RU176430U1

RU176430U1 - Locomotive traction drive

Info

Publication number: RU176430U1
Application number: RU2017105545U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Воробьев; Дмитрий Яковлевич Антипин; Олег Васильевич Измеров; Максим Александрович Маслов; Андрей Сергеевич Космодамианский; Александр Анатольевич Пугачев; Денис Андреевич Бондаренко; Сергей Геннадьевич Шорохов
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-01-18

Abstract

Тяговый привод локомотива относится к рельсовым транспортным средствам, а именно к устройствам для передачи крутящего момента от тягового двигателя к колесной паре.Тяговый привод локомотива, содержащий подвешенный на раме тележки локомотива с помощью подвески тяговый электродвигатель в виде статора и ротора, осевой редуктор, связанный со статором разъемным соединением, подшипник двигателя, размещенный на валу ротора тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору, два цилиндрических подшипника на быстроходном валу осевого редуктора, четырехточечный подшипник на быстроходном валу осевого редуктора, два моторно-осевых подшипника, один из которых расположен на статоре тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору, а второй - на осевом редукторе со стороны, противоположной тяговому электродвигателю, и мембранную муфту, связывающую вал ротора тягового электродвигателя с быстроходным валом осевого редуктора в радиальном и осевом направлениях.Отличительной особенностью предлагаемого тягового привода локомотива является то, что моторно-осевые подшипники опираются на полый вал, на котором также размещено большое зубчатое колесо осевого редуктора, который опирается на ось колесной пары через две сферические шарнирные опоры и связан с колесами с помощью поводков и резинометаллических блоков.Предложенный тяговый привод локомотива позволяет сократить расходы в его эксплуатации тягового привода и в его эксплуатации за счет повышения долговечности зубчатых колес осевого редуктора вследствие устранения их перекоса и амортизации динамических моментов при проезде неровностей пути.The locomotive traction drive refers to rail vehicles, namely, devices for transmitting torque from the traction engine to the wheelset. The locomotive traction drive, comprising a traction motor in the form of a stator and rotor suspended from a locomotive trolley, is connected to an axial gearbox associated with stator with detachable connection, motor bearing located on the shaft of the rotor of the traction motor from the side opposite to the axial gearbox, two cylindrical bearings on high-speed m axial gear shaft, four-point bearing on the high-speed axial gear shaft, two motor-axial bearings, one of which is located on the traction motor stator from the side opposite to the axial gear, and the second - on the axial gear from the side opposite to the traction motor, and a diaphragm coupling connecting the rotor shaft of the traction electric motor with the high-speed shaft of the axial gearbox in the radial and axial directions. A distinctive feature of the proposed locomotive traction drive is The motor-axial bearings are supported on a hollow shaft, on which there is also a large gear wheel of an axial gearbox, which is supported on the axle of a pair of wheels through two spherical articulated bearings and connected to the wheels by means of leashes and rubber-metal blocks. The proposed locomotive traction drive allows reduce costs in its operation of the traction drive and in its operation by increasing the durability of the gears of the axial gear due to the elimination of their bias and amortization of dynamic moments when driving irregularities of the path.

Description

Полезная модель относится к 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 локомотивов, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предлагаемой полезной модели.Known traction drives of locomotives, the set 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 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, c. 41-43, рис. 3.1).A traction drive of a locomotive is known, comprising a traction motor, supported by an axle of a pair of wheels through axial bearings, and a gear transmission, wherein a small gear is located on the shaft of the traction motor, and a large gear is located on the axis of the pair of wheels (see I. Biryukov, Belyaev A.I., Rybnikov I.K. Traction Transmissions of Electric Rolling Stock of Railways - Moscow: Transport, 1986, p. 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 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, c. 43). Кроме того, консольное расположение малого зубчатого колеса на валу тягового электродвигателя приводит к изгибу вала и ограничивает возможность увеличить мощность привода путем повышения частоты оборотов тягового электродвигателя, из-за невозможности уменьшить диаметр малого зубчатого колеса.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 axial bearings from the gear and 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., Rybnikov I.K. T yagovye transmission electric rolling stock of railways .- M: Transport, 1986, p. 43). In addition, the cantilever arrangement of the small gear on the shaft of the traction motor leads to bending of the shaft and limits the ability to increase drive power by increasing the speed of the traction motor, due to the inability to reduce the diameter of the small gear.

