Результат интеллектуальной деятельности: Подвеска осевого редуктора локомотива

Подвеска осевого редуктора относится к транспортному машиностроению, а именно к устройству, фиксирующему осевой редуктор тягового привода локомотива в определенном положении и воспринимающему реактивное усилие осевого редуктора при передаче тяговой нагрузки.

Известны подвески осевого редуктора, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения.

Известна подвеска осевого редуктора, включающая осевой редуктор, связанный с рамой тележки с помощью направляющих и ползуна [1].

Недостатком подвески осевого редуктора, примененного на шахтном электровозе, является наличие изнашивающихся пар трения, что повышает расходы на обслуживание и ремонт.

Известна подвеска осевого редуктора, включающая осевой редуктор, который одной стороной опирается на ось, а другой связан с рамой тележки посредством набора резиновых элементов [2].

Недостатком подвески осевого редуктора, примененной на электропоезде ЭР2Р, является деформация резиновых элементов, что при реализации тягового усилия приводит к увеличению несоосности вала осевого редуктора и тягового электродвигателя и сокращению срока службы муфт, компенсирующих эту несоосность. Так, в ходе испытания резинокордной компенсирующей муфты было установлено, что наибольшее тепловыделение в муфте возникает при угле перекоса, вызванном несоосностью, и максимальной частоте вращения [3], что свидетельствует о максимальной интенсивности внутреннего трения в резине и кордных нитях, ведущего к их повреждению.

Известна подвеска осевого редуктора, содержащая осевой редуктор, который одной стороной опирается на ось, а другой связан с рамой тележки посредством вертикальной тяги с шарнирами на концах [4].

Данная подвеска, примененная на тепловозе 2ТЭ121 отечественных железных дорог, также имеет недостатки. При вертикальном перемещении колесной пары во время прохождения локомотивом неровностей пути корпус редуктора поворачивается вокруг шарнира тяги, соединенного с редуктором, что вызывает вертикальное смещение быстроходного вала редуктора относительно вала тягового электродвигателя.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрана подвеска осевого редуктора локомотива, содержащая осевой редуктор, который одной стороной опирается на ось колесной пары, а другой стороной связан с рамой тележки посредством вертикальной тяги с резинометаллическими шарнирами на концах, причем вертикальная тяга связана с рамой тележки через балансир с резинометаллическим шарниром, ось которого расположена над быстроходным валом редуктора, а другой конец балансира связан вертикальной тягой той же длины с концом редуктора, противоположным по отношению к быстроходному валу [5].

Недостаток прототипа заключается в том, что в нем ось балансира расположена над быстроходным валом редуктора, вследствие чего поперечная балка рамы тележки, с которой связан балансир, также должна находиться над быстроходным валом редуктора. Однако в существующих конструкциях тележек локомотивов поперечные балки не размещены над быстроходными валами редукторов, что вызвано, в частности, необходимостью размещения в этом месте тяговых электродвигателей, имеющих значительные габариты. Это препятствует применению подвески на ранее произведенных и эксплуатируемых локомотивах в порядке их модернизации.

Предлагаемая подвеска осевого редуктора не имеет недостатков известных подвесок.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1. изображен общий вид подвески, на фиг. 2 - схема работы подвески осевого редуктора.

Подвеска (фиг. 1) содержит осевой редуктор 1, который одной стороной опирается на ось колесной пары 2, а другой стороной связан с рамой тележки 3 посредством вертикальной тяги 4 с резинометаллическими шарнирами 5 на концах, причем вертикальная тяга 4 связана с рамой тележки 3 через балансир 6 с резинометаллическим шарниром с осью 7, а конец балансира 6 связан вертикальной тягой 8 с концом осевого редуктора 1, противоположным по отношению к быстроходному валу 9.

При этом резинометаллический шарнир с осью 7 расположен на конце балансира, ближнем к быстроходному валу 9, вертикальная тяга 4 связана с балансиром 6 через связанный шарниром 10 с рамой тележки 3 рычаг 11 и поводок 12 с шарнирами 5 на концах, расположенный вертикально над быстроходным валом 9, а отношение расстояния от шарнира 10 на рычаге 11 до места крепления вертикальной тяги 4 к рычагу 11 к расстоянию от шарнира 10 на рычаге 11 до места крепления поводка 12 к рычагу 11 равно отношению длины балансира 6 к расстоянию от места крепления к балансиру 6 поводка 12 до места крепления к балансиру 6 вертикальной тяги 8.

