Механическая передача тепловоза

 

(72) Автор изобретения

P. А. Бубнов (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ТЕПЛОВОЗА

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается констI рукции трайсмиссии тепловоза.

Известна механическая передача, содержащая узел для передачи мощности от двигателя на колесные пары локомотива, узел для ступенчатого регулирования крутящего момента, а также коробку передач и главную муфту (11.

Недостаток этой передачи - неудовлетворительные весогабаритные характеристики.

Известна механическая передача тепловоза, содержащая электромагнит1 15 ную муфту сцепления, внутренний ротор которой кинематически связан с одной стороны с валом двигателя и с другой - с первой ведущей шестерней передачи, а наружный ротор — с второй ведущей шестерней, и две па- . раллельно расположенные коробки переменных передач, входные валы которых кинематически связаны с указанными ведущими шестернями передачи а выходные валы - с выходным валом передачи (2).

Недостатком известного устройства является низкая надежность.

Цель изобретения - повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что механическая передача, содержащая "электромагнитную муфту сцепления, внутренний ротор которой кинематически связан, с одной стороны с валом теплового двигателя и с дру" гой -.. с пеРвой .ведущей шестерней, а наружный ротор - с второй ведущей ше. стерней передачи,и две параллельно расположенные коробки перемены передач, входные валы которых кинема-тически связаны с указанными веду" щими шестернями передачи, а выходные валы - с выходным валом. передачи, снабжена обгонной муфтой, установленной между внутренним ротором электромагнитной муфты сцепления и

4 ведущей шестерней 6 передачи, После всех этих переключений подается плавно ток возбуждения на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты. Вал теплового двигателя 1, имея постоянную минимальную частоту вращения, передает вращающий момент на внутренний ротор 2 скльзящей электромагнитной муфты, который электромагнитным путем передается на наружный ротор 5 этой же муфты и далее на ведущую шестерню 6 передачи, под:вижную шестерню 9, входной вал ко робки 7 передач, блоки шестерен 15 18.1 шестерню 23, подвижную-шестерню

25, выходной вал коробки 7 передач, дополнительную подвижную шестерню

13, на шестерню и выходной вал 27 передачи. Частота вращения этого вала увеличивается при минимальной и постоянной частоте вращения вала теплоеого двигателя 1 до тех пор, пока частота вращения наружного ротора 5 скользящей электромагнитной муфты не .будет меньше частоты вращения внутреннего ротора 2 той же муфты на величину скольжения. Если тормозной момент на выходном валу 27 передачи меньше вращающего, дальнейшее увеличение частоты вращения этого вала происходит за счет увеличения частоты вращения вала теплового двигателя 1, и это увеличение частоты вращения происходит до определенного предела, обусловленного максимальной частотой вращения вала теплового двигателя 1.

Если и далее происходит уменьшение тормозного момента выходного вала 27 передачи для того, чтобы не превысить максимальной частоты вращения вала теплового двигателя 1, следует механическую передачу переключить на следующий скоростной режим. Для этого коробка 8 передач. в состоянии покоя переключается, как ранее коробка 7 передач, на самое большое передаточное число, т.е,. подвижная шестерня 26 сцепляется с шестерней 24. Далее вводится в зацепление подвйжная шестерня 10 с ведущей шестерней 3 передачи, соединяются электрические машины 28 и 29, что позволяет частоту вращения входного вала коробки 8 передач с подвижной шестерней 11 увеличить до частоты вращения входного вала коробки 7 передач и, когда .их частоты сравняются, т.е. произойдет синхронное

3 921889 второй ведущей шестерней передачи и двумя парами шестерни, установлен« ных попарно с возможностью осевого перемещения на входных валах коробок перемены передач, а также двумя дополнительными шестернями, установленными с возможностью осевого перемещения на выходных валах коробок перемены передач.

На чертеже представлена кинемати- 10 ческая схема механической передачи.

Тепловой двигатель 1 соединен с внутренним ротором 2 скользящей электромагнитной муфты, который, в свою очередь, соединен с ведущей шестерней 3 передачи через обгонную муфту

4. Наружный ротор 5 скользящей электромагнитной муфты соединен с ведущей шестерней 6 передачи. На входные валы коробок 7 и 8 передач насажены подвижные шестерни 9, 10 и 11, 12,а на выходные — дополнительные подвижные шестерни 13 и 14. В коробках 7 и 8 передач на входных, промежуточных и выходных валах насажены блоки шестерен 15-18 и 19-22, шестерни 23 и 24, подвижные шестерни 25 и 26. Дополнительные подвижные шестерни 13 и

14 выходньб валов коробок 7 и 8 передач в сцепленном состоянии соединя30 ются с шестерней выходного вала 27 передачи. Электрические машины 28 и

29 соединены соответственно с входными валами коробок 7 и 8 передач.

Электрическая машина 30 соединена с ведущей шестернеи 3 передачи.

