Безредукторный тяговый привод колесно-рельсового подвижного состава

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, преимущественно к высокоскоростным локомотивам, моторным вагонам электропоездов и турбопоездов. Сущность изобретения: асинхронный двигатель, полый вал которого свободно охватывает ось колесной пары и соединяется с колесными дисками посредством тяговых муфт, подвешен на кузове локомотива с помощью двух рычажных регулируемых механизмов подвески, расположенных по торцам двигателя и включающих уравнительный вал, подшипники которого установлены на кузове. Вал посредством двух концевых горизонтальных рычагов и вертикальных тяг соединен с корпусом двигателя. Регулирование механизмов подвески, с целью свести расцентровку между осями полого вала двигателя и колесной пары к минимуму, осуществляется с помощью гидравлического сервопривода. Для обеспечения углового перемещения двигателя совместно с рамой тележки при ее повороте двигатель соединен с рамой рычажным механизмом, уравнительный вал которого опирается на подшипники рамы тележки, концевые вертикальные рычаги вала посредством горизонтальных тяг соединены с корпусом двигателя. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, преимущественно к высокоскоростным локомотивам, моторным вагонам электропоездов и турбопоездов.

Известен безредукторный тяговый привод, разработанный фирмой "Шкода" и установленный на электровозе типа 85ЕО. В этом приводе асинхронный тяговый двигатель укреплен на раме тележки. Полый вал двигателя свободно охватывает ось колесной пары и соединяется с колесными дисками посредством тяговых (двух) шарнирно-поводковых муфт.

Установка двигателей на раме тележки значительно увеличивает ее массу, что ведет к снижению критической скорости по вилянию. При колебаниях виляния массивной тележки со стороны колес на рельсы действуют большие динамические нагрузки, что снижает безопасность движения, повышает расстройства и износ путевых устройств.

При вертикальных колебаниях и галопировании тележки возникает вертикальная расцентровка между геометрическими осями полого вала двигателя и колесной пары. Большая расцентровка приводит к значительным угловым перемещениям звеньев муфты относительно колесного диска, циклически меняющимся с частотой вращения колесной пары, которые обусловливают высокие деформации кручения резиновых элементов упругих шарниров и быстрый их износ. При расцентровке передаточное отношение от вала двигателя к колесной паре не равно строго единице и является переменной величиной, в связи с чем в системе тягового привода возникают внутренние динамические моменты, которые могут служить источником возбуждения крутильных колебаний. При расцентровке муфта становится неуравновешенной, а поэтому при высоких скоростях и большой расцентровке возникают значительные дополнительные динамические нагрузки, действующие на шарниры муфты, колесные диски и подшипники вала двигателя.

Целью настоящего изобретения является уменьшение массы тележки и увеличение долговечности тяговых муфт и подшипников двигателя.

Для достижения этой цели двигатель подвешен к кузову локомотива (моторного вагона), причем подвеска двигателя выполнена регулируемой, чтобы величина расцентровки между осями полого вала двигателя и колесной пары поддерживалась на некотором заранее заданном уровне, не выходящем за пределы, допустимые для выбранного типа тяговой муфты.

На фиг. 1 изображен безредукторный тяговый привод, общий вид; на фиг.2 три вида этого привода, причем на виде "сверху" колесная пара не показана; на фиг. 3 и 4 показаны силы, действующие на звенья рычажного механизма подвески при статическом состоянии привода и соответственно при передаче вращающего момента; на фиг.5 силы, возникающие в рычажном механизме, соединяющем двигатель с рамой тележки при повороте тележки в кривой; на фиг.6 схема расположения звеньев рычажных механизмов при вертикальных перемещениях кузова и рамы тележки.

В безредукторном приводе тяговый двигатель 1, полый вал которого свободно охватывает ось 2 колесной пары, соединяется с колесными дисками 3 посредством двух тяговых муфт (например, шарнирно-поводковых) 4. Шарниры А₁, А₂ соединяют рычаги этой муфты с пальцами, запрессованными в колесный диск, а шарниры B₁, B₂ соединяют поводки с пальцами водила 5, жестко сидящего на валу двигателя.

Двигатель подвешен к кузову локомотива с помощью двух рычажных механизмов подвески, расположенных по торцам двигателя. Уравнительный вал 6 каждого рычажного механизма опирается на подшипники 7, которые крепятся к кузову локомотива. Посредством концевых горизонтальных рычагов 8 и вертикальных тяг 9 уравнительный вал соединен с корпусом двигателя. Вертикальные рычаги 10 уравнительного вала посредством пружин 11 опираются на кронштейны 12, укрепленные на кузове. Средние рычаги 13 обоих уравнительных валов соединены соответственно со штоком 14 и корпусом 15 гидравлического сервопривода. Шток распределительного золотника с корпусом сервопривода соединен дифференциальным рычагом 16.

