ТЯГОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ УСЛОВИЯ РАБОТЫ ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ Общие положения. Тяговый привод — это комплекс устройств, служащих для преобразования энергии некоторого вида в работу по преодолению сопротивления движению. В состав электропривода, где преобразуемой явля ется электрическая энергия, входят движитель – ко лесная пара, тяговая передача, тяговый двигатель, преобразовательные и регулирующие устройства. Тяговый двигатель служит для преобразования электрической энергии в механическую и поэтому входит в состав как электрической, так и механичес кой части и представляет собой сложный механизм.
• Развивающиеся в ней динамические явления отличаются высокой интенсивностью и могут приводить к тяжелым последствиям. • Далее рассматривается только механическая часть тягового привода. Неблагоприятным для привода оказывается выполнение движителем функции опирания, что заставляет его отслеживать в пространстве траекторию опорного элемента, которая из-за неровностей пути никогда не бывает прямолинейной. Вследствие этого возникают динамические процессы во всей системе привода. Все это усложняет создание тягового привода и он остается одним из наиболее уязвимых узлов локомотива.
Структурная схема тягового привода
• Основные элементы тяговой передачи. Положение КП в компоновочной схеме экипажа однозначно определено ее опорными и направ ляющими функциями. Для вала ТД существует не сколько вариантов расположения: оси могут быть соосными, параллельными, непараллельными пересекающимися и непересекающимися). • При несоосности геометрических осей вала двига теля и колесной пары необходим редуктор, кото рый может быть цилиндрическим, коническим или гипоидным. Возможно комбинированное решение — цилиндрический и конический редукторы.
ЭВОЛЮЦИЯ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ ТЯГОВОГО ПРИВОДА • Вал электродвигателя совершает вращательное движение, которое значительно проще преобра зовать во вращательное движение колесной пары, чем возвратно-поступательное движение поршня парового двигателя. Этот факт был одним из основ ных доводов в пользу создания локомотивов с электродвигателем. • В последнем десятилетии XIX – го века было создано несколько конструкций безредукторного тягового привода, в котором якорь двигателя насажен непосредственно на ось колесной пары и на нее же опирается корпус двигателя, первые электровозы Лондонского метрополитена (1889 г. ).
• От этой схемы пришлось отказаться из-за того, что уже при скоростях 50 км/ч полная неподрессоренность тягового двигателя постепенно приводит к разрушению как его самого, так и пути. • Более удачным было применение более чем на 80 электровозах фирмы «Дженерал Электрик» (США, 1906 г. ) системы, в которой якорь был насажен на ось, а двухполюсный статор закреплен жестко на подрессоренных частях локомотива.
• . • Одновременно предпринималась попытка создать безредукторный привод с полностью подрессоренным тяговым двигателем. Для этого пришлось отделить вал двигателя от оси колесной пары: он был выполнен в виде полого вала якоря, охватывающего (с зазором) ось. Для передачи вращающего момента от вала двигателя на ось колесной пары применены тяговые муфты (электровозы трехфазного тока венгерской фирмы «Ганц» (1902 г. ) и электровозы для линии Нью-Йорк — Нью-Хавен фирмы «Вестингауз-Болдуин» (1907 г. ). Полное подрессоривание двигателя позволило увеличить скорость электровоза до 140 км/ч.
• Однако и такой привод не нашел дальнейшего применения вследствие невозможности полу чения больших значений силы тяги, необхо димых для грузовых локомотивов. Введение в передачу понижающего редуктора позволило применить более быстроходные двигатели, которые развивают при существующих габаритных размерах большую мощность; в результате резко увеличилась сила тяги. • . В начале ХХ столетия появился привод с опорно-осевым подвешиванием тягового двига теля с одноступенчатой передачей, обеспечи вающая наибольшее передаточное отношение.
• Однако вследствие низкого уровня развития элек тромашиностроения оказалось невозможным впи сать в подвагонный габарит двигатель мощностью более 250— 330 к. Вт Наличие развитой паровозо строительной промышленности, для которой произ водство шатунно-кривошипных передач локомо тивов рамного типа непредставляло трудностей, явилось основной предпосылкой создания группо вого тягового привода, у которого тяговый двига тель приводит во вращение несколько движущих осей, что привело к снижению удельной массы локо мотива на единицу мощности в 2 раза, значительно лучшим технико-экономические показателям и сцеп ным качествам, более высокую мощность (при той же нагрузке на ось), чем аналогичные локомотивы с индивидуальным приводом.
Электровоз серии ЕР 235 2 - с одним тяговым двигателем, 3 - наклонными шатунами, 1 - ложными промежуточньми валами, 1 4 - спарником. 4 1 3
• Такие электровозы были изготовлены в 20 -х годах ХХ столетия в США. • По степени динамического совершенства все приводы делятся на три класса: – класс 1 - с опорно-осевыми двигателями и редукторами; высокий уровень всех основных динамических показателей; – класс 2 - с опорно-рамными двигателями и опорно-осевыми редукторами; – класс 3 - с опорно-рамными двигателями и редукторами; наиболее благоприятные динами ческие показатели.
