Упругое самоустанавливающееся зубчатое колесо тяговой передачи локомотива

 

Использование: железнодорожный транспорт, устройства тяговой передачи локомотива . Сущность изобретения: во время трогания и разгона на упругое зубчатое колесо действуют максимальные крутящие моменты . При этом упругие элементы имеют наибольшую деформацию, AI 0. С увеличением скорости движения в определенный момент времени величина деформации упругих элементов становится меньше величины Дт . Часть элементов, расположенных в овальных пазах зубчатого венца, отключается , а взаимодействуют лишь элементы, расположенные в круглых пазах зубчатого венца. При определенном изменении скорости в тяговом режиме и при действии интенсивных динамических нагрузок расположенные в овальных пазах упругие элементы мягко включаются в работу. 1 з.п, ф-лы, 7 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 61 С 9/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.—

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809545/11 (22) 02.04.90 (46) 15.05.92. Бюл. № 18 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Ю.В.Емельянов, В.А,Калько, А.И,Беляев и П.M,Øåâ÷åíêo

- (53) 621.333.2(088.8) (56) Кузьмич В.Д. и др. Тепловозы. Основы теории и конструкции. М.: Транспорт, 1982, с. 261.

Бирюков И,B., Беляев А.И., Рыбников

Е,К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. M.: Транспорт, 1986, с. 54-59.

Емельянов Ю.В., Родова Л.И., Шаров

В,Д, Перспективный тяговый привод тепловозов. — Железнодорожный транспорт, 1988, ¹ 12. с, 40-42. (54) УПРУГОЕ САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕЕСЯ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции тяговых зубчатых передач локомотивов, Для привода колесных пар тепловозов используется одноступенчатая понижающая прямозубая передача. Зубчатое колесо этой передачи расположено на оси колесной пары, а шестерня — на валу тягового электродвигателя. Применяются цельнометаллические или упругие самоустанавливающиеся зубчатые колеса (УСЗК).

В эксплуатации обнаружены конструктивные недостатки серийных УСЗК, снижающие эффект введения упругой связи

„„Я2„„1733300 Al (57) Использование: железнодорожный транспорт, устройства тяговой передачи локомотива, Сущность изобретения: во время трогания и разгона на упругое зубчатое колесо действуют максимальные крутящие моменты. При этом упругие элементы имеют наибольшую деформацию, Ь1 = О, С увеличением скорости движения в определенный момент времени величина деформации упругих элементов становится меньше величины Й . Часть элементов, расположенных в овальных пазах зубчатого венца, отключается, а.взаимодействуют лишь элементы, расположенные в круглых пазах зубчатого венца. При определенном изменении скорости в тяговом режиме и при действии интенсивных динамических нагрузок расположенные в овальных пазах упругие элементы "мягко" включаются в работу. 1 з.п, ф-лы, 7 ил. между колесной парой и электродвигателем.

Наиболее близким к предлагаемому является усовершенствованное УСЗК(УУСЗК), в котором использованы упругие элементы (УЭ) с более массивными резиновыми амортизаторами по сравнению с серийными

УСЗК без наружной металлической арматуры, что позволяет повысить срок службы УЭ до заводского ремонта тепловоза, устранить износ отверстий во фланцах и в зубчатом венце. Выполнение фланцев без приклепанных к ним ограничительных колец (удерживающих в осевом направлении

1733300

УЭ в УСЗК) и отказ от роликов в узле опоры зубчатого венца на ступицу понижают сложность конструкции УСЗК и обеспечивают повышение его надежности и технологичности, Однако анализ конструкции УУСЗК и опыт их эксплуатационных испытаний показали, что УУСЗК также не лишен недостатков и может быть модернизирован.

Исследования показали, что характеристика жесткости УСЗК должна быть существенно нелинейной. При трогании и разгоне локомотива (до 20 км/ч) в приводе колесных пар действуют максимальные тяговые нагрузки и сравнительно небольшие динамические добавки, При таком режиме работы тангенциальная жесткость УСЗК должна оыть более высокой. Это уменьшает деформацию амортизаторов УЭ, обеспечивая их необходимый ресурс, и практически не ухудшает динамические качества УСЗК. При дальнейшем повышении скорости движения вращающий момент электродвигателя уменьшается, а динамические силы в тяговом приводе становятся более интенсивными, поэтому тангенциальная жесткость

УСЗК должна быть по возможности минимальной, В конструкциях УСЗК этс обеспечивается благодаря использованию УЭ двух типов: более гибких с тремя резиновыми блоками — "тройных" УЭ 1; более жестких с двумя резиновыми блоками — "двойных" УЭ

2 (фиг. 1).