Переключения скоростей в коробках

7 и 8 передач, сцепление и расцепление подвижных шестерен 9, 10 и 11, 12 на входных валах и дополнительных подвижных шестерен 13 и 14 на выходных

40 валах коробок 7 и 8 передач с соответствующими шестернями автоматическое. (Автоматика управления механизмами переключения в механической передаче и автоматика управлейия элект— 45 рическими машинами не показаны).

Иеханическая передача работает следующим образом.

При превращающемся выходном вале

50 .27 передачи и работающем тепловом двигателе 1 сцепляются дополнительная подвижная шестерня 13 с шестерней выходного вала 27 передачи, а в . коробке 7 передач подвижная шестерня

25 с шестерней 23, т.е. коробка 7 пе-

55 редач включается на самое большое передаточное отношение. Подвижная шестерня 9 предварительно сцеплена с

9218 вращение валов, вводится в зацепление подвижная шестерня 11 с ведущей шес" терней 6 передачи. После этого снимается ток возбуждения с внутреннего ротора 2 скользящей электромагнитной муфты, подвижная шестерня 9 выводится из зацепления с ведущей шестерней 6 передачи, разъединяются электрические машины 28 и 29, а соединяются электрические машины 29 и 30, что позволяет снизить частоту вращения входного вала коробки 8 передач относительно входного вала ( коробки.7 передач на величину, равную корню квадратному из коэффициен- 1> та регулирования коробок передач, а следовательно, на эту же величину снижается и частота вращения выходного вала коробки 8 передач и дополнительной подвижной шестерни 14. 20

Окружные скорости дополнительной подвижной шестерни 14 и .шестерни выходного вала 27 передачи одинаковы, что позволяет .дополнительную подвижную шестерню 14 сцепить с шес" терней выходного вала 27 передачи..

После этих переключений плавно подается ток возбуждения на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты, .которая берет на себя нагрузку, одновременно снимая ее с об:гонной муфты 4, при этом частота вращения вала теплового двигателя 1 снижается до минимального значения. Далее подвижные шестерни 10 и 13 входного и выходного валов коробки 7 передач выводятся из зацепления. соответственно с. ведущей шестерней 3 пе" редачи.и шестерней выходного вала 27 передачи, коробка 7 передач останав- 4> ливается и подготавливается на следующее передаточное отношение. С вала теплового двигателя 1 крутящий момент передается на внутренний ротор 2 скользящей электромагнитной муфты и далее электромагнитным путем на наружный ротор 5 этой же муфты, шестерни 6 и 11, на входной вал ко" робки 8 передач, блоки шестерен 1922, шестерню 24, подвижную шестерню

26, выходной вал коробки 8 передач дополнительную подвижную шестерню

14, на шестерню и выходной вал 27 . передачи.

При дальнейшем уменьшении тормоэ55 ного момента на выходном валу 27 передачи происходит увеличение частоты его вращения, а следовательно, увеличение частоты вращения вала

89 6 теплового. двигателя 1. Когда частота вращения вала теплового двигателя 1 достигает максимального значения, следует механическую передачу переключить на следующее передаточное отношение. Для этого в коробке

7 передач, находящейся в покое, под" вижная шестерня 25 сцепляется с блоком шестерен 17. Далее вводится в зацепление подвижная шестерня 12 с ведущей шестерней 3 передачи, соединяются электрические машины 28 и

29, что позволяет частоту вращения входного вала коробки 7 передач с подвижной шестерней 9 увеличить до частоты вращения входного вала коробки 8 передач и, когда частоты их сравняются, т.е.. произойдет синхронное вращение валов, вводится в зацепление подвижная шестерня 9 с ведущей шестерней 6 передачи. После этого сниматеся ток возбуждения с внутреннего ротора 2 скользящей электромагнитной муфты, подвижная шестерня 11 выводится из зацепления с ведущей шестерней 6 передачи, разъединяются электрические машины

28 и 29, а соединяются электрические машины 29 и 30, что позволяет снизить частоту вращения входного вала коробки 7 передач относительно. входного вала коробки 8 передач на величину, равную корню квадратному из коэффициента регулирования коробок передач, а следовательно, на эту же величину снижается и частота вращения выходного вала коробки 7 передач с дополнительной подвижной шестерней 13.

Окружные скорости дополнительной подвижной шестерни 13 и шестерни выходного вала 27 передачи одинаковы,что позволяет дополнительную подвижную шестерню 13 сцепить с шестерней выходного вала 27 передачи.

После этих переключений плавно подается ток возбуждения на внутренний .ротор 2 скользящей электромагнитной муфты, которая берет на себя нагрузку, одновременно снимая ее с обгонной муфты 4, при этом частота вращения вала теплового двигателя 1 снижается до минимального значения. После этого подвижные шестерни 12 и 14 входного и выходного валов коробки

8 передач выводятся иэ зацепления соответственно с ведущей шестерней 3 передачи и шестерней выходного вала

27 передачи, коробка 8 передач останавливается и подготавливается на

21889 8 следующее ние.

10!