Известен тяговый привод локомотива, содержащий тяговый электродвигатель, осевые подшипники, полый вал и зубчатую передачу, причем малое зубчатое колесо размещено на валу тягового электродвигателя, большое зубчатое колесо и осевые подшипники - на полом валу, а полый вал опирается на колеса локомотива через упругие элементы (см. 4. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография. А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. М., Транспорт, 1984, с. 164, рис. 78.).A traction drive of a locomotive is known, comprising a traction motor, axial bearings, a hollow shaft and a gear transmission, the small gear wheel being placed on the shaft of the traction motor, the large gear wheel and axial bearings on the hollow shaft, and the hollow shaft resting on the locomotive wheels through elastic elements ( see 4. Improving the reliability of the crew of diesel locomotives: a monograph A.I. Belyaev, B. B. Bunin, S. M. Golubyatnikov et al. Edited by L. K. Dobrynin. M., Transport, 1984, p. 164, Fig. 78.).

Данный привод имеет тот же недостаток, что и у описанного выше, поскольку консольное расположение малого зубчатого колеса на валу тягового электродвигателя приводит к изгибу вала.This drive has the same drawback as described above, since the cantilever arrangement of the small gear on the shaft of the traction motor leads to bending of the shaft.

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, p. . 133, 134, Fig. 91).

Недостатком данного тягового привода, примененном на тепловозе 2ТЭ121, электровозах ЭП1 и ЭП10 отечественных железных дорог и ДС3 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, при 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 DS3 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 a drive of this type is 188 mm, which is almost 40 mm larger than the shaft diameter of the traction electric motors of electric locomotives with an axial-axis drive, while the mass is 2400 kg, which is 20% higher than the mass 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 подвешенный на раме тележки локомотива с помощью подвески тяговый электродвигатель в виде статора и ротора, осевой редуктор, связанный со статором разъемным соединением, подшипник двигателя, размещенный на валу ротора тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору, два цилиндрических подшипника на быстроходном валу осевого редуктора, четырехточечный подшипник на быстроходном валу осевого редуктора, два моторно-осевых подшипника, один из которых расположен на статоре тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору, а второй - на осевом редукторе со стороны, противоположной тяговому электродвигателю, и мембранную муфту, связывающую вал ротора тягового электродвигателя с быстроходным валом осевого редуктора в радиальном и осевом направлении (см. 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 РЭ3. ООО «Уральские локомотивы», лист 28-32, рис. 3.5).As a prototype of the proposed utility model, a locomotive traction drive was selected, comprising a traction motor in the form of a stator and rotor suspended on a locomotive trolley frame, an axial gear connected to the stator by a detachable connection, an engine bearing located on the opposite side of the traction motor rotor shaft axial gearbox, two cylindrical bearings on the high-speed shaft of the axial gearbox, four-point bearing on the high-speed shaft of the axial gearbox, two motor-axle bearings, one of which is located on the stator of the traction motor from the side opposite the axial gear, and the second is on the axial gear from the side opposite to the traction motor, and a membrane coupling connecting the rotor shaft of the traction motor with the high-speed shaft of the axial gear in the radial and axial direction (see 2ES10 DC freight electric locomotive with asynchronous traction electric motors. Operation manual, part 4. Description and operation. Mechanical equipment and ventilation systems. 2ES10.00.000.000 RE3. Ural Locomotives LLC, pages 28-32, fig. 3.5).

Указанный тяговый привод, примененный для электровоза 2ЭС10 отечественных железных дорог, также имеет недостатки. Осевые подшипники в этом приводе опираются непосредственно на ось колесной пары, которая изгибается при воздействии на нее статических и динамических нагрузок со стороны букс, что, в свою очередь, 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 specified traction drive used for the 2ES10 electric locomotive of domestic railways also has disadvantages. The axial bearings in this drive rest directly on the axle of the wheel pair, which bends when exposed to static and dynamic loads from the axle box side, which, in turn, leads to a skew of the large gear wheel of the axial gearbox with respect to a small, uneven distribution of contact loads along the length of the teeth and reduce the durability of the axial gear. 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 эксплуатации и ремонте тягового привода.The task to which the utility model is directed is to reduce costs during operation and repair of the traction drive.

