Конструкция опорно-рамного подвешивания тягового двигателя.

Приводы II класса с компенсирующими связями, расположенными на стороне меньшего крутящего момента. В приводах этой группы компенсирующий элемент — кардан, расположенный между валом якоря и шестерней редуктора. Конструкции могут быть в основном двух видов: с коротким жестким карданом, соединяющим хвостовик якоря двигателя с ведущей шестерней тягового редуктора, и с длинным карданным или торсионным валом, проходящим через полый вал якоря. Применение короткого кардана возможно при небольших размерах тягового двигателя, так как вал занимает много места между колесами движущей колесной пары. Для уменьшения размеров привода по ширине вместо карданов используют кулачковые зубчатые или эластичные резинокордные муфты. Такие муфты применяют в электроподвижном составе.

Тяговый привод с карданным валом, проходящим через полый вал якоря, применен на тепловозе 2ТЭ121 и электровозе ЭП10 (рис. 3.15). В этой передаче крутящий момент от полого вала 13 якоря передается через напрессованный на хвостовик якоря фланец 14 и зубчатую муфту 15. От зубчатой муфты крутящий момент через карданный вал 12 и фланец 11 передается на два резинокордных диска 9, которые с одной стороны крепят металлическими кольцами 8 к фланцу кардана, а с другой — кольцами 10 к диску вала 6. На вал напрессована шестерня 7, которая двумя роликовыми подшипниками установлена в корпусе тягового редуктора 2. В зацепление с шестерней 7 входит упругое зубчатое колесо 5, напрессованное на ось колесной пары 16. По конструкции это колесо выполнено таким же, как и у тепловоза 2ТЭ116 (см. рис. 3.13, а). Передаточное число зацепления и = 4,32, модуль т = 10 мм.

Тяговый редуктор 2 — силовой. Он состоит из двух половин с разъемом по оси колесной пары. Нижняя половина образует картер редуктора. Одним концом редуктор через два роликовых и один шариковый подшипники опирается на ступицу зубчатого колеса, а другим упруго через реактивную тягу 4 — на раму тележки. Тяговый двигатель 3 крепят к раме тележки кронштейном 1 и приливом на корпусе.

Зубчатая муфта, карданный вал и резинокордные диски передачи компенсируют относительные вертикальные и продольные перемещения тягового двигателя и колесной пары. Однако у этих элементов повышенная жесткость на кручение, поэтому в приводе предусмотрено применение упругого зубчатого колеса. Привод колесной пары тепловоза 2ТЭ121 рассчитан на реализацию длительного усилия до 50 кН.

В схеме рис. 3.1, г торсионный вал, проходящий через полый якорь, с одной стороны связан упруго через резиновые элементы с якорем, а с другой стороны — через шарнирное устройство, размещенное внутри полой шестерни, с самой шестерней. Такая конструкция увеличивает пространство для размещения тягового двигателя.

 

 

 

Приводы III класса с компенсирующими элементами, расположенными на стороне большего крутящего момента. Опорно-рамный привод такой конструкции впервые применен на тепловозе ТЭП60 (см. рис. 3.1, д). Полый вал вращается в подшипниках скольжения, расположенных в корпусе тягового электродвигателя. Корпус двигателя опирается на раму тележки в трех точках. Перемещения рамы тележки относительно оси колесной пары обусловлены зазором между валом и осью, равным при статическом положении локомотива 35 мм. Корпус редуктора прикреплен к тяговому электродвигателю. Подрессоривание тягового редуктора создает дополнительные габаритные ограничения. Вследствие увеличения клиренса (высота положения нижней точки редуктора над головкой рельса) до 180 мм необходимо уменьшать диаметр зубчатого колеса примерно на 30 мм по сравнению с его диаметром в приводах I и II классов. Это приводит к уменьшению передаточного числа редуктора, что весьма существенно для грузовых локомотивов.

Крутящий момент от полого вала колесной паре передается через шарнирно-поводковые эластичные муфты, расположенные с наружной стороны колесных центров. Такая конструкция шарнирно-рычажной муфты допускает вертикальные перемещения оси колесной пары относительно рамы тележки не более 35 мм.

Дальнейшим развитием опорно-рамного привода с шарнирнорычажными муфтами является конструкция, примененная на тепловозе ТЭП70 (см. рис. 3.1, в). Для такого колесно-моторного блока (рис. 3.16) характерна передача крутящего момента через полый карданный вал 3 с шарнирно-рычажными центрирующими муфтами 1, 8 и использование подшипников качения в опоре ведомого зубчатого колеса тягового редуктора.

Венец 6 ведомого зубчатого колеса шестнадцатью призонными болтами соединен со ступицей 7. Ступицу через подшипниковый узел устанавливают на опоре 5, которую шестью болтами М42 жестко крепят к остову двигателя. Ступица четырьмя звездообразно расположенными вилками соединяется с полым валом через поводки шарнирно-рычажной муфты. Поводки через резинометаллические шарниры и валики муфты 8 соединяются с четырьмя расположенными звездообразно кронштейнами полого вала 3. Вторая муфта 1, вынесенная за диск колеса, подобна по конструкции первой. Поводки этой муфты соединяются через резинометаллические шарниры с пальцами 2 кронштейнов полого вала и пальцы, запрессованные в колесные центры. Опора 5 — отливка ответственного назначения из стали марки 25Л, а ступица 7 — отливка особо ответственного назначения из той же стали. С целью снижения массы и упрощения конструкции подвешивания тягового двигателя опора выполнена заодно вместе с рычагом крепления корпуса двигателя к раме тележки.

Подшипниковый узел опоры состоит из двух роликоподшипников 2002872 с короткими цилиндрическими роликами размерами 360 х 440 х 48 и одного радиального шарикового подшипника размером 360 х 440 х 38. Шариковый подшипник разгружен от радиальной и воспринимает только осевую нагрузку. Внутренний диаметр подшипника определен из условия обеспечения вертикального перемещения оси колесной пары 40 мм, наименьшего зазора между полым валом и опорой 10 мм и прочности этих элементов. Для защиты подшипникового узла от попадания осерненной смазки из кожуха тягового редуктора применено двухступенчатое лабиринтное уплотнение со стороны электродвигателя.

Масса конструкции колесно-моторного блока тепловоза ТЭП70 на 500 кг меньше массы такого же блока тепловоза ТЭП60. Это достигнуто использованием короткой опоры, выполненной как одно целое с рычагом крепления корпуса двигателя, и отсутствием в приводе плавающих рамок. В дальнейшем этот привод был применен как унифицированный для тепловоза ТЭП80.

 

 

§3.3. Выбор основных параметров и расчет прочности элементов тягового привода с электродвигателем.

Передаточное число тягового редуктора определяют после выбора тягового двигателя и диаметра движущих колес. Передаточное число и находят из условия обеспечения заданной скорости движения локомотива на расчетном подъеме:

(3.1)

где w_р — угловая скорость якоря тягового электродвигателя при расчетном режиме работы, рад/с; D_к — диаметр колеса, м; υ_p— скорость движения, км/ч.

Выбранным передаточным числом обеспечивается достижение локомотивом скорости, не меньше конструкционной, при наибольшей угловой скорости якоря тягового двигателя w_mах, т.е. соответствие неравенству

(3.2)