Патент на изобретение №2376176

(54) ПРОСКАЛЬЗЫВАЮЩАЯ МУФТА ДЛЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОГО ХОДОВОГО КОЛЕСА САМОДВИЖУЩЕЙСЯ ЕДИНИЦЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА РЕЛЬСОВОМ ХОДУ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к проскальзывающим муфтам. На валу самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу закреплено два ходовых колеса, приводимых в действие посредством двигателя. Проскальзывающая муфта ходового колеса содержит кольцеобразные противоположные внешние колодки. Внешние колодки образованы из части ходового колеса и прижимного кольца, жестко связанного с ходовым колесом. Муфта содержит также зажимное кольцо, которое зажато между прижимным кольцом и частью ходового колеса. Причем ходовое колесо приводится в действие двигателем через шарнир осевой муфты, который связан с ходовым колесом через проскальзывающую муфту. Изобретение направлено на обеспечение возможности регулирования крутящего момента и амортизацию линии привода. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к проскальзывающей муфте для по меньшей мере одного ходового колеса самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу, причем ходовое колесо закреплено на валу и является приводимым в движение посредством двигателя.

В случае электрических приводов самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу сегодня распространено применение трехфазных асинхронных машин в соединении с силовыми преобразователями частоты. Вследствие помех в управлении преобразователя частоты трехфазная асинхронная машина может кратковременно развивать очень высокие вращающие моменты торможения, которые многократно превышают максимальный рабочий вращающий момент. Этот вращающий момент называют также вращающим моментом при внезапном коротком замыкании. Вызванное резкое торможение приводит к очень высокой нагрузке всей линии привода.

В железнодорожном движении для передачи приводного, а также тормозного вращающего момента на колесную пару или соответственно отдельные ходовые колеса используют приводные валы, которые соответственно соединяют привод, например установленный в поворотной тележке или вагонной коробке, с ходовыми колесами. В случае амортизированных приводов эта осевая соединительная муфта должна компенсировать относительные движения между колесом и приводом, например, посредством рычажных, многодисковых или зубчатых муфт.

Является известным выбирать параметры линии привода в тяговых электроприводах с большим запасом так, что она выдерживает нагрузки за счет вращающего момента при внезапном коротком замыкании в количестве, ожидаемом в течение всего срока службы.

Недостатком однако является то, что выбор избыточных параметров линии привода приводит к значительно повышенному использованию материала и в соответствии с этим к сравнительно высокому весу линии привода.

Также является известным ограничивать появляющийся в линии привода вращающий момент при внезапном коротком замыкании с помощью проскальзывающей муфты, начальный вращающий момент которой устанавливают на значение, выше максимального рабочего вращающего момента. Известные проскальзывающие муфты используют на валу двигателя или валу-шестерне. В случае электрического короткого замыкания муфта тогда кратковременно проскальзывает.

Недостатком здесь, конечно, является то, что известные проскальзывающие муфты должны изготавливаться сложно из многих частей и за счет встраивания вблизи двигателя являются труднодоступными при ремонте или работах по техническому обслуживанию. Кроме того, известные проскальзывающие муфты не позволяют последующего юстирования относительно максимального передаваемого вращающего момента.

В основе изобретения поэтому лежит задача создания проскальзывающей муфты, которая является простой в изготовлении и легко доступной. Кроме того, должно стать возможным последующее юстирование максимального вращающего момента.

Эта задача решается согласно изобретения за счет проскальзывающей муфты для по меньшей мере одного ходового колеса самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу, причем ходовое колесо закреплено на валу и является приводимым в движение посредством двигателя, а проскальзывающая муфта содержит противоположные кольцеобразные внешние колодки, причем внешние колодки проскальзывающей муфты образованы из части ходового колеса и прижимного кольца, причем прижимное кольцо жестко соединено с ходовым колесом и зажимное кольцо зажато между прижимным кольцом и частью ходового колеса.