"Тройные" УЭ установлены в отверстиях фланцев 3 и зубчатого венца 4 без зазора и поэтому воспринимают нагрузки и участвуют в формировании характеристики жесткости УСЗК при всех режимах работы локомотива (фиг. 2, область I, II).

"Двойные" УЭ выполнены так, что между их металлическими валиками 5 и зубчатым венцом имеется определенный зазор

А>. Благодаря величине зазора h< "двойные" УЭ включаются в работу только после того, как суммарная величина деформации блоков "тройных" УЭ станет равной А>. Т,е. при трогании и разгоне тепловоза нагрузки воспринимают УЭ обоих типов, обеспечивая II область характеристики жесткости

УСЗК. На более высоких скоростях движения усилия передаются только "тройными"

УЭ, обеспечивая более эластич:-ую часть (область I) характеристики жесткости УСЗК.

Переход из одной области характеристики жесткости УСЗК в другую связан с ударным взаимодействием металлических валиков "двойных" УЭ с зубчатым венцом.

Вследствие ударов валиков УЭ о зубчатый венец и скольжения зубчатого венца отно5

45 сительно валиков УЭ, возникающих при самоустановке венца УСЗК относительно шестерни, контактирующие поверхности валиков "двойных" УЭ и зубчатого венца изнашиваются, а чертежная величина зазора Л1 увеличивается, Увеличение зазора

Ь приводит к увеличению нагруженности и снижению ресурса "тройных" УЭ, изменяет первоначальную — оптимальную характеристику жесткости УСЗК, что отрицательно сказывается на динамических качествах и надежности тяговой передачи. Восстановление исходных размеров диаметров отверстий под "двойными" УЭ в УУСЗК на ремонтных заводах является трудоемкой операцией и связано со значительными дополнительными затратами материальных и трудовых ресурсов. Кроме того, применение

УЭ двух типов вызывает усложнение конструкции УСЗК, увеличивает затраты на производство и ремонт УУСЗК.

Эксплуатация УУСЗК (известный) показала также, что в узле опоры скольжения зубчатого венца на ступицу наблюдается черезмерно интенсивное увеличение зазора.

Это возникает по причине износа ступицы, сопровождающегося заеданием металла, вызванного отсутствием достаточного количества смазки в контакте контртел. Под действием центробежных сил смазка вытесняется из узла трения зубчатый венецступица, а пополнению ее препятствует замкнутость окружающего пространства (фиг, 1) и отсутствие специальных смазочных устройств. Повышение зазора между ступицей и зубчатым венцом вызывает появление в системе тяговой зубчатой передачи дополнительных инерционных динамических сил, негативным образом отражающихся на надежности УСЗК и привода в целом, Периодическое восстановление изношенной поверхности ступицы является трудоемкой и дорогостоящей технологической операцией.

Цель изобретения — повышение надежности УСЗК тяговой передачи локомотивов.

Поставленная цель достигается посредством применения в УСЗК только однотипных — "тройных" УЭ, выполнением части отверстий под УЭ в зубчатом венце в тангенциальном направлении в виде овального паза, ширина которого равна диаметру амортизатора УЭ вЂ” da, а длина — da + 26) введением в УСЗК специального устройства для смазки узла поры зубчатого венца на ступицу, На фиг. 3-7 показана конструкция предлагаемого УСЗК, общий вид и фрагменты.

1733300

УСЗК содержит зубчатый венец 1, два фланца 2, в пазах которых установлены

"тройные" упругие элементы 3. Фланцы 2 с помощью болтов 4 соединены со ступицей, напрессованной на ось колесной пары (ось не показана). Зубчатый венец 1 опирается на кольцевой выступ ступицы 5 через сменное проставочное кольцо 6, выполненное из антифрикционного материала (бронза, латунь). Для обеспечения самоустановки зубчатого венца относительно шестерни поверхность кольцевого выступа ступицы 5, контактирующая с проставочным кольцом, имеет бочкообразную форму.

Во фланцах все пазы имеют круглую форму, и блоки УЭ установлены в низ без зазора (с некоторым натягом). В зубчатом венце часть отв=рстий под УЭ выполнена круглыми и имеет тот же диаметр, что и соответствующие отверстия фланцев. 0стальная часть отиерстий в зубча.ом венце имеет форму овального паза (фиг. 3). Эти отверстия вьнл1! ены так, что при отсутствии действия вращаю.цего момента ча

УСЗК УЭ, уста сзленные в них, занимают центральное положение (тя. между УЭ и зубчатым венцом слева и справа имеется зазор Д ).

