ТЯГОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ И ПОДВЕШИВАНИЕ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Создать устройство (конструкцию), надежно и просто передающее вращающий момент от вала двигателя к оси колесной пары, непросто. Основная трудность заключается в том, что передаточный механизм должен связать колесную пару с тяговым двигателем, закрепленным полностью или частично на надрессорном строении, которое при движении электровоза совершает колебания относительно колесных пар. Впервые такая передача была разработана для трамваев, вследствие чего и получила название трамвайной подвески, или, как ее теперь называют, опорно-осевой. Принцип такой передачи использован и на отечественных электровозах.

Рис. 114. Траверсное опорно-осевое подвешивание тягового двигателя

При опорно-осевом подвешивании (рис. 114, а) двигатель опирается на ось колесной пары моторно-осевыми подшипниками, основание которых отлито как одно целое с остовом. Подшипники снаружи закрывают шапками. С противоположной стороны остова двигателя имеются выступы (носики), которыми двигатель опирается на подвижные балочки, размещаемые между выступами поперечных креплений рам тележки (рис. 114, б). Между балочками находятся предварительно сжатые пружины. Это устройство называется траверсой. Если остов двигателя опускается, то его выступ перемещает верхнюю балочку траверсы вниз по направляющим, и пружины, сжимаясь, стремятся вернуть двигатель в первоначальное положение. При перемещении двигателя вверх поднимается нижняя балочка и снова пружины стремятся возвратить двигатель в исходное положение.
Несколько по-иному осуществлено опорно-осевое подвешивание тяговых двигателей на восьмиосных электровозах некоторых новых серий (рис. 115).

Рис. 115. Маятниковое опорно-осевое подвешивание тягового двигателя

Здесь пружинная подвеска (см. рис. 114, б) заменена тягой, закрепленной шарнирно на брусе рамы тележки. На тяге имеются два резиновых блока с двумя металлическими шайбами.
Между резиновыми блоками находится горизонтальная плоскость кронштейна, который наклонной плоскостью крепится к остову тягового двигателя. Резиновые блоки, как и пружинная подвеска, смягчают удары, приходящиеся на тяговый двигатель вследствие неровности пути при трогании с места, и компенсируют изменение взаимного положения двигателя и рамы тележки в процессе движения электровоза.
Опорно-осевое подвешивание обеспечивает неизменность расстояния между центрами вала двигателя и оси колесной пары. Это расстояние называют централью Ц ( см. рис. 114, а). При передаче вращения от вала двигателя к колесной паре с помощью зубчатого редуктора благодаря неизменности централи создаются условия, обеспечивающие правильное зацепление зубчатых колес. Передача работает плавно, что обеспечивает долговечность зубчатых колес.
Применение зубчатой передачи позволяет использовать тяговые двигатели с высокой частотой вращения якоря. Редуктор состоит из малого зубчатого колеса (шестерни), укрепленного на валу тягового двигателя, и большого зубчатого колеса, насаженного на ось колесной пары. Соотношение количества зубьев большого и малого колес называют передаточным числом. На пассажирских электровозах, имеющих высокую скорость движения, устанавливают редукторы с меньшим передаточным числом. На грузовых электровозах, которые должны развивать значительную силу тяги, применяют редукторы с большим передаточным числом.
При опорно-осевом подвешивании перемещение надрессорного строения относительно колесных пар неопасно, так как шестерня может перекатываться вверх или вниз по большому зубчатому колесу, не нарушая зацепления.
На электровозах чаще применяют не одностороннюю, а двухстороннюю передачу, т. е. ставят редукторы с обеих сторон вала тягового двигателя. Это облегчает условия работы зубчатых колес, передающих большие усилия.
Однако при неправильной сборке одна зубчатая передача может нагружаться больше, а другая меньше, что вызовет ее усиленный износ. Чтобы этого не произошло, на электровозах ВЛ19, ВЛ22, ВЛ22м и первых электровозах ВЛ8 применяли упругую зубчатую передачу: зубчатый венец большого колеса соединяли с его центром пакетами пружин (рис. 116). В результате венец мог упруго смещаться относительно центра, а значит, смягчались удары, воспринимаемые передачей.