Двигатель с рамой тележки соединен рычажным механизмом, в котором уравнительный вал 17 установлен в подшипниках 18, укрепленных на раме тележки. Концевые вертикальные рычаги 19 этого вала посредством горизонтальных тяг 20 связаны с корпусом двигателя. Средний рычаг 21 уравнительного вала располагается с некоторым зазором между двумя пружинами 22, которые упираются в кронштейны 23 рамы тележки.

Для ограничения перемещения двигателя в поперечном относительно продольной оси тележки направлении в случае его чрезмерной раскачки, например, при потере тележкой устойчивости движения, служат упругие ограничители хода упоры, установленные на раме тележки и гидравлический гаситель колебаний (не показаны).

Шарниры, соединяющие вертикальные 9 и горизонтальные 20 тяги соответственно с рычагами 8, 19 и корпусом двигателя 1, сделаны так, что могут выполнять роль сферических шарниров (например, резино-металлические блоки со сферическими резиновыми элементами или металлические шарниры ШС), т.е. выполняют функции шаровых кинематических пар, что отображено условными обозначениями таких пар на фиг.3-6.

В статическом состоянии привода сила тяжести G двигателя уравновешивается силами упругости F пружин 11, определяемыми из соотношения (см. фиг.3) Fl₂ (G/4)l₁.

При передаче вращающего момента М от вала двигателя к колесной паре одна пара вертикальных тяг 9 растягивается силами R, а другая сжимается такими же силами (см. фиг.4). Уравнительный вал 6 скручивается двумя равными и противоположно направленными моментами M_у Rl₁. На кузов через подшипники 7 передается реактивный момент M_r M.

При движении в кривых, которое характеризуется поворотом тележки вокруг вертикальной оси Z (см. фиг.5), со стороны горизонтальных тяг 20 на корпус двигателя 1 действуют силы Т, создающие момент M_Z TL, под действием которого двигатель поворачивается совместно с рамой тележки.

При вертикальных перемещениях кузова и рамы тележки рычажные механизмы подвески обеспечивают вертикальное перемещение двигателя. Звенья рычажного механизма, соединяющего двигатель с рамой тележки, свободно проворачиваются и не препятствуют вертикальному перемещению двигателя, поскольку между средним рычагом 21 и пружинами 22 имеется зазор (см. фиг.6).

При резком торможении, когда двигатель под действием инерционных сил стремится переместиться вдоль продольной оси тележки, происходит выборка зазора и средний рычаг 21 уравнительного вала 18 упирается в ту или иную пружину 22 в зависимости от направления движения и возникающая при этом упругая сила пружины препятствует перемещению двигателя.

Регулирование рычажных механизмов подвески с целью устранения вертикальной расцентровки Z между осями двигателя и колесной парой, возникающей при вертикальных колебаниях и галопировании, осуществляется с помощью гидравлического сервопривода (сервомеханизма), который хорошо известен и широко применяется в различных отраслях техники. С помощью измерительного и преобразовательно-усилительного устройств на вход сервопривода через дифференциальный рычаг 16 подается сигнал, пропорциональный величине расцентровки Z. При перемещении дифференциального рычага, связанного шарнирно со штоком распределительного золотника, масло под давлением поступает в ту или иную рабочую полость силового цилиндра, что приводит к вертикальному перемещению двигателя, направленному на ликвидацию расцентровки.

Формула изобретения

1. БЕЗРЕДУКТОРНЫЙ ТЯГОВЫЙ ПРИВОД КОЛЕСНО-РЕЛЬСОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащий асинхронный двигатель с полым валом, охватывающий с радиальным зазором ось колесной пары и посредством муфт связанный с ее колесами, устройство подвески двигателя, отличающийся тем, что устройство подвески двигателя включает в себя четыре вертикальные тяги, попарно одними концами шарнирно связанные с противоположными сторонами корпуса двигателя, а другими - шарнирно с соответствующими рычагами, попарно закрепленными на расположенных со стороны торцов двигателя уравнительных валах, смонтированных в подшипниковых опорах кузова подвижного состава и посредством дополнительных рычагов связанных с сервоприводом.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что сервопривод выполнен в виде гидравлического цилиндра, шток и корпус которого соединены шарнирно с соответствующими дополнительными рычагами, жестко закрепленными в средних частях уравнительных валов.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механизмом стабилизации, включающим в себе смонтированный в подшипниковых опорах тележки уравнительный вал, несущий по концам и в средней части рычаги, при этом концевые рычаги шарнирно связаны с горизонтальными тягами, шарнирно закрепленными на корпусе двигателя с одной его стороны, причем средней рычаг расположен с зазором в промежуточном положении между закрепленными на кронштейнах рамы пружинами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6