Механическая передача

Страница 1

По устройству это наиболее простая передача. Она характеризуется жесткой кинематической связью между входным (вал дизеля) и выходным (оси колесных пар) звеньями. Механическая передача состоит из следующих основных элементов (. 36): муфты сцепления 1, многоступенчатого редуктора 2 (коробки скоростей) и тягового привода колесных пар 3.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к тепловозным передачам (см. «Локомотив» № 12, 2006 г.), муфта сцепления позволяет отсоединять вал дизеля от движущихся колес в моменты пуска дизеля, а также изменять направление движения тепловоза (реверсирование) при включении и переключении ступеней скорости. Муфта сцепления может быть фрикционной, электромагнитной и др. На некоторых тепловозах с механической передачей в качестве муфты сцепления применяют гидравлическую муфту, обеспечивающую большую плавность включения.

Многоступенчатый редуктор 2 является основным узлом передачи и предназначен (как коробка скоростей на автомобиле) для изменения величины силы тяги и реверсирования тепловоза с механической передачей.

При включении, например, первой ступени скорости в зацепление вводится определенная пара шестерен редуктора, имеющая постоянное передаточное отношение i1 (отношение числа зубьев ведущей шестерни z1 к числу зубьев ведомой z2), т.е. . Величина вращающего момента Ме, передаваемого от коленчатого вала дизеля, в этом случае изменится в редукторе в 1/i1 раз. Меняя комбинации пар шестерен, находящихся в зацеплении (ступени скорости), можно изменять величину передаточного отношения (i1, i2, i3, i4) и, соответственно, регулировать величину вращающего момента на выходном валу редуктора Мi, и на ободе колес локомотива Мк, т.е. (см. 36).

На тепловозах с механической передачей нашли применение трех-, четырех-, пяти- и даже восьми-ступенчатые редукторы (коробки скоростей).

Тяговый привод 3 предназначен для распределения механической энергии от одного выходного вала редуктора 2 к осям 4 колесных пар тепловоза, количество которых не может быть меньше двух. В качестве устройств 3 тягового привода колесных пар используются карданные валы и осевые редукторы (см. . 36). Число осевых редукторов обычно соответствует числу колесных пар тепловоза с механической передачей.

К достоинствам механической передачи следует отнести простоту устройства, компактность, небольшую массу, относительно низкую стоимость изготовления и довольно высокий кпд (от 0,6 до 0,95 в зависимости от количества ступеней и типа привода).

В то же время, механическая передача имеет ряд серьезных недостатков. Из-за неизбежной ограниченности числа ступеней скорости многоступенчатого редуктора тяговая характеристика тепловоза с механической передачей имеет вид ступенчатой ломаной линии (кривая а-б-в-г-е-ж-з на . 37), значительно отличающейся от гиперболы. Ступенчатость тяговой характеристики обусловлена наличием жесткой связи (через шестерни) между входным и выходным валами механической передачи.

На каждой ступени скорости характеристика имеет такой вид, какой у тепловоза с непосредственной передачей. Чем больше ступеней имеет редуктор передачи, тем в большей степени тяговая характеристика тепловоза будет приближаться к идеальной гиперболической характеристике , которая показана на . 37 штриховой линией. Сразу же оговоримся, что по условиям надежности передачи принято, что максимальное число ступеней редуктора не должно превышать восьми.

Для обеспечения простоты переключения ступеней скорости и управления режимами работы передачи интервалы скоростей работы определяют из следующего условия.

где n — максимальное число ступеней редуктора.

К недостаткам этого типа передачи нужно также отнести то обстоятельство, что каждое переключение ступеней скорости передачи (при скоростях V1, V2, V3 и далее) связано с полной потерей силы тяги в момент переключения (см. . 37). Это вызывает неизбежное замедление движения поезда, а также приводит к появлению значительных динамических нагрузок на элементы передачи, которые снижают надежность работы тепловозов в эксплуатации.