Это достигается тем, что моторно-осевые подшипники опираются на полый вал, на котором также размещено большое зубчатое колесо осевого редуктора, который опирается на ось колесной пары через две сферические шарнирные опоры и связан с колесами с помощью поводков и резинометаллических блоков.This is achieved by the fact that the motor-axial bearings are supported on a hollow shaft, on which a large gear wheel of an axial gearbox is also placed, which is supported on the axle of a pair of wheels through two spherical articulated bearings and connected to the wheels by means of leashes and rubber-metal blocks.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображен общий вид тягового привода локомотива.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. 1. shows a General view of the traction drive of the locomotive.

Тяговый привод локомотива содержит подвешенный на раме тележки локомотива (на фиг. 1. не показано) с помощью подвески 1 тяговый электродвигатель в виде статора 2 и ротора 3, осевой редуктор 4, связанный со статором 2 разъемным соединением 5, подшипник двигателя 6, размещенный на валу 7 ротора 3 тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору 4, два цилиндрических подшипника 8 на быстроходном валу 9 осевого редуктора 4, четырехточечный подшипник 10 на быстроходном валу 9 осевого редуктора 4, два моторно-осевых подшипника 11 и 12, из которых подшипник 11 расположен на статоре 2 тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору 4, а подшипник 12 - на осевом редукторе 4 со стороны, противоположной тяговому электродвигател, и мембранную муфту 13, связывающую вал 7 ротора 3 тягового электродвигателя с быстроходным валом 9 осевого редуктора 4 в радиальном и осевом направлении.The traction drive of the locomotive contains a traction motor in the form of a stator 2 and rotor 3, an axial gearbox 4 connected to the stator 2 by a detachable connection 5, an engine bearing 6 mounted on a trolley frame of a locomotive (not shown in Fig. 1.). the shaft 7 of the rotor 3 of the traction motor from the side opposite to the axial gear 4, two cylindrical bearings 8 on the high-speed shaft 9 of the axial gear 4, the four-point bearing 10 on the high-speed shaft 9 of the axial gear 4, two motor-axial bearings 11 and 12, of which the bearing 11 is located on the stator 2 of the traction motor from the side opposite to the axial gear 4, and the bearing 12 is located on the axial gear 4 from the side opposite to the traction motor, and a membrane coupling 13 connecting the shaft 7 of the rotor 3 of the traction motor with the high-speed shaft 9 of the axial gear 4 in the radial and axial directions.

При этом моторно-осевые подшипники 11 и 12 опираются на полый вал 14, на котором также размещено большое зубчатое колесо осевого редуктора 15, и который опирается на ось 16 колесной пары через две сферические шарнирные опоры 17 и связан с колесами 18 с помощью поводков 19 и резинометаллических блоков 20.In this case, the motor-axial bearings 11 and 12 are supported on the hollow shaft 14, on which a large gear wheel of the axial gearbox 15 is also located, and which is supported on the axle 16 of the wheel pair through two spherical articulated bearings 17 and connected to the wheels 18 by means of leashes 19 and rubber blocks 20.

