений Владимирович Николаев; Евгений Геннадьевич Максаев
Original assignee: Андрей Сергеевич Космодамианский
Filing date: 2025-09-03
Publication date: 2025-12-05

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 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 тягового электродвигателя 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, вал ротора тягового электродвигателя выполнен составным и включает в себя гильзу и хвостовик, при этом гильза со стороны хвостовика имеет шлицы на внутренней поверхности, тяговый привод имеет торсионный вал, имеющий на конце шлицы, входящие в шлицы на внутренней поверхности гильзы, мембранная муфта имеет цилиндрический выступ со стороны ротора тягового электродвигателя, а вал ротора тягового электродвигателя опирается на подшипники вала осевого редуктора через цилиндрический выступ мембранной муфты, цилиндрический тонкослойный резинометаллический элемент и стакан, соединенный с гильзой болтовым соединением. Отличительной особенностью предлагаемого тягового привода является то, что торсионный вал со стороны осевого редуктора имеет на конце утолщение с цилиндрической выемкой, имеющей внутренние шлицы, вал осевого редуктора со стороны тягового электродвигателя имеет наружные шлицы, входящие во внутренние шлицы цилиндрической выемки утолщения торсионного вала, цилиндрический выступ мембранной муфты расположен на гильзе, а стакан расположен на цилиндрическом тонкослойном резинометаллическом элементе. Предложенный тяговый привод локомотива позволяет снизить трудоемкость и ремонт локомотива, благодаря использованию для разобщения узлов тягового привода одного болтового соединения, расположенного на мембранной муфте, что достигнуто за счет применения для передачи крутящего момента шлицевого соединения торсионного вала и входного вала редуктора, расположения цилиндрического выступа мембранной муфты на гильзе, а стакана - на цилиндрическом тонкослойном резинометаллическом элементе. 1 ил. The utility model relates to rail vehicles, namely to devices for transmitting torque from a traction motor to a wheelset. A traction drive of a locomotive comprising a traction electric motor and an axle gearbox connected together by a detachable connection and supported on the axle of a wheelset by means of bearings, wherein the traction electric motor on the side opposite to the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset through one bearing, the detachable connection of the traction electric motor with the housing of the axle gearbox is made stationary, the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset by means of one bearing, the rotor shaft of the traction electric motor is supported at one end on the stator of the traction electric motor through a bearing, and at the opposite end - on the bearings of the shaft of the axle gearbox, to which the rotor shaft of the traction electric motor is connected by means of a membrane clutch, the rotor shaft of the traction electric motor is made composite and includes a sleeve and a tail, wherein the sleeve on the side of the tail has splines on the inner surface, the traction drive has a torsion shaft having splines at the end that enter into The diaphragm coupling has a cylindrical projection on the traction motor rotor side, and the traction motor rotor shaft rests on the axial gearbox shaft bearings through the cylindrical projection of the diaphragm coupling, a cylindrical thin-layer rubber-metal element, and a sleeve connected to the sleeve by a bolted connection. A distinctive feature of the proposed traction drive is that the torsion shaft on the axial gearbox side has a thickening at the end with a cylindrical recess having internal splines, the axial gearbox shaft on the traction motor side has external splines that fit into the internal splines of the cylindrical recess of the torsion shaft thickening, the cylindrical projection of the diaphragm coupling is located on the sleeve, and the sleeve is located on the cylindrical thin-layer rubber-metal element. The proposed locomotive traction drive reduces labor intensity and locomotive repairs by using a single bolted connection located on a membrane clutch to disconnect the traction drive units. This is achieved by using a splined connection between the torsion shaft and the gearbox input shaft to transmit torque, and by locating the cylindrical projection of the membrane clutch on a sleeve and the cup on a cylindrical thin-layer rubber-metal element. 1 fig.

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 wheelset.

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, опирающийся на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники скольжения и зубчатую передачу, причем малое зубчатое колесо размещено на валу тягового электродвигателя, а большое зубчатое колесо - на оси колесной пары (см. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. А.А. Камаев, Н.Г. Апанович, В.А. Камаев и др. - М.: Машиностроение, 1981, С. 120-121, рис. 79.).A traction drive for a locomotive is known, which contains a traction electric motor supported on the axle of a wheelset through motor-axial plain bearings and a gear transmission, wherein the small gear wheel is located on the shaft of the traction electric motor, and the large gear wheel is on the axle of the wheelset (see Design, Calculation and Engineering of Locomotives. A.A. Kamaev, N.G. Apanovich, V.A. Kamaev et al. - Moscow: Mashinostroenie, 1981, pp. 120-121, Fig. 79).

