Первые|Начало внедрения|Реконструкция тяги|Новые решения|Литература|Страница автора
НАЧАЛО ВНЕДРЕНИЯ » ОРП С ПОЛЫМ ВАЛОМ НА ОСИ » ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЕ
2.2.2. Опорно-рамные приводы с шарнирно-рычажными механизмами.
Параллельно попыткам улучшения компенсирующих муфт с упругими элементами и комбинированных, конструкторы в данный период вели интенсивные поиски механизмов, способных компенсировать несоосность полого вала и оси колесной пары без деформации упругих элементов, только за счет перемещения и поворота жестких звеньев привода друг относительно друга. Причин, побуждавших на это, было несколько.
Во-первых, в шарнирно-рычажном механизме сразу решаются проблемы, связанные с разбросом параметров пружин при изготовлении и вообще проблемы, связанные с изготовлением и работой пружин в эксплуатации (напряжения в концевых витках и т.п.).
Во-вторых, сборка и разборка механизмов, в которых не надо производить затяжку упругих элементов, менее трудоемкая.
В третьих, шарнирно-рычажные механизмы способны компенсировать относительно большие расцентровки вала относительно оси колесной пары, не увеличивая жесткость рессорного подвешивания.
Препятствием к распространению шарнирно-рычажных механизмов в данный период являлось то, что в то время было возможно использовать только шарниры скольжения, которые быстро изнашивались в условиях запыленности. Тем не менее в первую половину 20 столетия идет активный поиск оптимального шарнирно-рычажного передаточного механизма, который должен удовлетворять следующим основным требованиям:
- быть хорошо сбалансированным, в том числе и при расцентровке;
- обеспечивать минимальные нагрузки на шарниры в заданных габаритах;
- обеспечивать минимальный износ шарниров;
- быть простым в изготовлении, обслуживании и ремонте.
Идеальной конструкции, сочетавшей в себе все перечисленные требования, найдено не было, поэтому применялось достаточно много разных конструкций механизмов, в зависимости от определенного конструктором компромисса требований. Кроме того, каждый из производителей локомотивов стремился птентовать свое оригинальное решение.
К механизмам, в первую очередь обеспечивающим постоянство передаточного отношения привода при колебаниях надрессорного строения, относится в первую очередь передача Бухли, в которой крутящий момент передается пальцами на полом валу через два поводка, связанных между собой зубчатыми секторами так, что они могут либо вместе подниматься либо вместе опускаться. В результате, когда пальцы поднимаются или опускаются одновременно (от перемещений букс), поводки ходят свободно, не вызывая усилий в пальцах на колесном центре.
То же самое происходит, когда пальцы смещаются одновременно поперек оси поводков, которые просто наклоняются в ту или иную сторону. Однако при передаче тягового момента проекции усилий в пальцах полого вала на оси поводков направлены в разные стороны, поэтому на концах поводков тоже возникает пара сил, вращающих колесную пару.
Недостатком механизма Бухли была его сложность и потребность в хорошей смазке зубчатых секторов. Поэтому механизм обычно помещали с одной стороны, внутри корпуса тяговой передачи, а если требовалось передавать большие усилия, зубчатую передачу размещали с наружной стороны колесного центра. Зубчатая шестерня при этом могла быть с упругим венцом, т.к. габариты зубчатых колес были в несколько раз больше, чем в электровозах с опорно-осевым приводом.
Поэтому в передаточном механизме фирмы Сименс-Шуккерт вместо зубчатых секторов для связи тяг использован уравнительный вал, работающий на кручение. Механизм получился более простым, требующим меньше смазки и его стало возможно располагать вне корпуса зубчатой передачи. Это дало конструкторам гораздо больше свободы для выбора компоновки привода в целом. На рисунке внизу слева показано применение механизма Сименс-Шуккерт для привода со сдвоенным двигателем в кузове электровоза и зубчатой передачей посредине, а внизу справа - примение того же механизма при вертикальном расположении двигателя в кузове электровоза.
Механизмы заводов Ганц (на рисунке слева) и Шкода (справа) работают по тому же принципу и отличаются узлами связи поводков. В отличие от механизма Сименс-Шуккерт это плоские механизмы, со звеньями, работающими на растяжение-сжатие и (в механизме Ганц) на изгиб, что упрощает изготовление. Уравновесить их несколько сложнее, особенно это касается механизма Шкода. С другой стороны, привод с такими механизмами проще выполнить двухсторонним, чем Сименс-Шукккерт, из-за меньшей ширины.
Другим направлением развития данной схемы механизма стало выполнение связи параллельных поводков в виде плавающей шайбы. Примером может служит механизм фирмы Эрликон для электровозов ж.д. Индии. В нем поводки связаны ромбовидной шайбой, а которую передается пара сил от полого вала через кулисные направляющие. Шайба может двигаться в направляющих вдоль оси поводков. Таким образом, расцентровка вдоль оси поводков компенсируется перемещением шайбы в направляющих, а поперек оси поводков - за счет наклона последних. Для статической определимости механизма шайба сделана состоящей из двух шанирно связанных частей. Поскольку направляющие требуют обильной смазки, механизм обычно монтировался внутри кожуха зубчатой передачи.
Для уменьшения износа в механизмах заводов Винтертур (на рис. слева) и Форгес (справа) кулисные направляющие были заменены параллелограммным механизмом. Таким образом, плавающее кольцо, составное или цельное, подвешено на двух взаимно-перпендикулярных параллелограммных механизмах. Это позволяло размещать передаточный механизм вне кожуха зубчатой передачи. Недостатком данных конструкций в их первоначальном виде является небольшая длина поводков, что приводит к большим углам поворота шарниров при перемещениях буксы. Этот недостаток был устранен во второй половине 20 столетия в механизме Кравченко.
В другой передаче завода Эрликон поводки составляют антипараллелограммный механизм и соединены с пальцами полого вала через балансиры, противоположные концы которых связаны между собой тягой, ось которой проходит через ось колесной пары. Как показано на приведенной ниже схеме, при вертикальном перемещении валиков на полом валу вдоль осей водков концы балансиров, связанные тягой, также отклоняются в одну сторону на одинаковое расстояние, благодаря чему на поводках не возникает дополнительных усилий. При перемещении полого вала поперек осей поводков эти перемещения компенсируются наклоном поводков. При вращении полого вала пальцы на полом валу и балансиры стремятся двигаться в разные стороны относительно осей подвесок, чему препятствует тяга; поэтому на поводках возникает пара сил, вращающая колесный центр.
К другой простой и удачной для своего времени конструкции шарнирно-рычажного механизма, также дожившего до второй половины двадцатого столетия, относится муфта Альстом, ранний вариант которой показан на рисунке. Так же, как и в муфте Форгес, здесь плавающее кольцо связано с полым валом и колесным центром двумя одинаковыми взаимно-перпендикулярными рычажными механизмами, только не параллелограммными, а антипараллелограммными. Это позволило сделать плавающую шайбу относительно небольших размеров, а также сделать пальцы на полом валу и колесном центре диаметрально-противоположными, что облегчает их балансировку. Как будет показано в следующих разделах, к недостаткам механизма Альстом относится неравномерность передачи крутящего момента при расцентровках и большие неуравновешенные силы от колебательного движения плавающего кольца.