За счет этого предпочтительно достигается то, что соответствующая изобретению проскальзывающая муфта является простой в изготовлении, так как по сравнению с обычным фланцевым резьбовым соединением она может быть также реализована по выбору только с одной дополнительной деталью – прижимным кольцом. Дальнейшее преимущество получается из того, что проскальзывающая муфта на ходовом колесе является сравнительно более легко доступной, чем проскальзывающая муфта, которая встроена на валу двигателя или соответственно валу-шестерне. Зажимное кольцо согласно этому является частью осевой муфты и может прокручиваться при перегрузке относительно узла из ходового колеса и прижимного кольца. Ходовое колесо является приводимым в движение через осевую муфту посредством тягового привода.

Ходовое колесо является приводимым в движение двигателем через полый вал осевой муфты и/или шарнир осевой муфты, который соединен с ходовым колесом. Зажимное кольцо может теперь быть частью полого вала осевой муфты на стороне ходового колеса или на стороне ходового колеса быть жестко связанным с полым валом осевой муфты. Тогда шарнир осевой муфты не требуется.

Альтернативно можно также представить себе, что зажимное кольцо является частью шарнира осевой муфты на стороне ходового колеса или на стороне ходового колеса жестко связано с шарниром осевой муфты. В этом альтернативном случае ходовое колесо через проскальзывающую муфту и шарнир осевой муфты соединено с полым валом осевой муфты.

За счет этого предпочтительно может достигаться амортизирование линии привода. Полый вал может также быть выполнен очень коротким и в предельном случае состоять также только на стороне ходового колеса из подключения к шарниру осевой муфты или соответственно зажимному кольцу и на стороне двигателя из подключения для передачи усилий. Тем самым линия привода может равным образом применяться при приводе колесной пары и индивидуальном колесном приводе.

Предпочтительным образом на валу закреплено следующее ходовое колесо, которое не должно тогда приводиться отдельно и для которого тогда не должна предусматриваться никакая дальнейшая проскальзывающая муфта (привод колесной пары).

Зажимное кольцо является согласно изобретению выполненным так, что оно на зажатых сторонах имеет параллельные плоскости или имеет коническое поперечное сечение. В обоих случаях преимущественно обеспечено, что в распоряжении имеются сравнительно большие трущиеся поверхности, которые воспринимают созданное трением тепло так, что исключается опасность перегрева.

Дальнейшая предпочтительная форма выполнения изобретения получается, если между прижимным кольцом и зажимным кольцом и/или между ходовым колесом и зажимным кольцом имеются дальнейшие элементы, которые содержат трущиеся поверхности. Эти элементы тогда сформованы в виде кольца или имеют форму тормозных колодок. Тем самым предпочтительно достигается то, что износу подвержены только эти элементы, а не прижимное кольцо или ходовое колесо.

Альтернативно также можно представить себе, что на по меньшей мере одной из зажимных поверхностей, которые выполнены между прижимным кольцом и зажимным кольцом и между ходовым колесом и зажимным кольцом, находится фрикционная обкладка или лак скольжения.

Закрепление прижимного кольца согласно изобретению реализовано посредством резьбового соединения с самоориентирующимися гайками с овальным поперечным сечением и захватывающими штифтами, что обеспечивает, с одной стороны, надежное крепление прижимного кольца на ходовом колесе, с другой стороны, однако также более легкий демонтаж при работах по техническому обслуживанию. Однако именно крепление посредством винтов позволяет предпочтительным образом последующее юстирование максимального подлежащего передаче вращающего момента.

Самоориентирующиеся гайки не являются однако обязательно необходимыми, если конструктивные детали выполнены очень жесткими и изготовлены с узкими допусками так, что появляются только слишком малые деформации, которые могут восприниматься зазором резьбы резьбового соединения.

