Евгений Лосев - Турбовозы. История, теория, конструкция

Зубчатая передача.Передача состоит из реверс-редуктора и, в ряде конструкций, валопроводов и силовой передачи тележек. В некоторых выполненных конструкциях паротурбовозов валопроводы и силовые передачи тележек отсутствуют, как и сами тележки. Вращающий момент на движущие колёса передаётся в этом случае шестернями или посредством отбойного вала.

Устройство одноступенчатой зубчатой передачи.

В крышке расположены корпуса 15 подшипников шестерён; каждая шестерня 13 имеет свою крышку; носовой конец вала колеса и задние концы шестерён также закрыты торцевыми крышками. Нижняя часть колеса закрыта сварным стальным поддоном 21, прикреплённым к корпусу. Большое зубчатое колесо передачи сборной конструкции. Вал 1 (6 – рёбра, 10 – отверстие) колеса, лежащий в опорных подшипниках 8, – пустотелый с кольцевыми выступами на утолщённой части. К выступам при помощи болтов крепят диски 5, имеющие три – четыре симметрично расположенных круглых выреза для облегчения и удобства сборки колеса. К дискам при помощи болтов крепят ободы 3, на наружной поверхности которых нарезаны зубья. Для обеспечения необходимой прочности и жёсткости колеса ободы скреплены вставным литым барабаном 4. На заднем конце вала колеса имеются откованные заодно с ним фланец 11, предназначенный для соединения вала колеса с валопроводом, и упорный гребень 12, располагающийся в главном упорном подшипнике. Два основных опорных подшипника 8 и третий вспомогательный опорный подшипник 9, расположенный за упорным подшипником, воспринимают вес зубчатого колеса и радиальные усилия, возникающие при работе турбозубчатого агрегата. Опорные подшипники имеют вкладыши 7, изготовленные из двух половин и залитые по рабочей поверхности баббитом. Масло к подшипникам вала колеса подводится через кольцевые каналы 2, а затем по специальным трубкам, вставленным в отверстия 19, подаётся к подшипникам 15 валов шестерён. Зубья колеса осматривают через окна 17, а зубья шестерён – через окно 14 и отверстия крышки 16. Отверстия 18 позволяют наблюдать за подачей масла. В современных зубчатых передачах как корпуса, так и большие зубчатые колёса имеют, как правило, сварную конструкцию.

Турбозубчатый агрегат.

Паровая турбина, соединённая с зубчатым редуктором, используется в качестве главного двигателя, а также как привод насосов и других механизмов большой мощности. Турбины, как правило, выполняются по многоступенчатой схеме. В таком случае различают турбину высокого давления и турбину низкого давления. В общем случае турбозубчатый агрегат работает следующим образом: пар поступает на управляющие клапаны 7 и 8, которые регулируют мощность турбины высокого 1 и низкого 2 давления. Так как частота вращения турбин очень велика, они соединены с ведущими колёсами через редуктор 4, который понижает частоту вращения и одновременно увеличивает вращающий момент на валу 6; 3 – кожух турбины; 5 – опора вала.

Реверс-редуктор предназначен для передачи мощности от вала тяговой турбины к ведущим осям и для изменения направления движения локомотива при неизменном направлении вращения турбины. Условия работы редуктора с турбинным приводом на локомотиве отличаются от условий работы на других транспортных установках большой мощности. Специфично сочетание максимальных нагрузок при трогании и во время разгона состава с работой со значительными окружными скоростями (до 100 м/с) в зацеплении зубчатых колёс при больших скоростях движения.

В процессе выбора схемы реверс-редуктора необходимо обеспечить работоспособность зубчатой передачи и подшипников, надёжность и простоту реверса, технологичность, минимальные габаритные размеры, минимальную массу и др. Из многообразия возможных схем силовой передачи реверс-редуктора можно выделить два принципиальных направления: схемы, в которых каждое зубчатое колесо передает полную мощность (однопоточные), и схемы с симметричным разделением потока мощности в первой, имеющей наибольшую частоту вращения, ступени (двухпоточные). Достоинством однопоточных схем является их сравнительная простота, малые габаритные размеры и высокий к.п.д. Однако в них трудно решается вопрос обеспечения нормальных условий работы подшипников ведущего вала редуктора, в которых при трогании может иметь место сухое или полужидкостное трение, что недопустимо.

Двухпоточные схемы, при которых редуктор выполняют двухступенчатым, несколько сложнее, имеют большее количество зацеплений, большие габаритные размеры и массу. Однако они обеспечивают почти полную разгрузку подшипников ведущего вала и некоторое снижение окружных скоростей в зацеплении за счёт уменьшения размеров ведущей шестерни. Для турбовозов разработано несколько вариантов реверс-редуктора по различным схемам.

По одному из вариантов реверс-редуктор выполнен по простейшей однопоточной схеме с реверсом, расположенным на выходном валу. Корпус редуктора – составной, из трёх частей, с двумя вертикальными разъёмами. В нижней части к корпусу прикреплён поддон, являющийся масляным резервуаром систем смазки редуктора, турбины и вспомогательных агрегатов.

Главная передача реверс-редуктора состоит из шести шевронных зубчатых колёс, оси которых совпадают с плоскостями разъёма корпуса. Ведущий вал и валы реверса опираются на подшипники скольжения, промежуточный вал – на подшипники качения. Посредством торсионного вала ведущий вал связан с тяговой турбиной. С другой стороны к нему при помощи обгонной муфты подсоединено валоповоротное устройство, служащее для проворачивания ротора тяговой турбины после её останова. Для останова тяговой турбины в процессе реверсирования предусмотрено тормозное устройство, соединённое с промежуточным валом редуктора.

Муфта реверса имеет три фиксированных положения: «Ход вперёд», «Нейтраль» и «Ход назад». Работа механизма реверса осуществляется следующим образом. При пуске турбины и на стоянках локомотива муфта реверса всегда находится в положении «Нейтраль», разобщая двигатель и колёса локомотива. Турбина и соединённые с ней постоянно зубчатые колёса главной передачи редуктора могут свободно вращаться, обеспечивая тем самым равномерный прогрев ротора турбины.

Перед началом движения локомотива рукоятку реверса на пульте машиниста устанавливают в положение «Вперёд» или «Назад». При этом кратковременно снижают до минимума крутящий момент на валу тяговой турбины и впускают воздух в пневмокамеры тормозного устройства, в результате чего турбина останавливается. После полной остановки турбины тормозное устройство отключают и через специальное блокировочное устройство подают сжатый воздух в цилиндр реверса, от которого через рычажную передачу муфта реверса перемещается в рабочее положение.