С целью упрощения конструкции и технологии изготовления зубча ого иенца 1

УСЗК овальные пазы, в которых располагается часть упругих элементов 3, могут быть заменены на круглые отверстия, диаметр которых do больше диаметра амортизаторов упругих элементов da на величину 2Д, T,е. ыо = da+ 2Д (фиг. 4).

На фиг, 4 представлен вариант конструкции зубчатого венца 1 УСЗК, у которого все отверстия под упругие элементы имеют круглую форму, но отличаются величиной диаметра (пунктирными .".иниями условно изображены овальные паз, (фиг 3) и упругие элементы), Проставочное «зльцэ 6, выполненное в виде ленты, имеет ряд отверстия Ь и установлено между фланцами 2 без зазора (фиг.

5 и 6), Фланцы 2, кольцо 6 с отверстиями а, b и зубчатый венец образуют специальное устройство для подачи масла в узел трения зубчатый венец — проставочнсе кольцо, т.е. в опору скольжения зубчатого венца 1 на ступицу 5.

УСЗК работает следующим образом.

Во время трогания и разгона локомотива на УСЗК действуют максимальные вращающие моменты. При этом УЭ 3 имеют наибольшую деформацию Д = О, и реализуется II область характеристики жесткости

УСЗК (фиг. 2), При дальнейшем повышении овальных пазах (или отверстиях диаметром

d<> зубчатого венца 1, отключается, а харак10 теристика жесткости YC3K(l область) созда40

55

35 скорости движения в соответствии с тя говой характеристикой локомотива вращающий момент, действующий на УСЗК, уменьшается, и в определенный момент времени величина деформации амортизаторов УЭ становится меньше чертежной величины

Д, При этом часть УЭ, расположенных в ется оставшейся частью УЭ, расположенных в круглых пазах зубчатого венца. При определенном изменении скорости в тяговом режиме, а также при действии интенсивных динамических нагрузок в тяговой передаче

УЭ, расположенные в овальных пазах (или отверстиях диаметром da) зубчатого венца

1, "мягко" (безударно) включаются в работу (это обеспечивается благодаря тому, что реализован контакт резины с металлом).

При этом устраняется износ зубчатого венца в районе отверстий под УЭ и повышается стабильность (по величине Д, фиг. 2) характеристики жесткости УСЗК.

Между зубчатым венцом 1 и кольцом 6, опирающимся на кольцевой выступ ступицы

5, имеется некоторый зазор д(фиг. 7), необходимый для обеспечения подвижности зубчатого венца в пространстве. Со стороны шестерни тяговой передачи зубчатый венец прижат к ступице, а д = О. С противоположной стороны этот зазор имеет наибольшую величину. При вращении УСЗК вместе с осью колесной пары указанный зазор как бы обегает по периметру кольцо 6. T.е. зубчатый венец периодически прижимается к кольцу 6 и удаляется от него на расстояние д. При удалении венца 1 от кольца 6 в пространстве между ними возникает некоторое разрежение, достаточное для засасывания редукторного масла через отверстия а и Ь и подачи его в область трения рассматриваемой опоры скольжения, Таким образом, введение проставочного элемента в опору скольжения зубчатого венца на ступицу, выполненного из антифрикционного материала, и использование специального устройства для подачи масла в опору скольжения решает вопрос стабилизации зазора д, повышает динамические качества и показатели надежности УСЗК и тягового привода в целом.

Фс рмула изобретения

1.".пругое самоустанавливающееся зубчато :. колесо тяговой передачи локомотива, со держащее ступицу с кольцевым выступом, соединенным с фланцами, 1733300

20

30 охватывающими с противоположных сторон кольцевой выступ зубчатого венца, резинометаллические упругие элементы, расположенные в соосных отверстиях кол ьцевого выступа зубчатого венца и фланцев, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, часть реэинометаллических упругих элементов размещена в отверстиях кольцевого выступа зубчатого венца с тангенциальным зазором.

2. Зубчатое колесо по и, 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения смазки, между указанными выступами располо5 жено антифрикционное кольцо со сквозными отверстиями, а во фланцах в зоне контакта антифрикционного кольца с кольцевым выступом ступицы также выполнены сквозные отверстия, 10

1733300

1733300

1733300

40

50

Составитель Ю,Емельянов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редок.ор М,Петрова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1631 Тираж Подписное

3."!ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5