Следующая предпочтительная форма выполнения изобретения получается, если прижимное кольцо на своей внешней стороне опирается на ходовом колесе. Дело в том, что тогда прижимное кольцо может быть выполнено также в виде гибкой траверсы. Прижимное кольцо тогда между своей внешней стороной и своей внутренней стороной имеет сужение так, что зажимное кольцо зажимается с помощью внутренней стороны прижимного кольца. За счет этого предпочтительным образом обеспечивается, что прижимное кольцо при слишком высоких нагрузках может поддаваться и предотвращать повреждения.

Далее согласно изобретению наряду с зажимным кольцом предусматривают жестко связанное центрирующее кольцо, которое с геометрическим замыканием входит в выемку на ходовом колесе и тем самым также центрирует зажимное кольцо во внешних колодках проскальзывающей муфты. Тем самым предпочтительным образом обеспечивается, что зажимное кольцо всегда оптимально удерживается внешними колодками проскальзывающей муфты.

Следующая предпочтительная форма выполнения изобретения получается, если рядом с зажимным кольцом установлены уплотнительные кольца так, что трущаяся поверхность защищена от влаги и тем самым от коррозии.

За счет встраивания соответствующей изобретению проскальзывающей муфты в самодвижущуюся единицу подвижного состава на рельсовом ходу или соответственно в поворотную тележку самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу могут быть реализованы названные выше преимущества. В частности, может быть снижено время технического обслуживания самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу, так как проскальзывающая муфта согласно изобретению является легче доступной, поскольку она соединена с ходовым колесом, которое является доступным снаружи.

Изобретение, а также следующие предпочтительные формы выполнения изобретения согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения в последующем более подробно поясняются с помощью схематически представленных на чертежах примеров выполнения, не ограничивая изобретение этим примером выполнения; при этом на

фиг.1 показана линия привода самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу;

фиг.2 – проскальзывающая муфта на валу двигателя;

фиг.3 – соответствующая изобретению проскальзывающая муфта;

фиг.4 – дальнейший пример выполнения соответствующей изобретению проскальзывающей муфты.

Фиг.1 показывает линию привода самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу согласно уровню техники. Тяговый двигатель 1 приводит закрепленную на валу двигателя 10 шестерню двигателя 2. Шестерня двигателя 2 соединена через свои боковые поверхности зубьев с большим передающим зубчатым колесом 4, которое встроено в одноступенчатую коробку передач 5. Большое передающее зубчатое колесо 4 связано через шарнир осевой муфты 3 на стороне привода с полым валом осевой муфты 6, который, в свою очередь, связан с шарниром осевой муфты 7 на стороне колеса. Шарнир осевой муфты 7 на стороне колеса посредством фланцевого резьбового соединения 8 закреплен на ходовом колесе 9. Ходовое колесо 9 закреплено на валу 16, на другом конце которого установлено другое ходовое колесо 26. Полый вал осевой муфты 6 служит при этом также для реализации амортизирования, при котором жесткая связь между тяговым двигателем и ходовыми колесами является нежелательной. В этом уровне техники линию привода нужно выбирать с избыточными параметрами, чтобы вращающий момент при внезапном коротком замыкании не вызывал никакого повреждения.

Фиг.2 показывает проскальзывающую муфту согласно уровню техники, которая установлена между валом двигателя 10 и малым зубчатым колесом двигателя 2. Главной компонентой проскальзывающей муфты является проскальзывающая букса 11, которая в случае слишком высокого подлежащего передаче вращающего момента позволяет проскальзывание шестерни двигателя 2 относительно вала двигателя 10. Очевидно, что в случае такой проскальзывающей муфты однако невозможно дополнительно юстировать максимальный подлежащий передаче вращающий момент, так как он в основном зависит от выбора параметров участвующих компонентов и тем самым является неизменным.

Далее при подобных проскальзывающих муфтах должны приниматься меры, чтобы предотвратить сползание или соответственно сдвиг проскальзывающей буксы. Для этого необходима конструкция, состоящая из промежуточной буксы 12, подшипниковой опоры 13, стопорного диска 14 и стопорного винта 15.