Недостатком известного тягового привода, применяемого на тепловозах серий 2ТЭ10, ТЭМ2, 2ТЭ116 отечественных железных дорог, состоит в применении подшипников скольжения, что приводит к высокой трудоемкости обслуживания и ремонта, большому расходу смазки и цветных металлов и невозможности эффективной герметизации (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог.- М: Транспорт, 1986, С. 49).A disadvantage of the known traction drive used on diesel locomotives of the 2TE10, TEM2, 2TE116 series of domestic railways is the use of plain bearings, which leads to high labor intensity of maintenance and repair, high consumption of lubricant and non-ferrous metals and the impossibility of effective sealing (see Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction transmissions of electric rolling stock of railways. - M: Transport, 1986, p. 49).

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, опирающийся посредством двух роликовых подшипников качения на вращающийся полый вал, который опирается на колесные центры посредством дисковых резинокордных элементов, тяговый привод содержит шариковый подшипник для передачи осевых усилий с тягового электродвигателя на полый вал (См. Повышение надежности экипажной части тепловозов / А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др.; Под ред. Л.К. Добрынина. - М.: Транспорт, 1984, С. 164, рис. 78).A locomotive traction drive is known, comprising a traction electric motor supported by two rolling bearings on a rotating hollow shaft, which is supported on wheel centers by means of disc rubber-cord elements; the traction drive comprises a ball bearing for transmitting axial forces from the traction electric motor to the hollow shaft (See Improving the reliability of the undercarriage of diesel locomotives / A.I. Belyaev, B.B. Bunin, S.M. Golubyatnikov et al.; Ed. by L.K. Dobrynin. - M.: Transport, 1984, p. 164, fig. 78).

Данный тяговый привод, изготовленный и испытанный в качестве опытного образца, отличается технологичностью изготовления. Недостатком данного тягового привода является необходимость размещать полый вал, вращающийся относительно корпуса тягового электродвигателя, в пространстве между осью и корпусом тягового электродвигателя, что требует увеличения централи тяговой передачи. Поскольку диаметр большого зубчатого колеса тяговой ограничен допустимыми габаритами подвижного состава, увеличение централи тяговой передачи требует увеличения диаметра малого зубчатого колеса, что, в свою очередь, ведет к уменьшению передаточного числа тяговой передачи, снижению тяги на ободе колеса и ухудшению производительности локомотива.This traction drive, manufactured and tested as a prototype, is distinguished by its technologically advanced design. A drawback of this traction drive is the need to place the hollow shaft, rotating relative to the traction motor housing, in the space between the axle and the traction motor housing, which requires an enlarged traction drive center. Since the diameter of the large traction gear is limited by the permissible dimensions of the rolling stock, enlarging the traction drive center requires an enlarged small gear diameter, which, in turn, leads to a reduction in the traction drive ratio, reduced rim traction, and reduced locomotive performance.

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель и тяговую передачу, тяговый электродвигатель опирается на колесные центры через неподвижный полый вал, три роликовых подшипника, размещенных на неподвижном полом валу, корпуса роликовых подшипников и связанные с ними упругие элементы, при этом два роликовых подшипника расположены со стороны тяговой передачи, корпус роликовых подшипников, расположенных со стороны тяговой передачи, соединен с зубчатым венцом большого зубчатого колеса тяговой передачи, и в нем установлен упорный шарикоподшипник, между наружной поверхностью наружной обоймы упорного шарикоподшипника и внутренней поверхностью корпуса роликовых подшипников, расположенных со стороны тяговой передачи, имеется зазор, а упругие элементы представляют собой конические втулки, затягиваемые болтовым соединением (См. Михайлов Г.И. Повышение надежности и несущей способности тяговых передач / Г.И. Михайлов, - Казань, Алгоритм+, 2023,С. 155-156, рис. 4.2.4).A locomotive traction drive is known, comprising a traction electric motor and a traction transmission, the traction electric motor is supported on wheel centers through a fixed hollow shaft, three roller bearings placed on the fixed hollow shaft, roller bearing housings and elastic elements associated with them, wherein two roller bearings are located on the traction transmission side, the housing of the roller bearings located on the traction transmission side is connected to the toothed rim of a large toothed wheel of the traction transmission, and a thrust ball bearing is installed in it, between the outer surface of the outer race of the thrust ball bearing and the inner surface of the housing of the roller bearings located on the traction transmission side, there is a gap, and the elastic elements are tapered bushings tightened with a bolted connection (See Mikhailov G.I. Increasing the reliability and load-bearing capacity of traction transmissions / G.I. Mikhailov, - Kazan, Algorithm +, 2023, pp. 155-156, Fig. 4.2.4).