Предлагаемый тяговый привод работает следующим образом. Вращающий момент от вала 7 ротора 3 тягового электродвигателя передается быстроходному валу 9 осевого редуктора 4 через мембранную муфту 13, и далее от большого зубчатого колеса осевого редуктора 15 через поводки 19 и резинометаллические блоки 20 на колеса 18, создавая усилие тяги. Усилие реакции при реализации тягового усилия передается от осевого редуктора 4 и статора 2 на подвеску 1, которая предотвращает поворот осевого редуктора 4 и статора 2 вокруг оси 16 колесной пары при реализации тягового усилия. Поскольку полый вал 14 опирается на ось 16 колесной пары через две сферические опоры 17, то ось 16 при изгибе свободно поворачивается в сферических опорах 17, изгиб оси 16 колесной пары не передается на полый вал 14, и не вызывает перекоса зубчатых колес осевого редуктора 4. Вал 7 ротора 3 тягового электродвигателя опирается одним концом через подшипник двигателя 6 на статор 2, а другим концом - через мембранную муфту 13, быстроходный вал 9, и цилиндрические подшипники 8 на осевой редуктор 4. Четырехточечный подшипник 10 препятствует смещению быстроходного вала 9 осевого редуктора 4 в осевом направлении. При проезде неровностей пути возникающие в валопроводах привода динамические моменты амортизируются за счет податливости резинометаллических блоков 20.The proposed traction drive operates as follows. The torque from the shaft 7 of the rotor 3 of the traction motor is transmitted to the high-speed shaft 9 of the axial gear 4 through the diaphragm clutch 13, and then from the large gear of the axial gear 15 through the leashes 19 and rubber-metal blocks 20 to the wheels 18, creating a traction force. The reaction force during the implementation of the traction is transmitted from the axial gear 4 and the stator 2 to the suspension 1, which prevents the rotation of the axial gear 4 and the stator 2 around the axis 16 of the wheel pair when the traction is realized. Since the hollow shaft 14 is supported on the axle 16 of the pair of wheels through two spherical bearings 17, the axis 16 rotates freely in the spherical bearings 17 when bent, the bending of the axis 16 of the pair of wheels is not transmitted to the hollow shaft 14, and does not cause the gears of the axial gearbox 4 to skew. The shaft 7 of the rotor 3 of the traction motor is supported at one end through the bearing of the motor 6 to the stator 2, and the other end through the diaphragm coupling 13, the high-speed shaft 9, and cylindrical bearings 8 to the axial gear 4. The four-point bearing 10 prevents the displacement of the high-speed a shaft 9 axially gear 4 in the axial direction. During the passage of irregularities of the path, the dynamic moments arising in the drive shafts of the drive are amortized due to the flexibility of the rubber-metal blocks 20.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что опирание тягового электродвигателя и осевого редуктора на полый вал, опирающийся на ось колесной пары с помощью сферических шарнирных опор, и связанный с колесами поводками и резинометаллическими блоками, предотвращает перекос зубчатых колес осевого редуктора друг относительно друга и обеспечивает амортизацию динамических моментов, возникающих в приводе при проезде неровностей, что, в совокупности, ведет к сокращению расходов в эксплуатации тягового привода.The technical and economic effect of the claimed utility model consists in the fact that the support of the traction motor and the axial gearbox on the hollow shaft, supported on the axle of the pair of wheels using spherical articulated bearings, and connected to the wheels by leashes and rubber-metal blocks, prevents the gears from skewing the axial gearbox relative to each other the other and provides amortization of the dynamic moments arising in the drive when driving irregularities, which, in the aggregate, leads to a reduction in the cost of operating the traction drive Yes.

Claims

Тяговый привод локомотива, содержащий подвешенный на раме тележки локомотива с помощью подвески тяговый электродвигатель в виде статора и ротора, осевой редуктор, связанный со статором разъемным соединением, подшипник двигателя, размещенный на валу ротора тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору, два цилиндрических подшипника на быстроходном валу осевого редуктора, четырехточечный подшипник на быстроходном валу осевого редуктора, два моторно-осевых подшипника, один из которых расположен на статоре тягового электродвигателя со стороны, противоположной осевому редуктору, а второй - на осевом редукторе со стороны, противоположной тяговому электродвигателю, и мембранную муфту, связывающую вал ротора тягового электродвигателя с быстроходным валом осевого редуктора в радиальном и осевом направлении, отличающийся тем, что моторно-осевые подшипники опираются на полый вал, на котором также размещено большое зубчатое колесо осевого редуктора, который опирается на ось колесной пары через две сферические шарнирные опоры и связан с колесами с помощью поводков и резинометаллических блоков.Traction drive of a locomotive, comprising a traction motor in the form of a stator and a rotor suspended on a frame of a locomotive trolley using a suspension, an axial gear connected to the stator by a detachable connection, an engine bearing located on the rotor shaft of the traction motor from the side opposite to the axial gear, two cylindrical bearings on axial gear high-speed shaft, four-point bearing on the axial gear high-speed shaft, two motor-axial bearings, one of which is located on the linkage stator a new electric motor from the side opposite the axial gearbox, and the second on the axial gearbox from the side opposite to the traction motor, and a membrane coupling connecting the rotor shaft of the traction motor with the high-speed shaft of the axial gearbox in the radial and axial direction, characterized in that the motor-axial bearings They rely on a hollow shaft, on which a large gear wheel of an axial gearbox is also placed, which rests on the axle of a pair of wheels through two spherical articulated bearings and is connected to the wheels with omoschyu leashes and rubber blocks.