Предлагаемая подвеска работает следующим образом. При реализации локомотивом тягового усилия Р (фиг. 2) на корпусе подвески в месте соединения с вертикальной тягой 4 (точка D на схеме фиг. 2) возникает сила P₁, стремящаяся повернуть корпус редуктора вокруг оси колесной пары (точка В на схеме фиг. 2) в направлении, противоположном направлению вращения колесной пары. Сила P₁ передается тягой 4 через равноплечий рычаг 11 и поводок 12 на балансир 6 в точке, обозначенной точкой F на схеме фиг. 2, расположенной вертикально над быстроходным валом 9 (точка А на схеме фиг. 2), создавая момент, стремящийся повернуть балансир 6 вокруг точки G, расположенной над точкой D. Вследствие этого в точке Е балансира возникает сила P₂, воздействующая на вертикальную тягу 8 через шарнир 5 и направленная в сторону, противоположную силе P₁. Сила P₂ передается тягой 8 на осевой редуктор 1 в точке С, стремясь повернуть редуктор в ту же сторону, что и сила P_1. Поскольку точка В, соответствующая центру оси колесной пары 2, неподвижна вследствие того, что колесная пара в вертикальном направлении опирается на рельсы, а в горизонтальном ее перемещению препятствуют направляющие буксового узла, передающие тяговое усилие на тележку (на фиг. 2 не показаны), точка G, соответствующая шарниру 7, неподвижна, потому что шарнир 7 связывает балансир 6 с рамой тележки 3, а расстояния FE и ВС от концов тяги до шарнира 5 поводка 12 и оси колесной пары 2 не равны друг другу, редуктор 1, вертикальные тяги 4 и 8, балансир 6, двуплечий рычаг 11 и поводок 12 остаются неподвижными, а реакция, создаваемая на корпусе редуктора тяговым усилием, передается на раму тележки 3.

При вертикальном перемещении оси колесной пары относительно рамы тележки на величину Z (фиг. 2) точка С на осевом редукторе 1 и Е на балансире 6 перемещаются в ту же сторону, что и точка Z на оси колесной пары, на то же самое расстояние Z₁. Точка G на противоположном конце балансира 6 остается неподвижной, а точка F на балансире 6, находящаяся над быстроходным валом 9 (точка А на фиг. 2), перемещается в ту же сторону, что и точка В, на расстояние Z₂:

При этом точка Н на равноплечем рычаге 11, связанная с точкой F поводком 12, также перемещается в ту же сторону на расстояние Z₂, а точка М на равноплечем рычаге перемещается в противоположную сторону, поскольку середина рычага (точка L на фиг. 2) неподвижна и связана с рамой тележки 3, на расстояние Z₃:

,

поскольку

,

.

Соответственно, на расстояние Z₃ в направлении, противоположном перемещению Z₁, перемещается точка D в месте связи осевого редуктора 1 с вертикальной тягой 4. В случае, если точка А неподвижна, перемещение точки D составило бы

,

поскольку AD=GF, DC=GE,

.

Таким образом, условие неподвижности точки А выполняется, и быстроходный вал 9 не совершает вертикальных перемещений при вертикальных перемещениях оси 2.

Предлагаемое изобретение обеспечивает получение следующего технического результата. Предотвращение вертикального перемещения быстроходного вала редуктора при вертикальном перемещении колесной пары, вне зависимости от расположения боковин рамы тележки, приводит к снижению несоосности вала редуктора и тягового электродвигателя, повышению срока службы муфт, компенсирующих эту несоосность, и снижению затрат на ремонт локомотива.

Литература

1. Зюберкрюб М. Тяговые передачи локомотивов: Монография. Госжелдориздат, 1933, с. 61, фиг. 56.

2. Бирюков И.В., Беляев А.И., Рыбников Е.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. М., Транспорт, 1986, с. 86-87, рис. 4.17.

3. Власов В.И., Богопольский Б.М., Соколенко Ю.И., Студенцов О.М. Резинокордная муфта тягового привода тепловоза 2ТЭ121. Результаты испытаний тепловоза 2ТЭ121. Тр. ВНИТИ, вып. 62, Коломна, 1985 г., с. 134.

4. 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.

5. Патент РФ на полезную модель №157035, МПК B61C 9/48, B61C 9/50, опубл. 20.11.2015, Бюл. №32.