[04-2018] Особенности тягового привода электровозов серии ЧС
 

Особенности тягового привода электровозов серии ЧС

Инж И.А. ЕРМИШКИН, г. Ожерелье

На электровозах серии ЧС применен тяговый привод 2-го класса с карданной передачей и шарнирной муфтой. Общим для всех приводов данного класса является следующее:

установка тягового двигателя на подрессоренные части локомотива (раму тележки или кузов);

наличие опорно-осевого тягового редуктора с несущим корпусом;

передача реакций от действия моментов в тяговом приводе на раму тележки не через двигатель, как в приводах 1-го класса, а через корпус редуктора и специальное устройство (подвеску редуктора, реактивную тягу, упор);


соединение вала якоря двигателя (подрессоренная часть привода) с валом шестерни редуктора (неподрессоренная часть) через тяговую муфту, способную передать тяговый момент при взаимных перемещениях и рас-центровке валов.

Так, на электровозах ЧС7 (рис. 1) тяговые двигатели опираются на раму тележки с помощью дополнительной балки 6, к которой болтами прикрепляют двигатель 1. Другой стороной тяговый двигатель через приливы 3 опирается и крепится болтами к раме тележки. Редуктор 5 с малой шестерней 7 закреплен на раме тележки с помощью опоры и подвески 4, имеющей резинометаллические сайлент-блоки. Кроме того, на корпусе редуктора закреплено и заземляющее устройство 8. Схема расположения подвесок редукторов электровоза ЧС7 показана на рис. 2.

Общим в конструкции является схема крепления тягового редуктора с помощью подвеса к раме тележки и наличие предохранительных устройств, исключающих падение редуктора на путь. Рассмотрим особенности конструкции в подвеске тягового редуктора в зависимости от серии и проведенной модернизации электровозов.


На электровозах ЧС2, ЧС2К (рис. 3) корпус тягового редуктора 5 прикреплен к раме тележки 1 через подвес 4. С нижней стороны подвес через валик 6 соединен с проушинами корпуса редуктора. В верней части он связан через валик 3 с кронштейнами 2 опоры подвеса. Направляющая в опоре, входящая во впадину накладки несущей плиты 8, позволяет точно установить данную конструкцию и разгрузить болты от работы на срез. В свою очередь, опора подвеса (рис. 4) четырьмя болтами крепится к накладке, приваренной к раме тележки.

Чтобы придать жесткость, между кронштейнами вварены усиливающие пластины. Однако нарушения в технологии варки кронштейнов приводят к образованию трещин с торцов пластин. В данной конструкции болты крепления находятся внутри кронштейнов. Предохранительная скоба крепится тремя болтами справа от опоры, что в целом усложняет монтаж-демонтаж деталей данного узла.

На электровозах ЧС7 существуют два варианта конструкции подвешивания тягового редуктора. При приемке, осмотре и ремонте механической части можно четко определить вариант опоры подвеса (рис. 5) по характерным признакам в конструкции предохранительных скоб. Рассмотрим более подробно все варианты.

На локомотивах ЧС7 первых выпусков узел подвеса редуктора (рис. б) представляет собой модернизированную конструкцию электровоза ЧС2. Однако в ней болты б (МЗО), крепящие опору 4 к накладке 3, вынесены наружу от кронштейнов. Кроме того, с наружной стороны приварены места под втулки верхнего валика подвеса редуктора. При этом правый кронштейн является продолжением предохранительной скобы 8. На одной ее стороне закреплена бобышка, над которой после монтажа размещается прилив корпуса редуктора. На другой стороне приварена усиливающая накладка.


В кронштейны и приливы корпуса тягового редуктора 11 запрессованы втулки под установку валиков. При этом внутренние детали имеют ограничительный буртик. Опора редуктора не только закреплена с натягом во впадине накладки 3, но и имеет дополнительное крепление к раме тележки 1 посредством планки 2.

Верхний 7 и нижний 10 валики редуктора изготовлены из стали 45 с поверхностной закалкой на глубину 1,5 — 2 мм твердостью HRC 51 - 55. На поверхности и в центре валика высверлены отверстия (закрытые фитингом 13) для подачи смазки в зону контакта с сайлент-блоком 12 подвеса редуктора 15 и уменьшения износа. С наружной стороны валиков профрезерован паз под стопорную планку 14. Планка закреплена двумя болтами и увязана проволокой диаметром 2 мм.

На электровозах ЧС7 поздних выпусков подвес редуктора (рис. 7) прикреплен к приливу, вваренному в раму тележки. Основное изменение в данной конструкции (рис. 8) — отсутствие втулок с измененной формой верхнего валика 5, а также узел крепления предохранительной скобы. В теле прилива предусмотрены пазы, в которые входит верхний валик, жестко соединенный с приливом 2 при помощи болтов 4. Рабочая поверхность валика 5 также подвергается закалке (рис. 9).