Данный тяговый привод, примененный на построенном в качестве опытного образца для отечественного грузового тепловоза 2ТЭ116, лишен недостатка тягового привода, описанного выше благодаря тому, что полый вал выполнен неподвижным, вследствие чего в полом валу может быть сделано окно для размещения корпуса тягового электродвигателя, что исключает необходимость в увеличении централи передачи, снижении передаточного числа и осевой силы тяги. Недостатком указанного привода является недостаточная надежность упругих элементов в виде конических втулок, разрушившихся после незначительного пробега грузового локомотива (См. Михайлов Г.И. Повышение надежности и несущей способности тяговых передач / Г.И. Михайлов, - Казань, Алгоритм+, 2023, С. 155).This traction drive, used on the 2TE116 domestic freight locomotive prototype, is free from the drawbacks of the traction drive described above, thanks to the fixed hollow shaft. This allows for a slot in the hollow shaft to accommodate the traction motor housing, eliminating the need to increase the transmission center, reduce the gear ratio, and reduce axial traction force. A drawback of this drive is the insufficient reliability of the elastic elements in the form of conical bushings, which failed after a short mileage on the freight locomotive (See Mikhailov, G.I., "Improving the Reliability and Load-Bearing Capacity of Traction Drives" / G.I. Mikhailov, Kazan, Algorithm+, 2023, p. 155).

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:A traction drive for a locomotive is known, comprising a traction electric motor suspended on a bogie frame, an axle gearbox, a torsion shaft passing through the hollow shaft of the traction electric motor rotor and connected to the shaft of the axle gearbox and the shaft of the traction electric motor by compensation clutches (see Design, Calculation and Engineering of Locomotives:

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).Textbook for university students majoring in Locomotive Engineering. A.A. Kamaev, N.G. Apanovich, V.A. Kamaev, et al.; Ed. by A.A. Kamaev. - Moscow: Mashinostroenie, 1981, pp. 133-134, fig. 91).

В указанном тяговом приводе, примененном на тепловозе 2ТЭ121 и электровозе ЭП1 отечественных железных дорог, используются подшипники качения, что снижает трудоемкость обслуживания и ремонта. Недостатком данного тягового привода является необходимость увеличивать диаметр вала ротора тягового электродвигателя для размещения в нем торсионного вала и обеспечения зазора между валом ротора тягового электродвигателя и торсионным валом для обеспечения перемещения торсионного вала в поперечном направлении при колебаниях рессорного подвешивания. 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 (См. Соколов Ю.Н. Конспект для локомотивных бригад. Электровоз ДС3. Устройство, управление, обслуживание. Киев, изд. Юго-Западной железной дороги, 2011 г. С. 41, Рис. 3.1.а). Это препятствует увеличению частоты вращения тягового электродвигателя из-за нагрева роторных подшипников и снижению массы привода.The specified traction drive, used on the 2TE121 diesel locomotive and EP1 electric locomotive of Russian railways, uses rolling bearings, which reduces the labor intensity of maintenance and repair. A disadvantage of this traction drive is the need to increase the diameter of the traction motor rotor shaft to accommodate the torsion shaft and ensure clearance between the traction motor rotor shaft and the torsion shaft to ensure transverse movement of the torsion shaft during spring suspension oscillations. 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 electric motor and an axial gearbox is 188 mm (See Sokolov Yu.N. Summary for locomotive crews. Electric locomotive DS3. Device, control, maintenance. Kyiv, Publishing House of the South-Western Railway, 2011, p. 41, Fig. 3.1.a). This prevents an increase in the rotational speed of the traction electric motor due to heating of the rotor bearings and a decrease in the mass of the drive.

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 тягового электродвигателя 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 РЭЗ. ООО «Уральские локомотивы», С. 28-32, рис. 3.5).A traction drive of a locomotive is known, comprising a traction electric motor and an axle gearbox, connected together by a detachable connection and supported on the axle of a wheelset by means of bearings, wherein the traction electric motor on the side opposite to the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset by means of one bearing, the detachable connection of the traction electric motor with the housing of the axle gearbox is made stationary, the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset by means of one bearing, the rotor shaft of the traction electric motor is supported at one end on the stator of the traction electric motor by means of a bearing, and at the opposite end - on the bearings of the shaft of the axle gearbox, to which the rotor shaft of the traction electric motor is connected by means of a membrane clutch (see. Electric freight locomotive with direct current 2ES10 asynchronous traction electric motors. Operation manual, part 4. Description and operation. Mechanical equipment and ventilation systems. 2ES 10.00.000.000 REZ. Ural Locomotives LLC, pp. 28-32, Fig. 3.5).