На фиг.3 показан пример выполнения для соответствующей изобретению проскальзывающей муфты. Проскальзывающая муфта содержит кольцеобразные противоположные внешние колодки, причем внешние колодки проскальзывающей муфты образованы из части 28 ходового колеса 9 и прижимного кольца 17, причем прижимное кольцо 17 жестко связано с ходовым колесом 9. При этом зажимное кольцо 27 зажато между между прижимным кольцом 17 и частью 28 ходового колеса 9. Зажимное кольцо 27 является частью следующего элемента 18, который может соответствовать шарниру осевой муфты 7 или также одному полому валу осевой муфты 6, если шарнир осевой муфты 7 экономится. Часть 28 ходового колеса 9 является при этом формованной частью ходового колеса 9, то есть часть 28 и ходовое колесо 9 выполнены в виде цельной детали. Часть 28 при этом может быть выступающей, однако это не является обязательно необходимым. Как показывают фиг.1 и 3, ходовое колесо 9 является приводимым в движение посредством тягового двигателя 1.

Вал 16 может быть выполнен также в виде конца вала. Ходовое колесо 9 тогда закреплено на конце вала. То есть два противоположно лежащих ходовых колеса 9 закреплены каждое на собственном конце вала. Концы вала тогда установлены непосредственно на поворотной тележке.

Прижимное кольцо 17 зафиксировано через винты 22, а также посредством захватывающих штифтов 21 и закреплено на ходовом колесе 9. По выбору на зажимных поверхностях, которые образованы между прижимным кольцом 17 и зажимным кольцом 27 и между ходовым колесом 9 и зажимным кольцом 27, могут находиться фрикционные обкладки 19. Альтернативно также возможно, что между прижимным кольцом 17 и зажимным кольцом 27 или/и между ходовым колесом 9 и зажимным кольцом 27 имеются дальнейшие элементы, которые содержат трущиеся поверхности. Это могут быть, например, тормозные колодки или дополнительные кольца. Далее, рядом с зажимным кольцом 27 предусмотрено центрирующее кольцо 20, которое с геометрическим замыканием входит в выемку на ходовом колесе 9. С помощью центрирующего кольца 20 обеспечивают, что зажимное кольцо 27 всегда оптимально направляется между внешними колодками проскальзывающей муфты.

То есть, если появляется вращающий момент при внезапном коротком замыкании, то зажимное кольцо 27 кратковременно проскальзывает между прижимным кольцом 17 и частью 28 ходового колеса 9. После этого зажимное кольцо 27 снова удерживается прижимным кольцом 17 и частью 28 ходового колеса 9, и вращающий момент передается без проскальзывания. Принципиально можно также представить, что проскальзывающая муфта образована из нескольких зажимных колец 27, нескольких прижимных колец 17, а также части 28 ходового колеса 9. В этом случае зажимные кольца 27 входят в зацепление в выемки, образованные прижимными кольцами 17 и частью 28 ходового колеса 9.

Далее прижимное кольцо 17 может быть заменено по меньшей мере одним образованием, которое защемляет зажимное кольцо 27, которое однако имеет другую форму.

Фиг.4 показывает следующий пример выполнения соответствующей изобретению проскальзывающей муфты. На фиг.4 применено видоизмененное прижимное кольцо 23. Прижимное кольцо 23 имеет на обращенной от ходового колеса 9 стороне сужение так, что зажимное кольцо 27 зажато только посредством внутренней стороны прижимного кольца 23 и части 28 ходового колеса 9. Прижимное кольцо 23 при этом выполнено в виде гибкой траверсы и опирается на своей внешней стороне на ходовое колесо 9. За счет этого предпочтительным образом обеспечено, что прижимное кольцо 23 при слишком высоких нагрузках может подаваться и предотвращать повреждения. Далее, для резьбового соединения с винтами 22 применяют самоориентирующиеся гайки 24. Зажимное кольцо 27 в примере выполнения на фиг.4 уплотнено посредством двух уплотнительных колец 25 для защиты от влажности или загрязнений. Можно представить себе также, что область зажимного кольца для защиты от влажности или загрязнений покрыта кожухом.

