Устройство редукторного узла

 

Редуктор монтируется на колёсной паре моторной тележки и предназначен для увеличения и передачи крутящего момента двигателя на ось колёсной пары.

Рис.187.  Редукторный узел

1,4,6,8,12,13,16,19 - крышки
2,11,18 - подшипники
3 - дистанционное кольцо
5 - зубчатый венец шестерни
7 - медная шайба
9 - пробка
10 - зубчатое колесо
14 - ступица зубчатого колеса
15 - обойма
17 - вал шестерни

Большое зубчатое колесо представляет собой венец, прикрепленный к ступице колесного центра призонными болтами. Они имеют небольшую конусность и входят в отверстия с натягом. Венцы изготовляют из хромоникелевой стали 30ХНЗА и подвергают термообработке, что увеличивает срок их службы. Зубья имеют шлифованные рабочие поверхности и закалены по всему контуру на глубину 2-5 мм.

Рис.188. Венец зубчатый

Диаметр делительной окружности d является одним из основных параметров, по которому производят расчет зубчатого колеса:

d = m × z

z – число зубьев

m – модуль

Модуль зацепления m – это часть диаметра делительной окружности, приходящейся на один зуб:

m = t / π,

t – шаг зацепления.

Высота зуба:

h = ha + hf,

ha – высота головки зуба, ha = m

hf – высота ножки зуба, hf = 1,25m

Диаметр окружности выступов зубьев:

da = d + 2ha = m (z + 2)

Диаметр окружности впадин:

df = d – 2hf = m (z – 2,5)

Рис.189. Большое зубчатое колесо

Поскольку зубчатые венцы являются наиболее ответственными и дорогостоящими деталями редуктора, повышению их надежности уделяют много внимания. Для этого увеличивают степень точности зубчатого зацепления и повышают качество изготовления венца, в первую очередь эвольвентных поверхностей зубьев. Для повышения износостойкости зубьев применяют современный метод ионной цементации, который обеспечивает требуемую твердость и отсутствие закалочных трещин.

В основе метода ионной цементации лежит метод активации тлеющим разрядом газовой среды и обрабатываемой поверхности. Создаваемая при низком давлении ионизированная атмосфера обладает высокой насыщающей способностью, обеспечивает высокое качество диффузионного слоя и высокую воспроизводимость результатов обработки.

Применение ионной обработки, создающей на рабочих кромках материала износостойкий слой в 10-20 мкм, дает возможность повысить стойкость детали в среднем в 2 раза. Этот фактор имеет важное значение, так как используемые материалы являются трудно обрабатываемыми.

Геометрию зубчатых колес контролируют электронными зубоизмерительными устройствами.

В качестве опоры редуктора на ось колесной пары служат два роликовых подшипника, которые расположены симметрично относительно продольной оси редуктора (они смонтированы справа и слева от большого зубчатого колеса). Корпус редуктора и крышки прикреплены болтами к обоймам опорных подшипников. Эти болты проходят сквозь отверстия в боковых стенках корпуса.

Корпус редуктора состоит из двух частей:

- верхнего корпуса (1)

- нижнего корпуса (2)

В верхнем корпусе смонтирован узел малой шестерни.

Рис.190. Корпус редуктора

Оба корпуса сварные, совместно обработанные для обеспечения сборки и маркированные одним порядковым номером. Корпуса при сборке стягиваются между собой по поверхностям разъёма болтами. Две половины редуктора как одно целое охватывают ось колесной пары вместе с зубчатым колесом.

Корпус редуктора не только удерживает смазку и защищает зубчатые колеса от попадания посторонних предметов и грязи, он — мощная несущая конструкция, которая обеспечивает постоянное расстояние между центрами зубчатых колес. На боковых стенках корпуса имеются усиливающие ребра, идущие к горловине.

Основные элементы редукторного узла представлены на Рис. 4.7.

В верхнем корпусе смонтирован узел малой шестерни. Малая шестерня состоит из венца и вала (17) с коническим хвостовиком. Венец изготавливают из хромоникелевой стали 20ХНЗА, после нарезки зубья цементируют с последующей закалкой. Зубчатый венец (5) насаживается на среднюю конусную часть вала в горячем состоянии при температуре 110-120°C.

Рис.191. Малая шестерня

Узел шестерни фиксируется в корпусе крышками (1) и (16). Вал шестерни опирается на роликовые подшипники (2) и (18), установленные в гнёздах крышек (1) и (16). В передней крышке выполнено отверстие для прохода вала малой шестерни, задняя крышка - глухая. Для удобства сборки и разборки редуктора внутренние кольца подшипников установлены на вал с тугой посадкой, наружные - со скользящей.

Подшипниковые узлы заполнены смазкой ЖРО. Для ее периодического добавления в крышках имеются штуцера с пробками.

Зубья шестерни проходят цементацию и закалку.

Закалка - термическая обработка материалов, заключающаяся в их нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при его медленном охлаждении.

Для смягчения действия закалки используется отпуск. При операции отпуска сталь нагревается и выдерживается при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью. При этом повышается вязкость и уменьшается хрупкость и твердость изделия.