В указанном тяговом приводе, примененном для электровоза 2ЭС10 отечественных железных дорог, диаметр вала под роторный подшипник почти вдвое меньше и составляет 95 мм, что позволяет повысить максимальную частоту вращения тягового электродвигателя. Недостатком данного тягового привода является отсутствие упругих звеньев между осью колесной пары и валом ротора тягового электродвигателя, что приводит к возникновению динамических моментов в тяговом приводе, что увеличивает склонность локомотива к боксованию и повышает износ бандажей колесной пары; установлено (см. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников И.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог.- М: Транспорт, 1986 - 256, С.59), что применение упругих зубчатых колес уменьшало склонность к боксованию и снижало интенсивность износа бандажей на 15%). Указанный недостаток ведет к ухудшению сцепных свойств локомотива и снижает его производительность.In the specified traction drive, applied for the 2ES10 electric locomotive of domestic railways, the diameter of the shaft under the rotor bearing is almost half as small and amounts to 95 mm, which allows to increase the maximum rotational speed of the traction electric motor. The disadvantage of this traction drive is the absence of elastic links between the axle of the wheelset and the rotor shaft of the traction electric motor, which leads to the occurrence of dynamic moments in the traction drive, which increases the tendency of the locomotive to skid and increases the wear of the wheelset tires; it was established (see Biryukov I.V., Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction Drives of Electric Rolling Stock of Railways. - M: Transport, 1986 - 256, p. 59) that the use of elastic gear wheels decreased the tendency to skid and decreased the intensity of wear of the tires by 15%). This drawback leads to deterioration of the locomotive’s adhesion properties and reduces its productivity.

Известны тонкослойные резинометаллические элементы [см. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т. Том 4. Вибрационные процессы и машины / Под ред. Э.Э. Лавендела. Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981., с. 213, рис. 28.], состоящие из тонких слоев резины (0,1-1 мм) и металла (0,05-1 мм). Сдвиговые жесткости этих элементов определяются суммарной сдвиговой жесткостью всех резиновых слоев. Порядок этой жесткости определяет модуль сдвига (около 10 кгс/см²). В направлении, перпендикулярном металлическим слоям, жесткость на сжатие определяется модулем объемного сжатия резины (порядка 3⋅10⁴ кгс/см²). Изменяя толщину резинового слоя, можно получить любые желаемые жесткости в пределах между жесткостью сдвига и жесткостью объемного сжатия.Thin-layer rubber-metal elements are known [see Vibrations in Engineering: A Handbook in 6 Volumes. Volume 4. Vibration Processes and Machines / Ed. by E.E. Lavendel. Editorial Board: V.N. Chelomey (chairman). - Moscow: Mashinostroenie, 1981., p. 213, Fig. 28.], consisting of thin layers of rubber (0.1-1 mm) and metal (0.05-1 mm). The shear stiffnesses of these elements are determined by the total shear stiffness of all rubber layers. The order of this stiffness determines the shear modulus (about 10 kgf/cm ² ). In the direction perpendicular to the metal layers, the compressive stiffness is determined by the bulk modulus of rubber (about 3⋅10 ⁴ kgf/cm ² ). By varying the thickness of the rubber layer, any desired stiffness can be obtained within the range between the shear stiffness and the bulk compression stiffness.

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, причем тяговый электродвигатель со стороны, противоположной осевому редуктору, опирается на ось колесной пары через один подшипник, разъемное соединение тягового электродвигателя 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, вал ротора тягового электродвигателя выполнен составным и включает в себя гильзу и хвостовик, при этом гильза со стороны хвостовика имеет шлицы на внутренней поверхности, тяговый привод имеет торсионный вал, соединенный одним концом с мембранной муфтой и имеющий на противоположном конце шлицы, входящие в шлицы на внутренней поверхности гильзы, мембранная муфта имеет цилиндрический выступ со стороны ротора тягового электродвигателя, а вал ротора тягового электродвигателя опирается на подшипники вала осевого редуктора через цилиндрический выступ мембранной муфты, цилиндрический тонкослойный резинометаллический элемент и стакан, соединенный с гильзой болтовым соединением (см. Патент РФ на полезную модель №224580. МПК В61С 9/48. Тяговый привод локомотива. Космодамианский А.С., Воробьев В.И., Измеров О.В., Корчагин В.О., Пугачев А.А., Капустин М.Ю., Самотканов А.В., Шевченко Д.Н., Николаев Е.В., Карпов А.Е. Опубл. 29.03.2024, бюл. №10).As a prototype of the proposed utility model, a locomotive traction drive is selected, comprising a traction electric motor and an axle gearbox, connected together by a detachable connection and supported on the axle of a wheelset by means of bearings, wherein the traction electric motor on the side opposite to the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset through one bearing, the detachable connection of the traction electric motor with the housing of the axle gearbox is made stationary, the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset by means of one bearing, the rotor shaft of the traction electric motor is supported at one end on the stator of the traction electric motor through a bearing, and at the opposite end - on the bearings of the shaft of the axle gearbox, to which the rotor shaft of the traction electric motor is connected by means of a membrane clutch, the rotor shaft of the traction electric motor is made composite and includes a sleeve and a shank, wherein the sleeve on the side of the shank has splines on the inner surface, the traction drive has a torsion shaft connected by one end with a membrane clutch and having splines at the opposite end that enter the splines on the inner surface of the sleeve, the membrane clutch has a cylindrical protrusion on the side of the rotor of the traction electric motor, and the rotor shaft of the traction electric motor rests on the bearings of the shaft of the axial gearbox through the cylindrical protrusion of the membrane clutch, a cylindrical thin-layer rubber-metal element and a cup connected to the sleeve by a bolted connection (see Russian Federation Patent for Utility Model No. 224580. IPC B61C 9/48. Locomotive traction drive. Kosmodamiansky A.S., Vorobyov V.I., Izmerov O.V., Korchagin V.O., Pugachev A.A., Kapustin M.Yu., Samotkanov A.V., Shevchenko D.N., Nikolaev E.V., Karpov A.E. Published March 29, 2024, Bulletin No. 10).