Формула изобретения

1. Проскальзывающая муфта для по меньшей мере одного ходового колеса (9) самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу, причем ходовое колесо (9) закреплено на валу (16) и приводится в движение посредством двигателя (1), а проскальзывающая муфта содержит кольцеобразные противоположные внешние колодки, причем внешние колодки проскальзывающей муфты образованы из части (28) ходового колеса (9) и прижимного кольца (17, 23), причем прижимное кольцо (17, 23) жестко соединено с ходовым колесом (9) и зажимное кольцо (27) зажато между прижимным кольцом (17, 23) и частью (28) ходового колеса (9), причем ходовое колесо (9) выполнено с возможностью приведения в действие двигателем (1) через шарнир (7) осевой муфты, который связан с ходовым колесом (9) через проскальзывающую муфту.

2. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что ходовое колесо (9) является приводимым в движение двигателем (1) через полый вал осевой муфты (6).

3. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что на валу (16) закреплено следующее ходовое колесо (26).

4. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что зажимное колесо (27) является частью полого вала осевой муфты (6) на стороне ходового колеса или на стороне ходового колеса жестко связано с полым валом осевой муфты (6).

5. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что зажимное кольцо (27) является частью шарнира осевой муфты (7) на стороне ходового колеса или на стороне ходового колеса жестко связано с шарниром осевой муфты (7).

6. Проскальзывающая муфта по п.5, отличающаяся тем, что ходовое колесо (9) связано через шарнир осевой муфты (7) с полым валом осевой муфты (6).

7. Проскальзывающая муфта по п.4, отличающаяся тем, что зажимное кольцо (27) имеет параллельные поверхности на зажатых сторонах.

8. Проскальзывающая муфта по п.4, отличающаяся тем, что зажимное кольцо (27) имеет коническое поперечное сечение.

9. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что между прижимным кольцом (17, 23) и зажимным кольцом (27) или/и между ходовым колесом (9) и зажимным кольцом (27) имеются дополнительные элементы, которые имеют трущиеся поверхности.

10. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что на по меньшей мере одной из зажимных поверхностей, которые образованы между прижимным кольцом (17, 23) и зажимным кольцом (27) и между ходовым колесом (9) и зажимным кольцом (27), имеется дополнительно фрикционная обкладка (19).

11. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что на по меньшей мере одной из зажимных поверхностей, которые образованы между прижимным кольцом (17, 23) и зажимным кольцом (27) и между ходовым колесом (9) и зажимным кольцом (27), находится лак скольжения.

12. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что прижимное кольцо (17, 23) закреплено на ходовом колесе (9) по меньшей мере одним резьбовым соединением (22).

13. Проскальзывающая муфта по п.12, отличающаяся тем, что резьбовые соединения (22) фиксированы посредством самоориентирующихся гаек (24) с овальным поперечным сечением.

14. Проскальзывающая муфта по п.12 или 13, отличающаяся тем, что прижимное кольцо (17, 23) дополнительно фиксировано с помощью по меньшей мере одного захватывающего штифта (21).

15. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что прижимное кольцо (17, 23) на своей внешней стороне опирается на ходовое колесо (9).

16. Проскальзывающая муфта по п.15, отличающаяся тем, что обращенная от ходового колеса (9) сторона прижимного кольца (23) выполнена в виде гибкой траверсы.

17. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что зажимному кольцу (27) придано центрирующее кольцо (20), которое с геометрическим замыканием входит в выемку на ходовом колесе (9).

18. Проскальзывающая муфта по п.1, отличающаяся тем, что зажимному кольцу (27) придано по меньшей мере одно уплотнительное кольцо (25) для уплотнения трущихся поверхностей.

19. Поворотная тележка для самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу с по меньшей мере одной проскальзывающей муфтой по п.1.

20. Самодвижущаяся единица подвижного состава на рельсовом ходу с по меньшей мере одной проскальзывающей муфтой по п.1.

РИСУНКИ