компоновочная схема тягового привода железнодорожного подвижного транспортного средства с параллельными потоками мощности

Формула изобретения

1. Компоновочная схема тягового привода железнодорожного подвижного транспортного средства, содержащая механизм передачи вращательного движения от вала двигателя к оси колесной пары в виде ступени зубчатых колес, отличающаяся тем, что механическая передача выполнена в виде параллельных ступеней торцевой зубчатой передачи с внутренним зацеплением при общем ведомом зубчатом колесе, содержащей количество шестерен, равное числу ступеней передачи, с возможностью создания параллельных потоков мощности тяговых двигателей, оси роторов которых расположены на дуге окружности, концентричной оси колесной пары; при этом количество тяговых двигателей равно числу ступеней передачи, а суммарная их мощность соответствует мощности, потребной для осуществления движения транспортного средства с заданными параметрами.

2. Компоновочная схема по п.1, в которой реализовано опорно-осевое крепление пакета тяговых двигателей, ступица которого закреплена на оси колесной пары с помощью подшипников скольжения.

3. Компоновочная схема по п.1, в которой реализовано опорно-рамное крепление пакета тяговых двигателей с механизмом синхронизации перемещений тяговых двигателей в радиальном направлении относительно оси колесной пары.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к разработкам перспективных схем тягового электропривода.

Из теории электропривода [1] известен ряд прогрессивности реализуемых схем взаимодействия электрических двигателей с потребителями энергии - исполнительными механизмами: от группового электропривода к индивидуальному однодвигательному; от индивидуального однодвигательного к индивидуальному многодвигательному.

В практике отечественного производства железнодорожных подвижных транспортных средств реализована схема индивидуального однодвигательного электропривода: один двигатель обслуживает одну колесную пару.

Значительные мощности (800-900 кВт), реализуемые при обеспечении движения, диктуют необходимость применения дополнительных технических средств для создания условий нормальной работы тяговых двигателей, прежде всего средств охлаждения (для сравнения: двигатели электропоездов вдвое меньшей мощности в этих средствах не нуждаются).

Существенным конструктивным недостатком известных схем являются стесненные габариты [2] тягового привода, обусловленные, в том числе, конструкцией механической передачи вращательного движения от вала двигателя к оси колесной пары в виде ступени зубчатых колес с внешним зацеплением. При этом ремонтнопригодность передачи соответствует самому низкому технологическому уровню: при достижении определенной степени износа зуба шестерни она подлежит замене на шестерню первой категории. Повышение требований к увеличению веса состава вызывает рост нагрузки на зуб, приводит к интенсификации отказов передачи.

Для решения задачи повышения эксплуатационных качеств тягового привода железнодорожного подвижного транспортного средства привлекаются известные технические решения [3, 4], предлагающие альтернативную схему механической передачи. В предлагаемом изобретении эта задача решается тем, что механическая передача вращательного движения от вала двигателя к оси колесной пары выполнена в виде параллельных ступеней торцевой зубчатой передачи с внутренним зацеплением при общем ведомом зубчатом колесе, содержащей количество шестерен, равное числу ступеней передачи, с возможностью создания параллельных потоков мощности тяговых двигателей, оси роторов которых расположены на дуге окружности, концентричной оси колесной пары; при этом количество тяговых двигателей равно числу ступеней передачи, а суммарная их мощность соответствует мощности, потребной для осуществления движения транспортного средства с заданными параметрами.

Предлагаемая компоновочная схема может быть выполнена в двух вариантах: с опорно-осевым и опорно-рамным подвешиванием пакета тяговых двигателей. Выбор схемы для практической реализации определяется требованиями, предъявляемыми к назначению транспортного средства. При этом в случае применения схемы с опорно-осевым подвешиванием опасность разрушения двигателя и оси колесной пары значительно уменьшена по сравнению с известными промышленными аналогами [2] за счет уравновешивания в передаточных ступенях и без того малых (обусловленных особенностями конструкции передачи), радиальных составляющих усилий давления в паре зуб шестерни - зуб колеса. В случае применения схемы с опорно-рамным подвешиванием используется способность конструкции передачи допускать радиальные перемещения шестерни относительно колеса в процессе работы. Для пакета тяговых двигателей в этом случае применяются известные [5] приемы синхронизации в механических колебательных системах путем включения в конструкцию пакета тяговых двигателей механизма синхронизации перемещений двигателей в радиальном направлении относительно оси колесной пары. Значения кинематических характеристик перемещений определяются жесткостью системы подвешивания.

На фиг.1 представлена схема с опорно-осевым, на фиг.2 - с опорно-рамным подвешиванием пакета тяговых двигателей. Обозначения на схемах: 1 - ось колесной пары; 2 - ступица пакета тяговых двигателей; 3 - тяговый двигатель; 4 - шестерня зубчатого зацепления; 5 - зубчатое колесо; 6 - подшипники скольжения; 7 - опорная рама тележки; 8 - букса; 9 - механизм синхронизации перемещений тяговых двигателей в радиальном направлении относительно оси колесной пары.

Технический результат реализации предлагаемой компоновочной схемы заключается в:

- решении проблемы стесненных габаритов электропривода;

- повышении уровня технологичности при изготовлении и обслуживании элементов механизма тягового привода;

- повышении надежности работы системы тяги при параллельной работе электродвигателей;

- расширении возможностей использования асинхронных электродвигателей.

Информационные источники

1. Ключев В.И. Теория электропривода. / Энергоиздат. - М., 1985. С 6-7.

2. Бирюков И.В., Савоськин А.Н., Бурчак Г.П. и др. Механическая часть тягового подвижного состава. / «Транспорт». - М., 1992. С. 282-296.

3. Торцевая зубчатая передача с внутренним зацеплением. / Патент РФ № 2354870. Бюл. № 13. 2009.

4. Шестерня для торцевой зубчатой передачи с внутренним зацеплением. / Патент РФ № 77374. Бюл. № 29. 2008.

5. Левитский Н.И. Колебания в механизмах. / «Наука». Главная редакция физико-математической литературы. - М., 1988. С. 183-188.