Указанный тяговый привод имеет упругое звено между осью колесной пары и валом ротора тягового электродвигателя. Недостатком прототипа является то, что болтовые соединения применены как для самой мембранной муфте, так и для соединения стакана с гильзой, при этом они расположены в труднодоступном месте внутри корпуса тягового электродвигателя, что увеличивает трудоемкость сборки и ремонта. Так, на электровозе ЭП20 соединение ротора и фланца вала шестерни редуктора осуществляется 24 болтами с нормированным натягом, при этом диаметрально-противоположные болты затягиваются попарно через специально предусмотренный люк в корпусе редуктора с проворотом ротора тягового двигателя совместно с редуктором (См. Электровоз магистральный ЭП20. Руководство по эксплуатации. Книга 7. Описание и работа. Механическая часть. ЗТС.085.003 РЭ7. ООО «ТРТранс», С. 24). В прототипе к указанным болтам, расположенным на дисковой муфте, добавляются также болты болтового соединения, соединяющего стакан с гильзой.The specified traction drive has an elastic link between the axle of the wheelset and the rotor shaft of the traction electric motor. A disadvantage of the prototype is that bolted connections are used both for the membrane clutch itself and for connecting the cup to the sleeve, and they are located in a hard-to-reach place inside the traction electric motor casing, which increases the labor intensity of assembly and repair. Thus, on the EP20 electric locomotive, the connection of the rotor and the flange of the gearbox pinion shaft is carried out by 24 bolts with a standardized interference fit, while diametrically opposed bolts are tightened in pairs through a specially provided hatch in the gearbox casing with a rotation of the traction motor rotor together with the gearbox (See EP20 Mainline Electric Locomotive. Operation Manual. Book 7. Description and Operation. Mechanical Part. ZTS.085.003 RE7. TRTrans LLC, p. 24). In the prototype, in addition to the specified bolts located on the disc clutch, bolts of the bolted connection connecting the cup to the sleeve are also added.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении трудоемкости и ремонта локомотива за счет сокращения числа болтовых соединений, расположенных в труднодоступном месте.The objective of the utility model is to reduce the labor intensity and repair of a locomotive by reducing the number of bolted connections located in hard-to-reach places.

Это достигается тем, что в тяговом приводе локомотива, содержащем 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 тягового электродвигателя 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, вал ротора тягового электродвигателя выполнен составным и включает в себя гильзу и хвостовик, при этом гильза со стороны хвостовика имеет шлицы на внутренней поверхности, тяговый привод имеет торсионный вал, имеющий на конце шлицы, входящие в шлицы на внутренней поверхности гильзы, мембранная муфта имеет цилиндрический выступ со стороны ротора тягового электродвигателя, а вал ротора тягового электродвигателя опирается на подшипники вала осевого редуктора через цилиндрический выступ мембранной муфты, цилиндрический тонкослойный резинометаллический элемент и стакан, соединенный с гильзой болтовым соединением, торсионный вал со стороны осевого редуктора имеет на конце утолщение с цилиндрической выемкой, имеющей внутренние шлицы, вал осевого редуктора со стороны тягового электродвигателя имеет наружные шлицы, входящие во внутренние шлицы цилиндрической выемки утолщения торсионного вала, цилиндрический выступ мембранной муфты расположен на гильзе, а стакан расположен на цилиндрическом тонкослойном резинометаллическом элементе.This is achieved by the fact that in the traction drive of the locomotive, containing a traction electric motor and an axle gearbox, connected together by a detachable connection and supported on the axle of the wheelset by means of bearings, wherein the traction electric motor on the side opposite to the axle gearbox is supported on the axle of the wheelset through one bearing, the detachable connection of the traction electric motor with the housing of the axle gearbox is made stationary, the axle gearbox is supported on the axle of the wheelset by means of one bearing, the rotor shaft of the traction electric motor at one end is supported on the stator of the traction electric motor through a bearing, and at the opposite end - on the bearings of the shaft of the axle gearbox, to which the rotor shaft of the traction electric motor is connected by means of a membrane clutch, the rotor shaft of the traction electric motor is made composite and includes a sleeve and a tailstock, wherein the sleeve on the side of the tailstock has splines on the inner surface, the traction drive has a torsion shaft having at the end splines that enter into splines on the inner surface of the sleeve, the membrane clutch has a cylindrical projection on the side of the rotor of the traction electric motor, and the shaft of the rotor of the traction electric motor rests on the bearings of the shaft of the axial gearbox through the cylindrical projection of the membrane clutch, a cylindrical thin-layer rubber-metal element and a cup connected to the sleeve by a bolted connection, the torsion shaft on the side of the axial gearbox has a thickening at the end with a cylindrical recess that has internal splines, the shaft of the axial gearbox on the side of the traction electric motor has external splines that enter into the internal splines of the cylindrical recess of the thickening of the torsion shaft, the cylindrical projection of the membrane clutch is located on the sleeve, and the cup is located on the cylindrical thin-layer rubber-metal element.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображен общий вид тягового привода локомотива.The essence of the proposed utility model is explained by the drawing, where Fig. 1 shows a general view of the locomotive traction drive.