Рис. 116. Упругая зубчатая передача

Упругая зубчатая передача довольно сложна, ее трудно ремонтировать. Поэтому на электровозах ВЛ23, ВЛ60 и восьмиосных используют косозубое зацепление. В таком зацеплении у зубчатых колес, расположенных с противоположных сторон тягового двигателя, зубья наклонены в разные стороны. Рабочая поверхность зубьев в косозубой передаче больше, чем в прямозубой, а зацепление — более плавное. С увеличением нагрузки на одну пару зубчатых колес появляется усилие, действующее вдоль оси якоря. Якорь несколько перемещается, и нагрузка на оба редуктора выравнивается.
Редукторы электровозов закрывают кожухами, прикрепленными к остову тяговых двигателей. Их заливают смазкой, в результате чего увеличивается срок службы зубчатых колес и уменьшаются потери энергии в них. Кожух предотвращает попадание в зубчатые колеса песка и пыли, способствующих усилению их износа.
Смазывают также и моторно-осевые подшипники. Смазка поступает под давлением из резервуара через шланг с наконечником (рис. 117). Его вставляют в конусное отверстие смазочного устройства, обеспечивающего постоянный уровень масла в нижней камере. Ось колесной пары, вращаясь, захватывает смазку через окно вкладыша из промасленной шерстяной набивки.

Рис. 117. Устройство для смазывания моторно-осевых подшипников с постоянным уровнем смазки

Опорно-осевое подвешивание тягового двигателя имеет много недостатков. Наиболее существенный из них заключается в том, что примерно половина веса тягового двигателя передается непосредственно на колесную пару. В результате усиливаются жесткие удары колесной пары о рельсы при прохождении ею стыков и других неровностей пути, при входе электровозов в кривую. Это расстраивает путь и вызывает сильную вибрацию двигателя, особенно при скоростях движения более 100 км/ч.
Созданы передачи, позволяющие полностью передавать вес двигателя на надрессорное строение. Такое подвешивание двигателя называют рамным.
Поскольку тяговый двигатель полностью подрессорен, а колесная пара неподрессорена, он не может быть непосредственно связан с ней зубчатой передачей. В этом случае связь тягового двигателя с колесной парой осуществляется с помощью полого вала двигателя, карданной (торсионной) передачи или шарнирных муфт.
На электровозах, эксплуатируемых в Советском Союзе, передача с полым валом тяговых двигателей и карданным валом применена на электровозах серий ЧС, используемых в пассажирском движении.

Рис. 118. Рамное подвешивание тягового двигателя

Тяговый двигатель в этом случае крепят к балкам рамы тележки (рис. 118), а внутри полого вала якоря проходит карданный вал. Имеется, как и при опорно-осевом подвешивании, зубчатый редуктор, но односторонний. Большое колесо редуктора укреплено на оси колесной пары, а малое связано с валом двигателя шарнирно. Вал двигателя вращается в подшипниках, установленных в кожухе, закрывающем также и большое зубчатое колесо. Кожух упруго подвешивается к раме тележки. Карданный вал с одной стороны шарнирной муфтой связан с полым валом двигателя, с другой — также шарнирной муфтой с валом шестерни. Внутренний диаметр полого вала должен быть таким, чтобы при наибольших прогибах рессор карданный вал не касался внутренней поверхности полого вала.
Шарнирные муфты являются наиболее сложным узлом передачи, они должны позволять карданному валу перемещаться в вертикальном и аксиальном (вдоль продольной оси) направлениях. Применяются шарнирные муфты различной конструкции.
Для улучшения противобоксовочных свойств можно применить мономоторный привод, т. е. групповой привод, при котором оси двух- или трехосной тележки приводятся во вращение одним двигателем при двухступенчатом редукторе. Однако в этом случае усложняется редуктор, значительно увеличивается его неподрессоренная масса, усложняется уход в эксплуатации и ремонт. Поэтому на электровозах такой привод не применяется.

ТЕМА 7.4 УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ ПОДВЕСКИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ80

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДВЕШИВАНИЯ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