Для крепления предохранительной скобы 11 (см. рис. 8) к нижней части рамы тележки приварена планка, имеющая выступ. Скоба 11 опирается на него и закрепляется на планке двумя болтами М20. При данной конструкции изменяется форма корпуса тягового редуктора 9 с приливом (консолью) 12 в нижней части, который входит в «окно» предохранительной скобы.

Конструктивно тяговые передачи локомотивов серии ЧС одинаковы. Корпус редуктора состоит из верхней и нижней частей, соединенных между собой стяжными болтами. На корпусах редуктора имеются приваренные ребра жесткости. Данная модернизация вызвана появлением в процессе эксплуатации усталостных трещин в зонах предохранительных консолей и сливных пробок, а также трещин в нижних половинах корпуса редуктора.

Исследования специалистов АО «ВНИИЖТ» позволили установить причину данных неисправностей — высокочастотные вибрации зубчатого зацепления и необрессоренной массы. При испытаниях тяговых редукторов электровоза ЧС4Т были выбраны места размещения вибродатчиков (рис. 10,а), что позволило выявить зоны напряженного состояния корпуса с установкой в них дополнительных ребер жесткости. Проведенные модернизации с корпусом редуктора характерны как для электровозов серии ЧС2К (см. рис. 10,6), так и для ЧС7. В качестве примера на рис. 11 показан редуктор электровоза ЧС7, в котором предохранительный прилив приварен к корпусу и также имеет ребро жесткости.

В процессе выпуска электровозов тяговые редукторы неоднократно модернизировали с изменением конструкции деталей и узлов. Изначально отличия состояли в разном креплении поводка малой шестерни. Так, на электровозах ЧС2 и первых поставках электровозов ЧС7 (El — Е4) поводок был связан шлицевым соединением с валом малой шестерни и фиксировался центральным болтом.

На электровозах ЧС7 поздних выпусков и ЧС2К (рис. 12) применили конструкцию «вал — поводок» 9, где поводок отлит как одно целое с валом малой шестерни, а зубчатое колесо малой шестерни 11 крепится на связи «вал — поводок» прессовой посадкой.

Основное отличие данной конструкции от редуктора электровоза ЧС2 — отсутствие удлиненной ступицы зубчатого колеса со сферическими подшипниками и два опорных (цилиндрических) подшипника 2, запрессованных на ступице 1 зубчатого колеса и в опорах 3, на которые опирается корпус редуктора 5.

Ступица и опоры имеют выточки, образующие внутренний лабиринт, исключающий вытекание смазки «Буксол» из опорных подшипников и смешивание ее с редукторным маслом ТАП15В. Применение в такой конструкции «внутреннего» опорного подшипника (между ступицей и колесным центром) резко сокращает расход масла ТАП15В, применяемого в зубчатой передаче.

Подобное лабиринтное уплотнение применено в узле малой шестерни. Напомним, что в редукторах электровозов ЧС2 на малой шестерне использовался лабиринт, закрепленный на ней заклепками. Большое зубчатое колесо 6 закреплено на ступице 1 по обычной схеме — при помощи призонных болтов 4.


Применение конструкции «вал — поводок» на прессовой посадке потребовало изменить тип подшипников качения. Если в редукторе электровоза ЧС2 использовали два одинаковых сферических изделия, то в редукторах локомотивов ЧС7, ЧС2К внедрили элементы со ступенчатой посадкой «вал — поводок». Цилиндрические подшипники 10 и 13 имеют разные посадочные диаметры — 170, 160 мм. Это приводит к отличиям конструкций внутренней 7 и внешней 12 опор подшипников.

Другой особенностью тяговых редукторов является конструкция узла крышек переднего опорного подшипника. Если заземляющее устройство установлено на корпусе редуктора (см. рис. 1, поз. 8), то передняя крышка выполняется разрезной (рис. 13,а). Она охватывает две половинки токосъемного диска и служит для крепления на ней корпуса заземляющего (токосъемного) устройства. В дальнейшем токосъемное устройство было вынесено на корпус буксы, что привело к изменению конструкции передней крышки (рис. 13,6) и, в целом, повысило надежность работы данного узла.

В заключение следует отметить, что за время эксплуатации электровозов серии ЧС были неоднократно исследованы динамические свойства тяговых редукторов. В результате выявили существенный недостаток данной конструкции — выполнение связи тягового редуктора с рамой тележки при помощи вертикальной тяги (подвеса). Амплитудно-частотные характеристики, снятые при испытаниях тяговых редукторов 2-го класса, показали, что эффективным способом снижения динамических моментов (более чем в 2 раза) в приводе является замена вертикального подвеса на горизонтальную реактивную тягу.

Так, на Московской дороге эксплуатируется электровоз ЧС7 № 094 (рис. 14) с модернизированной схемой подвеса редуктора. В этом узле нижний валик редуктора демонтирован, а на верхней половине корпуса тягового редуктора приварены проушины с усиливающей планкой для крепления валика и подвеса редуктора, который играет роль горизонтальной тяги и связывает раму тележки с корпусом редуктора. Нижняя половина корпуса редуктора не изменилась и имеет прилив, входящий в предохранительную планку, прикрепленную к раме тележки.