Предлагаемый тяговый привод локомотива содержит тяговый электродвигатель 1 и осевой редуктор 2, связанные вместе разъемным соединением 3 и опирающиеся на ось 4 колесной пары с помощью подшипников 5 и 6, причем тяговый электродвигатель 1 со стороны, противоположной осевому редуктору 2, опирается на ось 4 колесной пары через один подшипник 6, разъемное соединение 3 тягового электродвигателя 1 с корпусом осевого редуктора 2 выполнено неподвижным, осевой редуктор 2 опирается на ось 4 колесной пары с помощью одного подшипника 5, вал 7 ротора 8 тягового электродвигателя 1 одним концом опирается на статор 9 тягового электродвигателя 1 через подшипник 10, а противоположным концом - на подшипники 11 вала 12 осевого редуктора 2, с которым вал 7 ротора 8 тягового электродвигателя соединен посредством мембранной муфты 13. Вал 7 ротора 8 тягового электродвигателя 1 выполнен составным и включает в себя гильзу 14 и хвостовик 15, при этом гильза 14 со стороны хвостовика 15 имеет шлицы 16 на внутренней поверхности, тяговый привод имеет торсионный вал 17, имеющий на конце шлицы 18, входящие в шлицы 16 на внутренней поверхности гильзы 14, мембранная муфта 13 имеет цилиндрический выступ 19 со стороны ротора 8 тягового электродвигателя 1, а вал 7 ротора 8 тягового электродвигателя 1 опирается на подшипники 11 вала 12 осевого редуктора 2 через цилиндрический выступ 19 мембранной муфты 13, цилиндрический тонкослойный резинометаллический элемент 20 и стакан 21, соединенный с гильзой 14 болтовым соединением 22.The proposed traction drive of a locomotive comprises a traction electric motor 1 and an axle gearbox 2 connected together by a detachable connection 3 and supported on an axle 4 of a wheelset by means of bearings 5 and 6, wherein the traction electric motor 1 on the side opposite to the axle gearbox 2 is supported on an axle 4 of a wheelset through one bearing 6, the detachable connection 3 of the traction electric motor 1 with the housing of the axle gearbox 2 is made stationary, the axle gearbox 2 is supported on an axle 4 of a wheelset by means of one bearing 5, the shaft 7 of the rotor 8 of the traction electric motor 1 is supported at one end on a stator 9 of the traction electric motor 1 through a bearing 10, and at the opposite end - on bearings 11 of the shaft 12 of the axle gearbox 2, to which the shaft 7 of the rotor 8 of the traction electric motor is connected by means of a membrane clutch 13. Shaft 7 The rotor 8 of the traction electric motor 1 is made composite and includes a sleeve 14 and a tail 15, wherein the sleeve 14 has splines 16 on the inner surface on the side of the tail 15, the traction drive has a torsion shaft 17 having splines 18 at the end that enter into the splines 16 on the inner surface of the sleeve 14, the membrane clutch 13 has a cylindrical projection 19 on the side of the rotor 8 of the traction electric motor 1, and the shaft 7 of the rotor 8 of the traction electric motor 1 rests on the bearings 11 of the shaft 12 of the axial gearbox 2 through the cylindrical projection 19 of the membrane clutch 13, a cylindrical thin-layer rubber-metal element 20 and a cup 21 connected to the sleeve 14 by a bolted connection 22.