2S

3S

SS передаточное отношеКрутящий момент теплового двигателя 1 с вала передается на внутренний ротор .2 скользящей электромагнитной муфты и далее электромагнитным путем на внутренний ротор 5 этой же муфты, шестерни 6 и 9, на входной вал коробки 7 передач, блоки шестерен 15-17, подвижную шестерню 25, выходной вал коробки 7 передач, дополнительную подвижную шестерню 13, на шестерню и выходной вал 27 передачи.

Если и далее будет уменьшаться тормозной момент на выходном вале

27 передачи, следует включать в работу поочередно коробки 8 и 7 передач с соответствующим передаточным отношением. Наибольшая частота

;вращения выходного вала 27 передачи наступает в тот момент, когда в рабо ,тающей коробке 8 передач подвижная шестерня 26 сцеплена с блоком шесте" рен 19.

Если произойдет увеличение тормозного момента на выходном валу 27 передачи, частота вращения его, а следовательно, и частота вращения ва ла теплового двигателя 1 начнут уменьшаться. (Весь поток мощности про" ходит. через коробку 7, в которой сцеплены подвижная шестерня 25 с блоком шестерен 17). Так как коробка 8 передач находится в покое, в ней подвижную шестерню 26 сцепляют с шестерней 24. Когда частота вращения вала теплового двигателя 1 уменьшится до минимального значения,,соединяются электрические машины 28 и 29 что позволяет частоту вращения входного вала коробки 8 передач с подвижной шестерней 12 увеличить до частоты вращения входного вала коробки 7 передач и, когда их частоты сравняются, т.е. произойдет синхронное вращение валов, вводится в зацепление подвижная шестерня 12 с ведущей шестерней 3 передачи. После этого разъединяются электрические машины 28 и 29, а соединяются элек= трические машины 28 и 30.

Когда частоты вращения валов элек.трических машин 28 и 30 сравняются, частота вращения входного вала коробки 8 передач будет больше частоты вращения входного вала коробки

7 передач на величину корня квадратного из коэффициента регулирования коробок передач, что, в конечном счете, позволит сравнять окружные скорости дополнительной подвижной шестерни 14 и шестерни выходного вала 27 передачи, которые сцепляются между собой. Электрические машины

28 и 30 разъединяются. Далее постепенно уменьшается ток возбуждения на внутреннем роторе 2 скользящей

:электромагнитной муфты, что позволяет увеличить частоту вращения вала теплового двигателя 1. Это проис-, ходит до тех пор, пока не возьмет на себя нагрузку обгонная муфта 4, после чего подвижные шестерни 9 и

13 входного и выходного валов коробки 7 передач выводятся из зацепления соответственно с ведущей шестерней 6 передачи и с шестерней выходного вала 27 передачи. Коробка 7 передач останавливается и подготавливается на следующее передаточное ношение.

На внутренний ротор .2 скользящей электромагнитной муфты подается ток возбуждения, что позволяет увеличить частоту вращения наружного ротора 5 этой же муфты, а вместе с ним и ведущей шестерни 6 передачи.

Когда скольжение между роторами 2 и

5 скользящей электромагнитной муфты достигает значения скольжения при установившемся режиме работы этой муфты (в пределах 1-43), сцепляется подвижная шестерня 11 с ведущей шестерней 6 передачи, а шестерня 12 выводится из зацепления с ведущей шестерней 3 передачи. Крутящий момент вала теплового двигателя 1 поступает на скользящую электромагнитную муфту, коробку 8 передач, дополнительную подвижную шестерню 14 и выходной вал 27 передачи.

Электрические машины 28, 29 и 30 должны быть синхронизированными асинхронными, т.е. представлять собой комбинацию синхронной и асинхронной машин, мощность каждой из них не превышает

0,53 мощности -теплового двигателя 1.

На чертеже коробки 7 и 8 передач показаны трехступенчатыми, но они могут быть двухступенчатыми или многоступенчатыми, для этого требуется уменьшить или увеличить количество блоков шестерен.

Изобретение позволяет значительно повысить надежность передачи.

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2467/21 Тираж 544 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Мехами чес кая пе реда ча тепловоза, содержащая электромагнитную муфту сцепления, внутренний ротор которой кинематически связан с одной стороны с валом двигателя и с другойс первой ведущей шестерней передачи, а наружный ротор — с второй ведущей шестерней передачи, и две параллельно расположенные коробки перемены передач,-входные валы которых кинематически связаны с указанными ведущими шестернями передачи, а выходные валыс выходным валом передачи, о т л ич а ю щ а я. с я тем, что, с целью

I повышения надежности, она снабжена обгонной муфтой, установленной между внутренним ротором электромагнитной

1889 10 муфты сцепления и второй ведущей шестерней передачи и двумя парами шестерен, установленных попарно с возможностью осевого перемещения на входных валах коробок перемены передач, а также двумя дополнительными шестернями, установленными с возможностью осевого перемещения на выходных валах коробок перемены пея редач, Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иванов В. Н ° Конструкция и диIS намика тепловозов. М., "Транспорт", 1968, с. 38-39.

Авторское свидетельство СССР по заявке И 2500655/27-11, кл. В 61 С 9/12, 1977.