Для придания металлу однородной мелкозернистой структуры (не достигнутой при предыдущих процессах — литье, ковке или прокатке) применяется нормализация (франц. normalisation — упорядочение, от normal — правильный, положенный). Нормализация это вид термической обработки стали, заключающийся в нагреве её выше верхней критической точки, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на спокойном воздухе. Следствием нормализации является повышение механических свойств металла (пластичности и ударной вязкости).

Глубина цементированного слоя составляет 1,5-2 мм.

Зубья имеют шлифованные рабочие поверхности. Заготовки венцов подвергают термообработке с последующим отпуском, затем нарезают зубья и шлифуют их рабочие поверхности на специальном зубошлифовальном станке. Для увеличения срока службы венца зубья закаливают на глубину 4-5 мм. После обработки зубья проверяют на отсутствие трещин методом магнитной дефектоскопии.

Лабиринтные уплотнения, образованные кольцевыми выступами и проточками колец (3) и крышек (4), изолируют подшипники от корпуса редуктора.

Между крышками (1) и (16) и верхним корпусом редуктора устанавливаются регулировочные прокладки для регулировки зазора в роликоподшипниках узла шестерни в осевом направлении.

Посадка с зазором - посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, то есть наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему.

От попадания пыли и влаги извне подшипниковые узлы предохраняются лабиринтным уплотнением в ступице центра колеса, крышке (8) и в крышках (12) и (13). Медная шайба (7) предохраняет внутреннее кольцо подшипника (11) от воздействия ударной нагрузки при напрессовке колёсного центра на ось.

Рис.192. Люк в верхнем корпусе редуктора

Осмотр зубчатой передачи производится через люк в верхнем корпусе редуктора, который закрывается съёмной крышкой с установленным на ней сапуном, предназначенным для выравнивания давления внутри редуктора, возникающего при движении, с атмосферным.

Отверстия в ступице зубчатого колеса (14) служат для проверки состояния подшипников (11) во время ревизий и плановых видов ремонта.

 

Система раздельной смазки

 

Согласно Инструкции по применению смазочных материалов на локомотивах и моторвагонном подвижном составе (утв. МПС РФ 16.05.2003 N ЦТ-940) для зубчатой передаче тягового редуктора электропоездов всех серий (кроме ЭР-200) ЭТ и ЭД применяют редукторную смазку ОСп ОС: Л-летняя, З-зимняя ТУ 38.401-58-81-94 и ТУ 32 ЦТ 551-84.

Тяговый редуктор имеет систему раздельной смазки. Она заключается в том, что полости подшипников заполняют густой смазкой, а в полость редуктора заливают жидкую смазку. Нижняя часть большого зубчатого колеса должна находиться в смазке.

Полости друг от друга отделены лабиринтными уплотнителями раздельной смазки. В процессе эксплуатации густую смазку дополняют с помощью шприцев через пресс-масленки, установленные в крышках редуктора.

Рис.193. Отверстия для смазки редукторного узла

Масло для смазки зубчатого зацепления заливается в нижнюю часть корпуса, выполненную в виде ванны, через специальное отверстие.

Примечание: Смазывание осуществляется захватыванием и разбрызгиванием масла зубчатым колесом при вращении. В нижнем корпусе с помощью фиксатора установлен измеритель уровня масла. По верхней риске на металлическом стержне измерителя уровня контролируется максимально допустимый, а по нижней - минимально допустимый уровни масла.

Нижнее отверстие в корпусе закрыто в эксплуатации пробкой и предназначено для слива масла из редуктора.

Заполнение смазкой полости подшипников в эксплуатации производится через радиальные отверстия в крышках, закрытые пробками. Другие радиальные отверстия в крышках, закрытые пробками, предназначены для выхода отработанной смазки.

Лабиринтное уплотнение, образованное кольцевыми выступами и впадинами обойм и диска ступицы зубчатого колеса, изолирует подшипниковые узлы от полости редуктора, предохраняя их от попадания масла из полости редуктора.

 

Шевронная зубчатая передача

 

На тележке моторного вагона могут устанавливаться колесные пары с шевронным зубчатым колесом.

Рис.194. Шевронная зубчатая передача

1, 11 - ось со ступицей
2 - бандажные колеса
3, 4, 9 - лабиринтные крышки
5, 14 - подшипниковые обоймы
6, 8 - опорные роликоподшипники
7 - зубчатое колесо
10 - пробки
12 - болты
13 - зубчатый венец

Зубчатое колесо состоит из двух косозубых венцов, соединенных с полушаговым смещением между собой, образующих шеврон.

На ведущем валу установлены безбуртовые роликовые подшипники.

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники.

На колесной паре может устанавливаться одноступенчатый осевой редуктор с шевронной передачей. Модуль зацепления - 8 мм, передаточное отношение i=3,44. В отличие от серийных редукторов осевые усилия на валу шевронного редуктора воспринимаются не буртами подшипников, а зубчатым зацеплением, реализована схема "плавающего" вала. Осевое смещение ведущего вала определяется зазорами в зубчатом зацеплении.