1.1 Виды подвешивания тяговых электродвигателей

На грузовых электровозах, конструкционная скорость которых 100—110 км/ч, обычно применяют опорно-осевое подвешивание двигателей, при ко­тором двигатель одной стороной через моторно-осевые подшипники жестко опирается на ось колесной пары, а другой упруго связан с рамой тележки. При опорно-осевом подвешивании вращающий момент на колесную пару передается через тяговую зубчатую пере­дачу, состоящую из шестерни, насаженной непосредственно на вал тягового двигателя, и зубчатого колеса, находящегося на колесной паре. На грузовых электровозах обычно применяют двусторонние передачи, т. е. шестерни насаживают на оба конца вала двигателя. Недостаток опорно-осевого подвешивания заключается в том, что удары, воспринимаемые колесной парой, жестко передаются на двигатель через моторно-осевые подшипники и зубчатое зацепле­ние; кроме того, так как часть массы двигателя (примерно полови­на) передается жестко на колесную пару, то значительно увеличи­ваются масса неподрессоренных частей и динамические нагрузки на путь. Однако опорно-осевое подвешивание получило широкое распространение вследствие простой конструкции тяговой передачи.
На пассажирских электровозах, конструкционные скорости ко­торых 120 км/ч и выше, используют рамное подвешивание двига­телей, при котором двигатель жестко крепят к раме тележки, т. е. он является полностью подрессоренным. Тяговая передача при рам­ном подвешивании двигателя состоит из зубчатой передачи и ме­ханизма, воспринимающего относительный перемещения между двигателем и колесной парой. Тяговые передачи пассажирских электровозов односторонние.
При односторонней передаче ось колесной пары подвергается действию крутящего момента; при двусторонней — средняя часть оси практически разгружена от передачи вращающего момента. Однако для равномерного распределения вращающего момента двигателя при двусторонней передаче необходимо принимать спе­циальные меры; применять упругие передачи или передачи с косым зубом. Выравнивание нагрузок при косозубых передачах, имеющих разнонаправленный скос зубьев, происходит следующим образом. Если сначала в зацеплении находится передача с одной стороны двигателя, то появляется горизонтальная сила, которая сдвигает тяговый двигатель в сторону до вступления в зацепление передачи другой стороны. Это поперечное перемещение двигателя продол­жается до тех пор, пока горизонтальные силы обеих сторон не ста­нут равными, т. е. пока не наступит выравнивания передаваемых вращающих моментов каждой стороны.

1.2 Устройство опорно-осевого подвешивания ВЛ80

На электровозах ВЛ80 используется опорно-осевое подвешивание тяговых электродвигателей, т.е. каждый ТЭД одной стороной опира­ется через два моторно-осевых подшипника на ось колесной пары, а другой стороной подвешен к раме тележки через резиновые шайбы.
Моторно-осевые подшипники (рис. 1) — служат для опоры ТЭД на ось колесной пары и выполнены с постоянным уровнем смазки. Для МОП на остове ТЭД отлиты два кронштейна, к которым четырьмя болтами крепятся шапки МОП, отлитые из стали. Внутренняя поверхность крон­штейнов и шапок растачивается под установку вкладышей МОП.
Вкладыши МОП состоят из двух половин, в виде полуцилиндров с буртами, отлитых из латуни марки ЛКС80-3-3, причем наружный вкла­дыш имеет окно для подачи смазки. Для фиксации вкладышей от пере­мещения в осевом направлении с одной стороны они имеют бурты, а для предотвращения их проворота в кронштейне ТЭД установлена шпонка на стыке между половинами вкладышей. Внутренняя поверх­ность вкладышей заливается слоем баббита Б16. Баббит внутри вкла­дышей растачивается по диаметру шейки оси колесной пары с зазором 0,25- 0,5 мм, затем баббит вкладышей пришабривается по шейке оси колесной пары (0 205,45+0’09 мм). Для обеспечения регулиров­ки натяга посадки вкладышей в моторно-осевых подшипниках между их шапками и остовом ТЭД установлены стальные про­кладки толщиной 0,35 мм, которые по мере износа наружного ди­аметра вкладышей снимают.

Рисунок 1 — Моторно-осевой под­шипник:

1 — шпонка; 2 — внут­ренний вкладыш; 3 — наружный вкладыш; 4 — регулировочные прокладки; 5 — отверстие для закладки кос; 6 — камера-резерву­ар; 7 — масломерный щуп; 8 — трубка-ниппель; 9 — трубка для заправки подшипника маслом; 10 — камера постоянного уров­ня смазки; 11 — шапка МОП; 12, 14 — пробки; 13 — камера для кос; 75 — болт для крепле­ния шапки МОП к остову ТЭД; 16 — остов ТЭД; 17 — ось колес­ной пары; д — конусное отвер­стие для вставки заправочного шланга; А,Б — контрольные ри­ски уровня масла (минимальный уровень 30 мм)

Рисунок 2 – Вкладыши МОП (без баббитовой заливки)