Торсионный вал 17 со стороны осевого редуктора 2 имеет на конце утолщение 23 с цилиндрической выемкой 24, имеющей внутренние шлицы 25, вал 12 осевого редуктора 2 со стороны тягового электродвигателя 1 имеет наружные шлицы 26, входящие во внутренние шлицы 25 цилиндрической выемки 24 утолщения 23 торсионного вала 17, цилиндрический выступ 19 мембранной муфты 13 расположен на гильзе 14, а стакан 21 расположен на цилиндрическом тонкослойном резинометаллическом элементе 20.The torsion shaft 17 on the side of the axial gearbox 2 has a thickening 23 at the end with a cylindrical recess 24 having internal splines 25, the shaft 12 of the axial gearbox 2 on the side of the traction electric motor 1 has external splines 26 entering into the internal splines 25 of the cylindrical recess 24 of the thickening 23 of the torsion shaft 17, the cylindrical projection 19 of the membrane clutch 13 is located on the sleeve 14, and the cup 21 is located on the cylindrical thin-layer rubber-metal element 20.

Предлагаемый тяговый привод локомотива работает следующим образом. Вращающий момент от ротора 8 тягового электродвигателя 1 передается через вал 7, состоящий из гильзы 14 и хвостовика 15, на шлицы 16 на внутренней поверхности гильзы 14, от них на шлицы 18 на конце торсионного вала 17, на торсионный вал 17, через утолщение 23 на внутренние шлицы 25 в цилиндрической выемке 24, сцепленные с ними наружные шлицы 26 вала 12 осевого редуктора 2, и далее на ось 4 колесной пары, приводя локомотив в движение.The proposed traction drive of a locomotive operates as follows. The torque from the rotor 8 of the traction electric motor 1 is transmitted through the shaft 7, consisting of a sleeve 14 and a tail 15, to the splines 16 on the inner surface of the sleeve 14, from them to the splines 18 on the end of the torsion shaft 17, to the torsion shaft 17, through the thickening 23 to the internal splines 25 in the cylindrical recess 24, the external splines 26 of the shaft 12 of the axle gearbox 2 engaged with them, and further to the axle 4 of the wheelset, setting the locomotive in motion.

Ротор 8 тягового электродвигателя 1 опирается через хвостовик 15 на статор 9 тягового электродвигателя 1 через подшипник 10. При этом через хвостовик 15 торсион не проходит, благодаря чему наружный диаметр хвостовика 15 и внутренний диаметр подшипника 10 не изменяются по сравнению с прототипом, в связи, с чем максимальное число оборотов ротора 8 тягового электродвигателя 1 не уменьшается и не требуется увеличение габаритов и массы тягового электродвигателя 1. При этом ротор 8 тягового электродвигателя 1 опирается противоположным концом на подшипники 11 вала 12 осевого редуктора 2 через мембранную муфту 13, цилиндрический выступ 19 мембранной муфты 13, цилиндрический тонкослойный резинометаллический элемент 20 и стакан 21, соединенный с гильзой 14 через стакан 21 и цилиндрический выступ 19 мембранной муфты 13 болтовым соединением 22. Поскольку жесткость тонкослойного резинометаллического элемента 20 в радиальном направлении, то есть, в направлении, перпендикулярном металлическим слоям, определяется модулем объемного сжатия резины (порядка 3⋅10⁴ кгс/см²), то величина жесткости тонкослойного резинометаллического элемента 20 в радиальном направлении обеспечивает устойчивое вращение этом ротора 8 тягового электродвигателя 1 во всем диапазоне частот вращения вплоть до максимальной, без совпадения частоты вращения с частотой собственных колебаний ротора 8 тягового электродвигателя 1 в радиальном направлении. При этом жесткость тонкослойного резинометаллического элемента 20 в тангенциальном направлении определяется суммарной сдвиговой жесткостью всех резиновых слоев, порядок этой жесткости определяет модуль сдвига (около 10 кгс/см²). Вследствие этого жесткость тонкослойного резинометаллического элемента 20 в тангенциальном направлении не препятствует повороту стакана 21 относительно вала 12 осевого редуктора 2 при деформации скручивания торсионного вала 17 под действием крутящего момента. Болтовое соединение 22 обеспечивает возможность демонтажа тягового электродвигателя 1 во время ремонта, одновременно открывая доступ к тонкослойному резинометаллическому элементу 20, и также обеспечивает возможность его демонтажа во время ремонта.The rotor 8 of the traction electric motor 1 rests through the tail 15 on the stator 9 of the traction electric motor 1 through the bearing 10. In this case, the torsion bar does not pass through the tail 15, due to which the outer diameter of the tail 15 and the inner diameter of the bearing 10 do not change in comparison with the prototype, in connection with which the maximum number of revolutions of the rotor 8 of the traction electric motor 1 does not decrease and there is no need to increase the dimensions and weight of the traction electric motor 1. In this case, the rotor 8 of the traction electric motor 1 rests with the opposite end on the bearings 11 of the shaft 12 of the axial gearbox 2 through the membrane clutch 13, the cylindrical protrusion 19 of the membrane clutch 13, the cylindrical thin-layer rubber-metal element 20 and the cup 21 connected to the sleeve 14 through the cup 21 and the cylindrical protrusion 19 of the membrane clutch 13 by a bolt connection 22. Since the rigidity of the thin-layer rubber-metal element 20 in the radial direction, that is, in the direction perpendicular to the metal layers, is determined by the bulk compression modulus of the rubber (of the order of 3⋅10 ⁴ kgf/cm ² ), the value of the rigidity of the thin-layer rubber-metal element 20 in the radial direction ensures stable rotation of this rotor 8 of the traction electric motor 1 in the entire range of rotation frequencies up to the maximum, without the rotation frequency coinciding with the natural oscillation frequency of the rotor 8 of the traction electric motor 1 in the radial direction. In this case, the rigidity of the thin-layer rubber-metal element 20 in the tangential direction is determined by the total shear rigidity of all rubber layers, the order of this rigidity determines the shear modulus (about 10 kgf/cm ² ). As a result, the tangential rigidity of the thin-layer rubber-metal element 20 does not impede the rotation of the sleeve 21 relative to the shaft 12 of the axial gearbox 2 during torsional deformation of the torsion shaft 17 under the action of torque. Bolted connection 22 allows for the removal of the traction motor 1 during repairs, simultaneously providing access to the thin-layer rubber-metal element 20 and also allows for its removal during repairs.

