|
2.3. Опорно-рамный привод с осевым редуктором
Привод, в котором на оси колесной пары расположен редуктор, приводимый в движение через карданный вал, был запатентован еще в конце 18 столетия и использован на паровозах системы Климакс, Шей и т.п. для того, чтобы экипаж мог вписываться в кривые малого радиуса. Его распространение расширялось по мере того, как в машиностроении создавались конструкции долговечных и обладающих достаточной нагрузочной способностью карданных муфт, а также подшипников качения, которые можно было применить в осевом редукторе.
2.3.1. Опорно-рамный привод с внешним карданным валом или двойной муфтой.
Такой привод после первой мировой войны стал быстро распространяться на трамваях, а затем и на другом моторвагонном подвижном составе с двигателями небольшой мощности.
Тяговые двигатели располагались вдоль оси колесной пары или перпендикулярно к ней, в зависимости от этого зубчатые колеса редуктора выполнялись цилиндрическими или коническими. Двигатель соединялся с осевым редуктором коротким карданным валом, сдвоенной муфтой, компенсирующей угловые смещения, реже - иным механизмом, позволяющим компенсировать поперечные смещения.
Осевой редуктор обычно соединялся с рамой тележки подвеской (реактивной тягой). В случае, если эта тяга располагалась горизонтально, то корпус редуктора перемещался при прохождении неровностей пути вертикально, параллельно рельсам, и в валопроводах привода не возникало динамических моментов. Однако при этом и расцентровка якоря двигателя и быстроходного вада редуктора получалась равной перемещениям букс, что при коротких карданных валах было неприемлемо. Для уменьшения расцентровки валов от перемещения букс подвеску редуктора располагали вертикально. Однако при этом прохождение неровностей пути вызывало динамические моменты в приводе и соответствующие усилия в реактивной тяге. Для снижения динамической составляющей в привод ввводили упругие элементы: упругие зубчатые колеса, упругие подвески, торсионы в карданных валах.
Наиболее простыми решением являлась упругая подвеска редуктора, например, упругая подвеска осевого редуктора трамвая представляла собой две пружины, компенсировавшие перемещения конца редуктора за счет своей деформации. Однако при передаче тягового момента в приводе увеличивалась расцентровка вало, что заставляло использовать и другие указанные решения.
Примером тягового привода с иным компенсирующим механизмом на быстроходном валу, чем карданный вал или двойная муфта, может служит привод Бергмана, в котором два соосных тяговых электродвигателя, размещенные в кузове электровоза, приводят в действие через шарнирно-рычажные компенсирующие механизмы Сименс-Шуккерт осевой редуктор электровоза с промежуточными зубчатыми колесами. Выбор такой схемы привода, предположительно, был обусловлен необходимостью частого осмотра и смазки компенсирующих механизмов, а также тем, что в условиях кузова они лучше защищены от пыли. С другой стороны, реализация такого привода стала возможной только благодаря применению сравнительно тихоходных тяговых электродвигателей. В дальнейшем такое решение не нашло распространения.
2.3.1. Опорно-рамный привод с карданным валом в полом якоре.
В приводе с наружным карданным валом далеко не всегда существует возможность сделать карданный вал достаточной длины. Поэтому еще в 20-х годах двадцатого столетия появились конструкции привода, в которых кардан пропущен через полый вал. Примером может служить привод шахтного электровоза, изображенный на данном рисунке. Вместо тяг для восприятия реактивного усилия применены вертикальные кулисные направляющие, а зубчатая передача для увеличения передаточного числа выполнена червячной.
В 40-х годах 20 столетия на железных дорогах стал распространяться привод фирмы Броун-Бовери с осевым редуктором. конструктивная схема которого используется и в наше время. Карданные муфты, имеющие малые габариты в осевом направлении, размещены по обоим сторонам тягового электродвигателя и соединены торсионным валом, выполняющим функции амортизатора динамического момента, возникаюшего при прохождении неровностей пути. Благодаря этому подвеску редуктора и большое зубчатое колесо можно выполнить жесткими. Благодаря жесткой подвеске уменьшается расцентровка валов редуктора и двигателя, а жесткое зубчатое колесо проще при обслуживании и ремонте, позволяет более точно выдерживает централь в зубчатой передаче и не содержит иных изнашиваемых элементов, кроме самих зубьев.
Ключевым звеном такого привода является кардан, который должен быть очень хорошо сбалансирован (т.к. находится на быстроходной части привода), не должен создавать динамических возмущений в приводе, иметь высокую надежность и долговечность при требуемой компенсирующей способности, а также обладать достаточными упругими свойствами для эффективного гашения возмущений от пути. Первоначально на приводах Броун-Бовери использовался гибкий кардан в виде эластичного диска, скрепленного заклепками с поводками фланцев, напрессованных на торсионный вал. (рис. слева) Недостатком такого передаточного механизма была высокая концентрация напряжений в местах соединения диска с поводками и трудность разборки. Поэтому фирмой Сешерон была предложена другая конструкция эластичных муфт, представлявших собой наборы пластин с формой, обеспечивающей равнопрочность, а фланцы связывались с якорем двигателя и валом редуктора соединениями с торцовыми шлицами (рис. справа).
Лицензия на производство приводов Сешерон с осевым редуктором после Второй мировой войны была закуплена Чехословакией, и позднее аналогичные приводы были установлены на электровозах серии ЧС1, которые поставлялись на отечественные железные дороги. Привод обеспечивал величину неподрессоренной массы, премлемую не только для пассажирского, но и для скоростного движения. В нашей стране электровозы с таким приводом встречались на дорогаъ до начала 80-х годов. Длина торсионного вала на этих электровозах составляла 760 мм.
К недостатками привода Сешерон относилась сложность изготовления и особенно ремонта пакета упругих пластин, поскольку их надо было соединять заклепками под развертку, и это практически ликвидировало взаимозаменяемость пластин. Поэтому в дальнейшем как в нашей стране, так и за рубежом велись поиски других конструктивных решений муфт.
| |