• Конструкция тяговых приводов класса 1. • Благодаря простоте конструкции и компактности приводы класса 1 получили широкое распростра нение на ж. д. транспорте в Р. Ф. и США. Ими оснащены все грузовые электровозы и тепловозы с электрической передачей. • На отечественных грузовых электровозах привод имеет двустороннюю косозубую зубчатую передачу с углом наклона зубьев 24°. Равенство статических нагрузок с правой и левой стороны двусторонней зубчатой передачи обеспечивается противоположным наклонном зубьев.
• Если приложении нагрузки в зацепление вступит одна из сторон передачи, то появляющаяся осевая сила заставляет якорь перемещается до тех пор, пока не войдут в зацепление зубчатые колеса другой стороны. • Для этого предусмотрен разбег якоря в подшипниках в пределах ± 2 мм от среднего положения. Двусторонний зубчатый редуктор способен передать значительно большую мощность по сравнению с односторонним. • Принципиальная схема тягового привода класса 1 не претерпела за время своего существования заметных изменений.
• Недостатки тяговых приводов класса 1. обладают рядом неустранимых недостатков, это: слабая виброзащищенность тягового двигателя. Так, при скорости 80 км/ч ускорения ТД над осью колесной пары в полосе частот 0160 Гц составляет 26 g, над валом якоря - 15 g. • Второй существенный недостаток значительная необрессоренная масса и, как следствие, повышенное динамическое воздействие на верхнее строение пути в вертикальной плоскости, что приводит к образованию 70% неравномерного износа пути и лишь 30% приходится на долю вагонов.
• Конструкция тягового привода класса 2. • Основные конструктивные особенности: • 1 - установка тягового двигателя на подрессорен ной части локомотива (раму тележки или кузова); • 2 - наличие опорно - осевого редуктора с несущим корпусом; • 3 - передача реакций от действия моментов в тяговом приводе на раму тележки через корпус редуктора и специальное устройство (подвеска редуктора, реактивная тяга, упор); • 4 - соединение вала якоря двигателя с валом шестерни редуктора через тяговую муфту способ ную передать тяговый момент при взаимных пере мещениях валов по трем линейным и двум угловым координатам.
• Достоинство передачи класса 2 это значительное снижение неподрессоренной массы, где-то в 1, 5 раза. • Недостатки: • 1 вследствие кинематического несо вершенства могут возникать большие динами ческие реакции в передаче. Поэтому в приводах класса 2 жесткость угловой связи по рабочей координате - углу поворота вала муфты - является основным параметром муфты; • 2 тяговый двигатель имеет более жесткие габаритные ограничения по следующим причинам: увеличен клиренс двигателя; • 3 между двигателем и редуктором установлена тяговая муфта.
• Конструктивные исполнения тяговых муфт. • Все разнообразие конструкций муфт можно разделить на две группы: • 1 -я группа - муфты поперечной компенсации , в которых элементы шарнирного соединения между ведущим валом и промежуточным звеном и между промежуточным звеном и ведомым валом расположены в одной плоскости. К этой группе относятся рычажно-шарнирные (поводковые) муфты типа Альстом, Эрликон и т. д. • 2 -ая группа - муфты продольной компенсации, в которых шарнирное соединение ведущего вала и промежуточного звена находятся в одной плоскости, а промежуточного звена и ведомого вала - в другой.
• Основное направление совершенствования привода класса 2 сводилось к применению муфт продольной компенсации; на отечественном э. п. с. впервые такой привод применен на вагонах метрополитена (1949 г. ) • Корпус редуктора. Он объединяет большое и малое зубчатые колеса редуктора, является неподрессоренной массой и поэтому должен быть облегченным. Он служит резервуаром для смазки, предотвращает попадание в передачу влаги и пыли, утечку смазки по разъему и лабиритным уплотнениям. Корпус редуктора имеет несколько вариантов исполнения: стальной литой (электропоезда ЭР 1), сварные (электровозы ЧС) и сварнолитые ( тепловозы 2 ТЭ 121
КОНСТРУКЦИИ ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ В ПРИВОДАХ КЛАССА III. Общие сведения. Основные конструктивные особенности тяговой передачи привода класса III двигатель и редуктор размещены на подрес соренных частях (обычно на тележке) локомо тива. Вал ведомого зубчатого колеса имеет полое исполнение, в котором с зазором, позволяющим совершаться необходимым вертикальным переме щениям , проходит ось колесной пары. Для передачи вращающего момента с ведомого зубчатого колеса на колесную пару в условиях их взаимных перемещений используется тяговая муфта, которая в отличие от муфт привода класса II должна быть рассчитана на большие моменты.
• Корпус редуктора обычно составляет единый блок с двигателем, а в ряде конструкций — с тележкой, принимая в том числе на себя роль ее несущего элемента.
Шарнирно-поводковая муфта поперечной компенсации фирмы Alsthom
Скачать презентацию ТЯГОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ УСЛОВИЯ РАБОТЫ ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ И
ТяговыеПеред_140512.ppt