Вследствие ударов при прохождении локомотивом вертикальных неровностей пути в валопроводах тягового привода возникают динамические моменты, которые амортизируются за счет деформации скручивания торсионного вала 17, вследствие чего снижается проскальзывание колесной пары по рельсам и увеличивается сцепление колес с рельсами.As a result of impacts when the locomotive passes vertical unevenness of the track, dynamic moments arise in the shaft lines of the traction drive, which are damped due to the torsional deformation of the torsion shaft 17, as a result of which the slippage of the wheel pair on the rails is reduced and the adhesion of the wheels to the rails is increased.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что благодаря применению для передачи крутящего момента шлицевого соединения торсионного вала и входного вала редуктора, расположению цилиндрического выступа мембранной муфты на гильзе, а стакана - на цилиндрическом тонкослойном резинометаллическом элементе, для разобщения узлов тягового привода используется одно болтовое соединение, расположенное на мембранной муфте, что позволяет снизить трудоемкость и ремонт локомотива.The technical and economic effect of the claimed utility model is that, due to the use of a splined connection between the torsion shaft and the input shaft of the gearbox for transmitting torque, the location of the cylindrical protrusion of the membrane clutch on the sleeve, and the cup on a cylindrical thin-layer rubber-metal element, a single bolted connection located on the membrane clutch is used to disconnect the traction drive units, which makes it possible to reduce the labor intensity and repair of the locomotive.

Claims

A traction drive of a locomotive comprising a traction electric motor and an axle gearbox connected together by a detachable connection and supported on the axle of a wheelset by means of bearings, wherein the traction electric motor on the side opposite to the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset through one bearing, the detachable connection of the traction electric motor with the housing of the axle gearbox is made stationary, the axle gearbox is supported on the axle of a wheelset by means of one bearing, the rotor shaft of the traction electric motor is supported at one end on the stator of the traction electric motor through a bearing, and at the opposite end - on the bearings of the shaft of the axle gearbox, to which the rotor shaft of the traction electric motor is connected by means of a membrane clutch, the rotor shaft of the traction electric motor is made composite and includes a sleeve and a tail, wherein the sleeve on the side of the tail has splines on the inner surface, the traction drive has a torsion shaft having splines at the end that enter into splines on the inner surface of the sleeve, the membrane coupling has a cylindrical projection on the side of the rotor of the traction electric motor, and the shaft of the rotor of the traction electric motor rests on the bearings of the shaft of the axial gearbox through the cylindrical projection of the membrane coupling, a cylindrical thin-layer rubber-metal element and a cup connected to the sleeve by a bolted connection, characterized in that the torsion shaft on the side of the axial gearbox has a thickening at the end with a cylindrical recess having internal splines, the shaft of the axial gearbox on the side of the traction electric motor has external splines that enter into the internal splines of the cylindrical recess of the thickening of the torsion shaft, the cylindrical projection of the membrane coupling is located on the sleeve, and the cup is located on the cylindrical thin-layer rubber-metal element.