Шапка МОП отлита из стали Ст25Л1, и крепится к остову ТЭД при помощи замка и четырех болтов М36х2. В качестве смаз­ки используется масло индустриальное И-40, или масло осевое в количестве 4,8 кг в одну шапку. Добавление смазки осуществляется на ТО-2 через каждые 6 суток.
Для смазки оси и вкладышей моторно-осевых подшипников шапки имеют внутри три камеры: камеру для кос, камеру постоянного уровня смазки и камеру-резервуар для хранения смазки.
В камеру для кос сверху через отверстие с крышкой закладываются три косы, сплетенные из шерстяных нитей длинной 800 мм, пропитан­ные в течение суток в смазке и сложенные вдвое на деревянную ло­патку. Эти косы через окно в наружном вкладыше моторно-осевого подшипника соприкасаются с осью колесной пары.
При заправке наконечник шланга входит в заправочное отвер­стие д и смазка под давлением (около 3 кгс/см2) поступает в камеру-резервуар, а через верх ниппеля (трубочки) поступает также в камеру постоянного уровня, заполняя ее до тех пор, пока уровень смазки в ней не перекроет внизу отверстие ниппеля. Таким образом в камере постоянного уровня все время будет поддерживаться атмосферное дав­ление (путем сообщения этой камеры с атмосферой через отверстие в заправочной трубке 9), а сверху в камере-резервуаре будет разряже­ние. В результате разности давлений будет отсутствовать перетека­ние смазки из камеры-резервуара в камеру постоянного уровня через заправочное отверстие до тех пор, пока уровень смазки в камере по­стоянного уровня не понизится ниже отверстия ниппеля.
Масло из камеры постоянного уровня через косы и вырез во вкла­дыше подается к оси колесной пары. При вращении оси оно захваты­вается из промасленных кос и покрывает всю рабочую поверхность баббитовой заливки. Высота уровня масла в камере постоянного уров­ня зависит от высоты ниппеля, соединяющего ее с камерой-резервуа­ром. При движении электровоза уровень масла в камере постоянного уровня будет понижаться вследствие расхода его на смазывание. Как только уровень масла в камере постоянного уровня станет ниже кон­ца ниппеля, то воздух, находящийся в этой камере, через ниппель нач­нет поступать вверх в камеру-резервуар, в результате чего часть смаз­ки из камеры-резервуара через нижнее заправочное отверстие д будет перетекать в камеру постоянного уровня для смазки шерстяных кос; это перетекание будет происходить до тех пор, пока не закроется смаз­кой нижнее отверстие ниппеля на высоте 50-5-60 мм. Таким образом, уровень смазки в камере постоянного уровня будет постоянным.
Подвеска ТЭД к раме тележки (рис. 3) — выполнена следую­щим образом:

• с одной стороны к остову ТЭД шестью болтами М42 прикреплен крон­штейн с отверстием, отлитый из стали 12ГТЛ, с ребрами для жесткости, шесть болтов, крепящих этот кронштейн попарно, стопорят пластиной;
• в средней части к шкворневому брусу рамы тележки снизу прива­рен цилиндр (коробка шаровой связи), с боков которого отлито по два кронштейна для крепления двух ТЭД. К этим двум кронштей­нам валиком 0 70 мм прикреплена подвеска, откованная из стали 45 в виде болта с верхней головкой и отверстием под валик.

Рисунок 3 — Подвешивание тягового двигателя:
1 — ось колесной пары; 2 — остов тягового двигателя; 3 — кронштейн остова ТЭД; 4 — гайка (М60); 5 — стальная шайба; 6 — резиновые шайбы; 7 — подвеска; 8 — валик подве­ски; 9 — коробка шаровой связи шкворня; 10 — предохранительный крон­штейн; 11 — кожух зубчатой передачи; 12 — шестерня ТЭД; 13 — зубчатое колесо

Рисунок 4 – Вид подвески ТЭД к раме

При сборке тележки на кронштейн остова ТЭД сверху в гнездо устанавливают резиновую и стальную шайбу. Затем с помощью крана или домкрата ТЭД поворачивается вверх на оси колесной пары на моторно-осевых подшипниках. При этом подвеска прохо­дит через отверстия в верхней стальной и резиновой шайбах и в кронштейне. Затем снизу в гнездо кронштейна устанавливается нижняя резиновая и стальная шайбы, и на резьбу на конце подвески накручивается корончатая гайка М60 со шплинтом. При этом с помощью крана или домкрата обе резиновые шайбы сжимаются на 26 мм (в сумме) с усилием 3 тс. Таким образом, половина веса ТЭД (2,2 т) передается на кронштейн, через нижнюю резиновую—на сталь­ную шайбу, затем на гайку и через резьбу М60 на подвеску и далее через валик на два кронштейна шкворневого бруса рамы тележки. От выпадания валик подвески стопорится двумя планками с торцов.
На случай обрыва подвески на остове ТЭД сверху отлиты два предохранительных кронштейна. К каждому из них двумя болта­ми крепятся угольники, которые с зазором 30+40 мм находятся над шкворневым брусом рамы тележки.

Фрагмент работы с оформлением в формате PDF можно посмотреть ЗДЕСЬ

Вместе с работой мы вышлем вам чертеж на формате А1, выполненных в программе Компас. Вот скан чертежа: