Тяговые передачи подвижного состава

Типы тяговых передач

Тяговая передача предназначена для канализации потока мощности от вала тягового двигателя к колесной паре. Это сложный механический узел, входящий в состав тягового привода локомотива и состоящий из одного или нескольких, последовательно соединенных, передаточных механизмов (валы, муфты, редукторы) [ ].

Конструкция тяговой передачи во многом является определяющей с точки зрения уровня воздействия колес на путь с одной стороны, а с другой стороны динамических сил и моментов на тяговый двигатель – и далее на систему электромеханического преобразования энергии. Поэтому основные требования, предъявляемые к тяговым передачам можно сформулировать следующим образом:

- высокая степень эксплуатационной готовности;

- низкий уровень динамических моментов в передаточном механизме;

- минимально возможная неподрессоренная масса;

- минимум затрат на обслуживание и ремонт.

Тяговые приводы классифицируются в зависимости от степени подрессоривания тягового двигателя, т.е. различаются устройством тяговой передачи. Различают следующие типы (классы) тяговых приводов:

- привод с опорно-осевым подвешиванием тягового двигателя и редуктора (привод первого класса);

- привод с опорно-рамным подвешиванием тягового двигателя и опорно-осевым тяговым редуктором (привод второго класса);

- привод с опорно-рамным подвешиванием тягового двигателя и редуктора (привод третьего класса).

В приводе первого класса тяговый двигатель расположен параллельно оси колесной пары и с одной стороны жестко опирается на ее ось через два моторно-осевых подшипника. С другой стороны тяговый двигатель опорными выступами через пружинную подвеску или резиновые амортизаторы подвешивается к раме тележки. Ведущая шестерня тягового редуктора устанавливается на консоли вала якоря тягового двигателя или выполняется заодно с ним (рис.5.1, а). В зацепление с шестерней входит зубчатое колесо, жестко установленное на оси колесной пары. На электровозах, ввиду большей осевой мощности, привод выполняется с использованием двухстороннего тягового редуктора (рис.5.1, б).

Преимущества тягового привода первого класса:

- легкость изготовления, монтажа и обслуживания;

- низкие затраты на производство и жизненный цикл;

- ремонтопригодность;

- способность обеспечения максимального передаточного отношения, что особенно важно для грузового подвижного состава.

Рис. 5.1. Тяговый привод первого класса: а) с односторонним тяговым редуктором; б) с двухсторонним тяговым редуктором:1 – тяговый двигатель; 2 – вал ротора; 3 – шестерня редуктора; 4 – зубчатое колесо; 5 – корпус редуктора; 6 – моторно-осевые подшипники; 7 – ось колесной пары.

В качестве недостатков такого привода отмечаются:

- большая неподрессоренная масса, вызывающая повышенное динамическое воздействие на путь;

- высокий уровень динамического воздействия на тяговый двигатель и редуктор;

- использование моторно-осевых подшипников скольжения, неравномерный износ которых приводит к нарушению зацепления зубчатой передачи и преждевременному выходу ее из строя.

Перечисленные достоинства и недостатки обусловили применение приводов первого класса на грузовых и универсальных локомотивах с конструкционной скоростью до 120км/ч.

В приводе второго класса тяговый двигатель установлен на раме тележки. Тяговый редуктор жестко установлен на оси колесной пары и соединен с рамой тележки реактивной тягой. Конструкции тягового привода второго класса отличаются в основном типом передаточного механизма соединяющего вал тягового двигателя. Основными типами являются:

- муфта установленная между тяговым двигателем и редуктором – муфта поперечной компенсации (рис. 5.2, а);

- торсионный вал, проходящий внутри полого вала ротора тягового двигателя – муфта продольной компенсации. (рис.5.2, б).

По сравнению с приводом первого класса, привод второго класса обладает рядом преимуществ, таких как:

- сниженная (за счет установки тягового двигателя на раме тележки) неподрессоренная масса;

- установка тягового двигателя на раме тележки изолирует его от ударов и вибрации со стороны пути;

- жесткий корпус редуктора, обеспечивает работу зубчатой передачи без перекосов с постоянством межосевого расстояния.

Недостатками привода второго класса являются:

- наличие высоконагруженных узлов трения и шарниров в передаточных механизмах;

- высокий уровень динамических моментов в передаче, вследствие несовершенства ее кинематической схемы;

- наличие жестких габаритных ограничений;

- наличие несущего корпуса редуктора, передающего реактивный момент на раму тележки.

Рис.5.2. Тяговый привод второго класса: а) с муфтой установленной между тяговым двигателем и редуктором; б) с торсионом, проходящим через полый вал ротора: 1 – тяговый двигатель; 2 – вал ротора тягового двигателя;

3 – торсион; 4 – муфта; 5 – шестерня редуктора; 6 – зубчатое колесо;

7 – корпус редуктора; 8 – ось колесной пары.

Привод второго класса применяется на пассажирском тяговом и моторвагонном подвижном составе, предназначенном для движения со скоростями до 180…200 км/ч.

В приводе третьего класса тяговый двигатель и редуктор установлены на раме тележки. При этом зубчатое колесо редуктора соединяется с колесной парой через шарнирно-поводковые тяговые муфты и полый карданный вал, охватывающий ось колесной пары.

Наиболее распространены следующие устройства приводов третьего класса:

- привод с раздельно установленным двигателем и редуктором (рис.5.3, а). Здесь шестерня редуктора установлена на консоли вала ротора, а зубчатое колесо на цапфе корпуса тягового двигателя. Передача момента на колесную пару осуществляется полым валом с шарнирно-поводковыми муфтами;

- привод с интегрированным моторно-редукторным блоком (рис.5.3, б). В таком устройстве зубчатое колесо установлено на подшипниках расположенных в корпусе редуктора, шестерня редуктора выполнена заодно с валом тягового двигателя, который одним концом опирается на подшипник в корпусе редуктора, а другим на подшипник в противоположном подшипниковом щите. При этом тяговый двигатель и редуктор интегрируются в единый моторно-редукторный блок. Передача момента осуществляется аналогично предыдущему варианту.

Рис.5.3. Тяговый привод третьего класса: а) с раздельно установленным двигателем и редуктором, б) с интегрированным моторно-редукторным блоком: 1 – ТЭД; 2 – вал ротора ТЭД; 3 – шестерня редуктора; 4 – зубчатое колесо;

5 – корпус редуктора; 6 – шарнирно- поводковая муфта;

7 – полый вал; 8 – ось колесной пары.

Преимущества привода третьего класса:

- низкая неподрессоренная масса, определяемая в основном массой колесной пары и элементов трансмиссии, обуславливающая минимальное динамическое воздействие на путь;

- низкие динамические нагрузки на элементы привода.

Недостатки:

- сложность конструкции;

- жесткие габаритные ограничения, в частности по приближению к верхнему строению пути;

- увеличенная централь привода приводит к уменьшению реализуемого передаточного отношения редуктора;

- расходы на производство, обслуживание и ремонт.

Привод третьего класса применяется на подвижном составе в движении со скоростями до 300км/ч.